当科幻成为现实:007 的装备
2022-07-11
在1997年上映的007系列电影《明日帝国》中,特工詹姆斯·邦德利用一台翻盖手机,在停车场中上演了一出躲避追杀的好戏。为了躲避四面八方的枪林弹雨,邦德平躺在汽车后座,用手机遥控驾驶汽车。在他熟练的操控下,汽车在停车场内飞驰的同时,还为观众展示了包括车载火箭、刺胎铁蒺藜和钢缆切割器在内的各种神奇装备……
正如《明日帝国》的片名,电影中邦德所用的各种高科技装备体现了电影剧组对未来科技的畅想。在今天,通过手机大小的设备遥控一辆汽车并不是什么难事,但在制作这部电影的20世纪90年代,要想遥控汽车,工程师们面临来自硬件方面的巨大难题。
遥控汽车在今天成为现实
今天智能手机的中央处理器都为多核处理器,制程也仅为3~10纳米。中央处理器的制程越小,其功耗和体积就越小。极小制程的中央处理器赋予手持或移动设备优秀的运算能力。但在《明日帝国》首次上映期间,家用台式电脑的中央处理器制程高达250纳米,手持设备的中央处理的制程更大。受制于制程过大,手持设备无法实现高速运算,再加之当时传感器等感应芯片无法满足需求,要通过手持设备遥控驾驶汽车只能是电影中的情节。
然而,让人意想不到的是,就在电影上映的短短18年后,电影中的汽车遥控器就成为现实。不过,汽车遥控器的出现倒不是为了完成电影里那么炫目的飙车,而只是为了车主能够更方便地倒车停车。在汽车遥控器问世的背后,极小制程的芯片功不可没。芯片的制程进步缩小了芯片的体积,提高了设备的运算能力,芯片产业的发展也大大降低了芯片的价格,从而使小而強的芯片迅速普及。
在007系列电影《黑日危机》中,身处赌场的邦德在一副透视眼镜的帮助下,发现赌场里的每位男女宾客都在衣服里暗藏了手枪,从而让他决定以智取替代强攻。
透视眼镜是许多赌客梦寐以求的道具,但透视技术实现起来却并没有电影中那么简单。1895年,伦琴发明了X射线成像技术,而他的妻子在看到人类历史上第一张X射线成像(成像内容是她的一只手)后惊呼:“我看见了我的死亡!”X射线很容易穿透皮肤和肌肉等软组织,但却不是很容易穿透骨骼。X射线在穿透人体后,在底片上留下明暗不同的图案,这就是X射线成像的基本原理。
透视眼镜如何实现?
透视血管的装置
今天,X射线发生器已经可以做到手持设备大小,但即便如此,要利用X射线成像技术制作透视眼镜依然不具备可行性——恐怕很少有人愿意让高能X射线直接照射在视网膜上。
不过,类似电影中透视眼镜的设备于2013年问世,并被一些医院用于检查患者的静脉情况。名为“眼界大开”的静脉检查眼镜是全世界首款可以让佩戴者实时看到患者皮下静脉位置的设备。该设备先向患者待检查的手臂区域投射红外光,并利用红外摄像头记录下待检测部位的影像。摄像头记录下的画面经过处理,将患者的静脉和其他组织颜色区分开后,再投射到患者的手臂上。借助这台设备,即便是新入行的护士也能快速找到患者的静脉,大大降低了注射失败的概率。
在1977年上映的007系列电影《海底城》中,邦德驾驶一辆水下汽车在海底自由穿梭。以汽油或柴油为燃料的内燃轿车在行驶过程中都需要不断吸入空气,在此过程中,一旦发动机的燃烧室内进了水,发动机就会停工。普通民用越野车辆为了在通过较深积水区时发动机不会吸入积水,特意将发动机的进气口改装成像烟囱一样高的涉水喉。然而,即便如此,这些配备了涉水喉的越野车也无法像电影里那样在水下行驶。
涉水喉能提高车辆涉水通过性,但也无法使车辆在水下行驶
2008年,瑞典某超跑汽车制造商推出了一台可以完全在水下行驶的汽车。这台名为“斯库巴”的水陆两用汽车只需驾驶员按下“水下模式”按钮,就能自动切换成水下驾驶模式,其最深潜水深度达10米。
电动汽车绕开了发动机燃烧室不能进水的难题
斯库巴能在水下行驶,是因为它是一辆电动汽车,因此绕开了发动机燃烧室不能进水的难题。在水下行驶时,电机驱动螺旋桨和喷流装置,為汽车提供前进动力。电动汽车避开了内燃机汽车在水下行驶时的燃烧室进水问题,汽车工程师只要将汽车的电气部分做好防水,就能让驾驶者安心驾驶汽车在水下行驶。
在1965年上映的007系列电影《雷霆万钧》中,邦德被敌人逼到楼顶,就在观众以为他无路可逃时,他却利用先前准备好的火箭背包成功逃脱险境。火箭背包这个荧幕创意影响了许多人,许多导演都在各自的电影作品中重现过这个神奇道具,以火箭背包为背景的游戏也层出不穷。
从原理上看,火箭背包可以被理解为一个迷你火箭。虽然原理不复杂,但如何保证火箭工作时上千摄氏度的尾焰不伤害佩戴者?如何防止燃料在半空发生爆炸?如何精准控制尾焰喷出的速度,让佩戴者不至于加速过猛而一头撞向墙壁,也不至于减速过快而在半空突然失去升力并坠落?这些问题都有待克服。
电影中的火箭背包
英国海军士兵试飞火箭背包
随着火箭技术的不断推进,火箭背包也从科幻走向现实。在2021年英国海军发布的一段视频中,一名士兵在火箭背包的推动下,在距离海面几十米的高度,从一艘军舰飞越到另一艘军舰上。视频中这名士兵佩戴的火箭背包以煤油或柴油为燃料,以双涡轮喷气发动机提供动力。火箭背包可以持续飞行10分钟,最高时速100千米。那么,火箭背包产生的尾焰会不会烧到佩戴者?据体验者表示,火箭背包喷出的并非是尾焰,而是高速尾气,其温度也不高,使用者甚至可以穿着短裤借助火箭背包飞行。
电影产业在娱乐大众的同时,也不断带给我们新的科学创意。当初007电影中的许多道具在今天已经成为现实,科技正引领我们走向一个崭新的未来。