1816年，一位满脑子天才想法的苏格兰牧师罗伯特·斯特林（Robert Stirling）发明了斯特林发动机，并取得了专利。这种发动机的结构很简单：将一冷一热两个气缸中充满“工作流质”（通常是空气、氦气或氢气），再用一个热交换器连接起来，便大功告成了。两个气缸间温度和压强的差异，使工作流质膨胀或收缩，循环往复地穿过热交换器，推动活塞运动。因此，这个过程可以将热能转化为机械能。在美国国家航空航天局的新装置中，热源由放射性衰变提供。
美国华盛顿特区美国国家航空航天局总部太阳系探索项目负责人之一戴夫·莱弗里（Dave Lavery）介绍说：“实际上，在过去的近30年里，我们一直在研究斯特林发动机，现在我们已经准备就绪，可以向前迈出下一步了。”
洛克希德·马丁公司对一台工程测试样机进行了组装，这种装置被称为“先进的斯特林放射性同位素发电机”。发电机内部的两个斯特林转换器，驱动一台直线交流发电机中的活塞，每秒能够产生大约100焦耳的电能。这个装置长不到0.9米，宽约0.3米，小得可以放进超微型轿车的后座。它的重量也刚刚超过18千克，比普通的放射性同位素温差发电机轻了一半以上。斯特林发电机的能量转换效率高达20％～30％，与放射性同位素温差发电机只有6％～7％的效率相比，同样值得夸耀。斯特林发电机所需的同位素燃料也只有放射性同位素温差发电机的1/4。
对太空飞行来说，这些特性可以直接转化为重要的优势。由于斯特林装置重量更轻，因此发射费用更低，也让太空飞船能够携带更多的有效负载。同样，对放射性燃料需求量的减少（从放射性同位素温差发电机的9千克减少到斯特林装置的2.3千克），在节约花费的同时，还显著降低了安全风险，特别是减少了运载火箭升空时发生爆炸这种最坏情况所造成的污染风险。美国国家航空航天局十分重视公众对放射性安全的担忧，正如莱弗里所说：“对于任何涉及核能的设备，我们都会严格执行《美国国家环境政策法》的相关规定。”这项法案要求，美国国家航空航天局在最终决定执行任何一次发射任务之前，都必须搜集并认真研究公众意见。
美国国家航空航天局格伦研究中心热能交换分部主管理查德·沙尔滕斯（Richard Shaltens）解释说，一旦洛克希德·马丁公司完成了初步测试，格伦研究中心就将对斯特林装置进行更广泛的评估测试，使它尽快适应太空飞行的要求。他还指出，在累计超过10万小时的各类环境模拟实验测试中，斯特林发电机“表现出来的性能符合预期，其使用寿命也可能（比放射性同位素温差发电机）更长”。
美国国家航空航天局对斯特林放射性同位素发电机很有信心，他们甚至邀请空间科学界为斯特林发电机量身定制概念型行星探测任务。莱弗里表示，这种发电机的候选任务包括飞向外行星、载人登月或登陆火星等。莱弗里说：“斯特林发电机的整体设计是为了同时适应各类环境，包括深空行星际环境和行星表面大气或真空环境等。”
最终，斯特林发电机也许会彻底淘汰放射性同位素温差发电机。莱弗里预计，斯特林发电机“将开创一个（放射性同位素动力系统）新家族，比我们现有的动力方案高效得多，也便宜得多”。即便是聪明绝伦的斯特林本人，恐怕也压根想不到，自己的一项巧妙发明会成为驱动下一个太阳系探索伟大时代的主要动力。
突破无线电黑障
撰文│马克·沃尔弗顿（Mark Wolverton）
翻译│庞玮
航天器重返大气层时的通信黑障问题受到了美国空军的关注，如何让再入大气层的航天器和10马赫飞行器不再受无线电黑障的困扰成为了最终要攻克的问题。
航天器重返大气层时会发生令人担忧的通信黑障，给早期太空探索平添了一丝紧张，其中最令人揪心的，或许是伤痕累累的“阿波罗13号”返回途中的那一段无线电静默。即便到了今天，美国空军研制的新型飞行器和武器系统仍然会受到黑障的困扰，他们希望能够找到刺穿黑障的方法。
高速飞行的物体会加热前方的空气，将它们电离成等离子体，而无线电无法穿透等离子体，于是就会发生黑障。与飞机速度达到1马赫（航空航天领域常用的速度量度单位，是指物体速度与所处环境中声速的比值）突破声障时产生激波类似，再次进入大气层的航天器和超高声速飞行器在速度达到10马赫时，也会形成等离子体激发区。航天器能避免黑障的影响，那是因为它底部宽大的外形能在身后的等离子体流中形成空洞，通信和遥测信号从空洞中传出，再通过全球卫星网络传回地面。但是，小型飞行器会被等离子体包裹得滴水不漏，因而无法避免黑障。
黑障
航天器的返回舱在以超高速进入大气层时会产生激波，使返回舱表面与周围气体分子呈黏滞状态，温度不易散发，形成一个温度高达几千摄氏度的高温区。高温区内的气体和返回舱表面材料的分子被分解和电离，形成一个等离子体。它类似一个套鞘包裹着返回舱。等离子体能吸收和反射电波，会使返回舱与外界的无线电通信衰减，甚至中断。这种现象被称为黑障。
滚烫的归途：计算机模拟显示了一个空间返回舱在重新进入大气层时产生的热流。
这个问题引起了美国空军的关注，因为他们计划开发的飞行系统中可能包括高超声速的导弹、侦察飞行器，甚至还有时速可达10马赫的载人飞行器。美国爱德华飞行测试中心的研究员查尔斯·琼斯（Charles H. Jones）解释说：“（在测试和评估领域）我们的标准做法是，飞行器在天上飞，人员在地面上遥控，遥测数据从飞行器传回地面，让人能够监测飞行器。”黑障会切断测试飞行器与地面的联系，不仅如此，某些时候测试飞行器偏离测试计划时，黑障还会阻碍地面向飞行器发送自毁信号。
另一个关注重点来自卫星导航信号。美国马里兰大学航天工程师、美国空军前任首席科学家马克·刘易斯（Mark Lewis）指出：“军队现在对全球定位系统（GPS）越来越依赖了。”美国空军科研部资助的2006年波士顿会议专门研讨了黑障问题，在会议的最终报告中，刘易斯写下了他所认同的观点：“接收GPS信号是最关键的能力，为此我们必须找到解决办法……GPS也是最难解决的问题，因为信号本身就很微弱。”
琼斯有关黑障问题的呼吁，过去一直处于无人理睬的状态。他指出，“10马赫的设计（当时）并不常见”，所以“对很多人来说，这不是一个亟待解决的问题”。但随着更高速飞行器设计的出现，被他称为“等离子超声速”的10马赫大关开始被人触及，黑障现象也引起了越来越多的关注。
在2006年波士顿会议上冒出的点子并不少，包括：调整飞行器设计参数，最大程度地减小产生的等离子体“外罩”；在飞行器前端加装一根“空气针”，刺穿到等离子体外；寻找不受等离子体影响的频率段；用超大功率的信号收发器强行突破等离子体层；把一种能够结合电子的物质（很有可能是水）喷洒到等离子体中，干扰等离子体的形成。还有一些更加奇怪的想法，需要利用高功率激光器，或者让飞行器抛出一系列微型中继设备，类似于用漂流瓶来传递信息。
尽管上述所有的解决方案在理论上都可以实现，但刘易斯指出：“现在的问题是，从工程技术角度来看，这些想法是否可行。”喷水的想法早在20世纪60年代就在美国的双子星载人航天计划中尝试过。但要达到实际效果，飞行器必须喷出大量的水，远远超过实际上可能携带的水量。
不过“喷水方案”的一个改进版本却显示出很强的竞争力。这个方案利用一种烧蚀材料制作飞行器表面的隔热层。高温下这种材料会部分汽化，产生能够结合电子的物质，进而“中和”等离子体。琼斯说：“从技术层面来看，这似乎是最简单的方案。”与此同时，刘易斯觉得自己应该彻底放开思路。他说：“我们还有很多种方案可以探索，我觉得现阶段应该把所有方案都考虑进来。”琼斯也指出，要想实现所有预期的应用，最后很可能要把多种技术结合在一起。
琼斯总结说，眼下大家达成的共识是，“我们没有足够的实验数据来对这些方案进行筛选”。研究一个在很多人看来还属于长远问题的课题，很难得到经费支持。尽管流体力学数值模拟和风洞实验能提供一些关键线索，但实际方案可能要求进行飞行测试，这就需要大把地花钱。
无论如何，工程技术人员最终都要克服高超声速下的黑障问题。琼斯说：“我可不想看到一架速度达到15马赫、说不定还全副武装的无人飞行器，不受地面控制地在天上乱飞。”想象一下，一架不受控制的飞行器以大约每小时16,000千米的速度在天上呼啸而过，你就明白琼斯可不是在开玩笑。
无人机来袭
撰文│约翰·维拉塞诺（John Villasenor）
翻译│王栋
无人机改变了战争模式，但也有落入非法分子手中的危险。即使我们采取一些方式努力防止无人机来袭，这种危险也依然存在。
无人机种类繁多：有些与商用飞机一样大、一样快，有些就像飘浮在空中的飞艇，不断扫描监视着下方区域；还有些就像轻快的小鸟和昆虫，悄无声息地掠过天空，神不知鬼不觉地拍照录像，然后携带着情报自动返回降落。
无人机已经改变了战争模式。它使用几乎无法被探测到的平台，可以获取数量空前的航空影像，甚至还能对目标实施打击，却不必将飞行员置于险地。但是，如果你认为无人机只会用于战争，则太过天真了。随着它们变得越来越小，越来越多，越来越便宜，无人机终将落入敌对国家，甚至非法分子手里。如果不这样想，就是无视军事科技历史。很多国家都在研发、部署和推销自己的无人机。预计在未来十多年里，全球用于无人机的军费开支将达到1000亿美元。
如果某个恐怖组织在美国本土使用无人机，那将极难被发现。无人机能够飞越障碍物，而不会被普通雷达系统探测到。由于无人机可以方便地被放在轿车后备箱内或背包里，实际上无人机能从各种场所被发射。
我们或许还须提防某些机构或公司，他们可能使用无人机来偷窥我们的生活。1986年，美国联邦最高法院裁定，允许执法机构使用无人机来侦查无法用其他途径发现的大麻种植园，因为这种侦查是在所谓的“公共通航空域”内进行的。这或许意味着，美国政府会乐于扩大无人机的使用范围，从而进行更广泛的监控。
而且，要想限制非法分子获取无人机也是非常困难的，因为小型无人机所使用的核心设备（例如超微型摄像机、视频处理芯片和高速无线通信系统）都能够以低廉的价格在消费类电子产品市场上买到。
但这并不意味着我们就束手无策了。我们可以在无人机上设置自毁程序和隐藏的追踪软件，一旦它们失踪，它们就会自毁或发送定位信息以协助搜寻。我们可以联合地方法规和国际防止武器扩散行动，就能够降低无人机落入非法分子手里的可能性。我们还可以为特定政府机构所在的建筑或地区安装上某些设备，用于探测无人机，并能以电磁或其他方式击毁低空飞行的无人机。然而，即便采取了这些方式，我们将来也可能无法高枕无忧了，因为我们头顶的天空同样会有无人机来袭的危险。
新型灯具助宇航员入睡
撰文│凯蒂·沃思（Katie Worth）
翻译│高瑞雪
新型灯具可以解决太空里宇航员的睡眠问题，帮助宇航员更好地入睡。
换个灯泡需要多少美国国家航空航天局的工程师？
这个问题并不是句笑话，美国国家航空航天局投资了1140万美元，要更换国际空间站美国部分的老化日光灯。当换灯泡被纳入日程时，医生们意识到，解决宇航员失眠问题的机会也随之来了。
在地球上，睡眠不足导致迷迷糊糊只是件恼人的事，但在太空里却十分危险。美国国家航空航天局的卫生官员、空军军医史密斯·约翰斯顿（Smith Johnston）说：“虽然日程安排允许宇航员拥有每天8.5小时的睡眠时间，但实际上他们平均只睡了6个小时。”身体浮动、噪声、变化不定的温度、空气流通不畅、头疼背痛以及每90分钟就有一次的黎明，诸多因素结合在一起扰乱了人体的昼夜节律。美国国家航空航天局希望，新型灯具的使用，至少能解决一部分问题。
褪黑素是一种重要的睡眠调节激素。睡眠科学家发现，当眼睛里的光感受器暴露在特定波长的蓝光中时，大脑就会抑制褪黑素的产生，我们会更加警觉。与此相反，红色光会使褪黑素增多。
波音公司的高级管理人员戴比·夏普（Debbie Sharp）介绍，他们公司开发了一种新型灯具，将100多个五颜六色的发光二极管灯泡包裹在一个透光罩里，使其看上去就像是发出一片白光。这种灯有三种模式，每种模式在色调上有着微妙的不同：白色光用于通常视物，偏蓝光提升警觉性，温暖的偏红光则引人发困。波音公司和其分包商在2015年交付了20盏这种新型灯。
这段时间，哈佛大学医学院和托马斯·杰斐逊大学等研究机构的科学家正在测试这种灯的效能。
这项技术也许有朝一日也会在地球上普及，用于照亮病房、核潜艇、工厂或教室。“虽然长期以来，全世界都习惯了使用日光灯，但我们不能因此就认为日光灯是最好的。”研究合作者、哈佛大学的伊丽莎白·克勒曼（Elizabeth Klerman）说。
新材料让火箭引擎更耐高温
撰文│普拉奇·帕特尔（Prachi Patel）
翻译│颜磊
科学家和工程师从尼龙搭扣中得到灵感，发明了新型纤维，它能够使火星探索飞船的引擎耐受更高温度。
火箭引擎内部温度非常高，这样的高温足以熔化钢铁。而未来的引擎需要达到更高的温度，因为更高温的引擎意味着更高效，能产生更强推力，运载更多货物。对火星探索飞船和更好的飞机来说，这些性能也至关重要。
为了让火箭引擎耐受更高的温度，工程师试图发明坚固且轻巧的碳化硅纤维复合材料，将比头发丝还细的碳化硅纤维嵌在陶瓷介质中。碳化硅能经受住2000℃的高温，这是新引擎的理想温度。目前的做法是，将碳化硅纤维编织物分层，在空隙中填充多孔的陶瓷。不过这种令人惊叹的复合材料在引擎的高压下会开裂，因为纤维之间会滑动，并把陶瓷挤出去。
美国赖斯大学和美国国家航空航天局格伦研究中心的科学家对此进行了改进。他们制造了“毛茸茸”的碳化硅纤维，其表面就像尼龙搭扣的微观版本。《应用材料与界面》报道了这种纤维，它们的绒毛互相缠结，将彼此牢牢锁住，如此一来纤维就很难滑动，不会将陶瓷材料挤出。
为了制造这种材料，研究人员首先在碳化硅表面培养出卷曲的碳纳米管，它们就像卷发一样。然后他们将这些纤维蘸上超细硅粉，并进行加热。这使碳纳米管转化成了碳化硅纤维。研究人员将这些绒毛纤维填入透明的、富有弹性的塑料中，以测试它们的强度。结果显示绒毛纤维的强度是光滑纤维的4倍。美国国家航空航天局工程师、研究的合作者珍妮特·赫斯特（Janet Hurst）称，研究团队目前想测试新的卷曲纤维在陶瓷介质中的表现。他们还想用卷曲的氮化硼纳米管覆盖纤维的表面，因为氮化硼除了强韧，还能抵抗氧气对纤维的损害。
绒毛纤维：碳化硅纳米管（右图）或将使火箭引擎更耐高温。
碳化硅纤维非常强韧，不容易横向折断，但在高压下可能会纵向裂开。康涅狄格大学材料科学研究所的主任史蒂文·苏伊布（Steven Suib，未参与这项研究）认为，新的纤维能够耐受这种损伤，因为那些软软的绒毛能够分散压力。
话题四 牵动人心的国防科技
当代科技革命渗透进了人类社会的方方面面，军事国防也不例外。历史上很多新的科技发明往往从国防科技的研究和使用发端。国防科技成为推动科技变革的先行者，世界各国都将科技的成果首先应用于军事领域，因此国防科技具有技术密集和更新迅速的特点，颇受人们关注。
强化甲胄
撰文│史蒂文·阿什利（Steven Ashley）
翻译│阿沙
为了消除战事升级带来的威胁，装甲系统也需要不断升级。研究人员把多种新型的材料应用到了装甲上，以便在战争中给军队提供更好的保护。
一段视频展现了伊拉克战争场面：装甲车团的护卫队正在沙尘弥漫的堤道里巡逻；突然，震耳欲聋的爆炸声次第响起。通常，紧接着的便是一场有预谋的伏击。随着时间的推移，游击队逐步提高他们埋设在路边的炸弹、自杀性袭击和突袭的杀伤力。2006年，美军计划调遣一批能为车队和人员提供更好保护的新型装甲系统。
位于美国佛罗里达州杰克逊维尔市的美国装甲控股公司是一家安全产品制造企业。公司技术总监托尼·拉塞尔（Tony Russell）说：“终结多样化的、不断升级的武力威胁是个艰难的课题。我们所开发的安全系统必须既能抵御反复出现的穿甲弹袭击，又可防御爆炸产生的碎片以及超高压冲击所带来的破坏。同时，不论哪种材质——金属、合金或陶瓷——都在这些花样迭出的破坏性袭击前无法‘独当一面’。”此外，这种装甲还必须尽可能轻。拉塞尔说，成功的解决方案通常是综合多种不同材质，获得完美的性能。
装甲研发所取得的明显进展之一，是新开发出了超高硬度钢。这种合金钢比当时世界上最硬的高碳钢还要硬20％，不过，它的质地很脆，被撞击时更易碎裂。拉塞尔说，美国装甲控股公司已经引进了一种被称为UH56的最优化钢材，它“坚硬得能使射到它上面的穿甲弹粉身碎骨，但同时又拥有足够的强韧度来承受若干次射击”。此外，UH56还比它的同系列UHH同胞们具有更好的可塑性。目前，这些强化钢正被大量应用到美国轻型装甲车辆的制造中。
防御起来！
电磁装甲或许是目前防弹系统研究中最具未来色彩的。工程师正在研发可以抵御聚能弹的武器，比如便携式火箭推进榴弹发射器。通过预设式点发，一枚精确导向的熔铜喷射弹便可发射，进而穿透很厚的金属或陶瓷装甲。目前的装甲——表层配有可以阻止喷射弹进入装甲的爆破装置——笨重且只具有一次性防御力。
相对而言，一旦电磁装甲系统探测到一枚即将到来的射弹，便会迅速生成一个强电场，而强大的磁场使高速热喷射弹的粒子发生偏转，破坏弹头的目标性。或许用不了几年，电磁装甲便可问世，而这需要开发提供能量的轻型能源。
同时，研究人员正致力于开发应用于装甲车窗的更优质的透明材料，该材料由多重材质、叠片结构的复合玻璃特制而成。由于新的威胁不断迫近，美国代顿大学研究学院的罗恩·霍夫曼（Ron Hoffman）解释道：“我们采取的对策是为复合玻璃再增添一种新型材质层。”但是，额外的玻璃层将导致装甲车头重脚轻、燃料过耗以及行速缓慢。
一个可行的解决方案是采用更有效的氮氧化铝——一种由美国陆军和空军联合开发、质地坚硬、像蓝宝石般的材料。霍夫曼指出，氮氧化铝具有更强的防弹能力，却比传统玻璃防弹装甲几乎轻1/2，也薄1/2。
实际上，氮氧化铝已被研发多年，但它高昂的生产成本以及应用于装甲车窗时相对有限的尺寸这两大难题一直悬而未决。美国马萨诸塞州伯灵顿瑟莫特陶瓷公司的工程师，改良了氮氧化铝防弹材质的生产工艺，例如加热、压缩氮氧化铝粉末，以制作更大尺寸的整块材料，同时显著降低这种新型防弹装甲的生产成本。然而，这种“透明”陶瓷每平方厘米1.5～2.3美元的成本价格，仍比每平方厘米0.45美元的军用级防弹玻璃贵出不少。
防弹铠甲也将有一些明显的强化。标准版的防弹衣通过内镶硬陶瓷嵌片来强化防御力，它们厚重庞大，但比今天的轻型防弹衣具有更好的防弹性能。另一种备选的防弹衣为多层织物结构，由纤维B及其他高强度纤维密密织成。然而，一种称为液体装甲的新技术或许不久将取代它们，成为新宠。
液体装甲是指“在防弹织物中灌入一种剪切增稠流体”。美国特拉华大学化学工程师诺曼·瓦格纳（Norman Wagner）说：“这种物质可以在遭受打击之后不到1毫秒的时间内，暂时变得僵硬起来。”剪切增稠流体是由瓦格纳的研究团队和位于美国马里兰州阿伯丁市的美国陆军研究实验室的一个小组共同研发的，后者由埃里克·韦策尔（Eric Wetzel）领导。剪切增稠流体是坚硬的纳米颗粒（通常是硅或沙）悬停在一种非挥发性的液体（例如聚乙二醇）之中而形成的混合物。尽管这种液体只令防弹织物增重了大约20％，但却大大增强了织物抵御高速弹片穿刺的能力。韦策尔解释说，这种液体还能将冲击能量传递给更大范围的防弹织物，从而减轻钝性损伤的效果。
当有物体从其中穿过时，这种液体会立刻变得黏稠起来，一小瓶液体因此可以被提起来，纤维B的防弹能力也就随之增加。
铪弹骗局
撰文│丹尼尔·杜邦（Daniel G. Dupont）
翻译│施劼
“伪科学”项目早已在一些美国政府机构中“安营扎寨”。虽然这类项目受到科学家的反对和谴责，但美国军方对这类项目仍很重视。这些“幻想中的武器”已经耗费了美国军方巨额的经费。
反物质武器。心灵力量的隔空移物。能将宣传演说定向发送到毫无防备的敌人脑中的“千里传音”微波武器。能发起一次核攻击的手榴弹。
对于大多数科学家而言，这些话题过于标新立异，无法成为他们近期关注的研究热点。尽管他们持反对态度，上述或其他种类的“伪科学”项目，早已在一些美国政府机构中“安营扎寨”，并将一些未来超级武器的虚假希望，灌输给那些没有学过物理的政策制定者。
就拿所谓的铪弹来说吧，它又被称为同质异能素弹。据它的提议者介绍，这是一种极其先进的未来武器，它能利用所谓“同质异能素”的亚原子粒子中的巨大能量，小小一包就能释放出1000吨TNT当量的威力；另一些人则说，同质异能素能使功率强大的激光武器的威力更上一层楼。
几十年来，一些基于同质异能素的武器概念一直相当活跃。它们的基本观点在于，人们可以通过某种方法，使同质异能素（即具有一些受激质子的元素）发生衰变，并释放出巨大能量，这种能量可触发其他原子的核聚变。不过，直到1988年，这种想法才真正引起了人们的关注，当时一位主要提议者声称，他已经用一台牙科X射线机，成功地“触发”了铪元素的一些同质异能素释放能量。
根据一种靠不住的“同质异能素”炸弹理论，手榴弹可能总有一天会拥有1000吨TNT当量的威力。
科研人员严正指出这些结果是不可靠的、虚假的，甚至是不可能的，他们甚至使用威力强大得多的激光器也无法重复这项实验。一些批评家也指出，即使能被成功触发，铪也还是不能用于制造武器，充其量只能用于生产一种放射性炸弹，即“脏”弹。但科学家并不能阻止美国军方认真考虑和研究铪弹，以及为此提供资金。单单这种铪弹，就耗费了美国国防部1000多万美元。
沙伦·温伯格（Sharon Weinberger）是一名资深的国防记者，曾撰写了《假想的武器：五角大楼地下科技世界巡礼》一书。在这本2006年6月出版的书中，她披露了这类武器的研制内幕。她将美国军方一直持续不断地研究铪弹，描述为“一个关于政府官员自欺欺人并自觉自愿地相信并不存在的威胁的故事”。美国军方试图利用这种幻想中的武器，来对付虚构的威胁。
按照温伯格和其他人的说法，五角大楼从事“伪科学”课题研究的一个原因应归结为美国军方预算的巨大数额——每年约5000亿美元，这笔预算为数不胜数的研究计划提供资金，一些资金需求量较小的计划很容易躲过监管；另一个原因是美国国会的资金调拨，立法者会在批准支出的款项中抽取一部分金额，用来回报选民。这些资金几乎不会有人来监管，甚至能为最不可思议的项目提供支持。
前五角大楼顶级武器检验员菲利普·科伊尔（Philip Coyle）为美国防务情报中心工作，这个中心是位于华盛顿特区的一个监察组织。他评论说，许多立法者和工作人员“的确不了解这些技术”。他还补充说，这种无知可能会催生“很多标新立异的‘伪科学’项目”。
史蒂文·阿弗特古德（Steven Aftergood）负责美国科学家协会政府保密项目计划，他说，大量保密因素掺杂进来，更促进了“伪科学”项目的泛滥。在“9·11”之后的安保环境中，越来越多的研究项目被划到保密类，只有极少数人能获得批准来管理这类项目。他说：“保密使资金提供者不会受到独立审查，并且他们用不着为其中一些计划泄密而感到难堪。”
阿弗特古德指出，2004年美国空军对于心灵移物所做的一项研究计划，也就是他口中的“星际旅行式远距离传输”，便是保密成为这类项目保护伞的一个例证。阿弗特古德说，因为给“几乎普遍认为在物理上站不住脚的”东西提供资金，美国空军受到大量批评。他还说，只有在这个项目计划曝光之后，人们的批评才不断出现。他认为：“如果资金调拨的过程更透明一些，那么纳税人可能就会省下这笔费用。”
对于这些研究支出，美国空军辩解说，为了以防万一，他们需要对每一种情况都加以调查。批评者们对这种辩解不以为然，其中就有美国加州理工学院的史蒂文·库宁（Steven Koonin）教授。他是20世纪90年代末五角大楼铪弹问题评审小组委员会的委员，在温伯格的书中，他说：“这并不足以让美国空军‘脱离困境’，这只是他们强词夺理，试图摆脱困境罢了。”
安全防御出新招
撰文│戴维·别洛（David Biello）
翻译│施劼
在各国和恐怖分子的斗争中，一些技术性的措施被不断提出，但水平再高的技术都无法确保安全。有专家提出，加强安全保卫强于更好的技术。
造访白宫与准备登机不同，除了行李需要通过X射线机的透视、访客需要通过金属探测器的检查之外，白宫的检测装置还多用了一些技术，特别是所谓的反向散射X射线技术。采用这种技术，一些装置就能捕获检测对象反射回来的辐射。相比常规的X射线机，反向散射X射线技术能产生更为详细的影像，甚至能检测出一些有机材料，例如液体炸药等。
随着恐怖分子最新动向被揭露出来，这样一些技术性的补救措施迅速蹿红。不过，这种情况并非首次出现：早在20世纪80年代，反向散射就受到人们的广泛吹捧，人们认为它能防止劫机和其他航空旅行事故的发生。其他一些高科技解决方案则能检测出一系列严重威胁，例如用于人员扫描的毫米波传感器、用于探测鞋子炸弹的四极共振装置、用于精确确定被检对象的化学组成的中子轰击装置等——当然它们的价格也十分昂贵。美国运输安全局至少已安装了100个痕量探测器，专门用于美国的主要机场，以探测衣服、行李或旅客身上各种微量可疑化合物。不过，技术终究不能一劳永逸地解决安全问题。
美国运输安全局的技术主管兰迪·纳尔（Randy Null）解释说：“现有的所有技术装置，甚至将来可能开发出来的任何设备，都无法百分之百有效。”美国南加利福尼亚大学恐怖活动风险与经济分析中心主任德特洛夫·冯·温特费尔特（Detlof von Winterfeltdt）则表示：“机场的放射性入口检测装置是好东西吗？成本效益分析表明它们的确不错。那么地对空导弹偏转装置也是好东西吗？那就很难说了。”
假如恐怖分子采取在空中制造炸弹之类的伎俩，毫无疑问他需要极高的技术水平和丰富的经验。就拿过去恐怖分子曾经使用过的三过氧三丙酮来说吧。制造三过氧三丙酮时，必须对浓缩的过氧化氢、硫酸和丙酮加以混合，这个过程需要不停地进行冷却。否则，在混合时，这些液体将发生爆炸，尽管威力不大，却足以炸死那名恐怖分子，但不足以摧毁一架飞机。即使一颗炸弹在飞机上被引爆，它也可能无法发挥恐怖分子预期的威力。1988年，阿洛哈航空公司243航班在7300米高空发生了与机身结构有关的爆炸性减压，前半部分机身被撕裂了一大块，而机上的大部分机组人员和乘客却在这次事故中幸免于难。
为了更好地利用有限资金，我们应将工作重点放在那些有可能变成恐怖分子的人们身上。布赖恩·迈克尔·詹金斯（Brian Michael Jenkins）是兰德公司（美国研究与发展公司）的资深顾问和前白宫航空安全保卫小组成员，他说：“我们尚未对这种恐怖循环的最初源头制定任何战略，仅仅是努力减弱恐怖信息的传播，设法阻止恐怖分子的招募补充。除非我们能够在这场斗争的其他方面做得更好，否则我们会因为采用头痛医头、脚痛医脚的战略，而遭到谴责。我们将永远这样疲于奔命，而且收效甚微。”
针对恐怖源头的最有效方法，便是监视和渗入，这正是挫败伦敦恐怖分子阴谋使用的方法（尽管一些专家对抓捕行动的时间安排存有异议，他们认为进一步监视，有可能会查出更多的可疑分子或恐怖分子网络）。监控网站和数据采选也必不可少。威廉·多纳霍（William Donahoo）说，一旦情报人员收集到一些重要的数据资料，那么“他们必须能够将这些节点联系起来”。多纳霍是Cogito分析软件的研发副主管，这个软件已经获得了美国国家安全局颁发的生产许可证。Cogito分析软件的工作方式是，将所谓的节点——人、地点或事件——连接起来，借助它们形成的各种弧线（即相互之间的关系），再根据一些原理，诸如特定节点拥有的关系数目，生成一些假设。当然，这种数据采选并不会比数据本身更加出色。多纳霍补充说：“这并不意味着软件可以自动地识别坏人，并将他们抓捕起来。我们只是努力帮助分析人员更好地完成他们的工作。”
自从2006年8月10日，一起恐怖主义阴谋被挫败之后，安全防御的加强导致许多国际机场的乘客和航班延误，包括上图所示的罗马某奥纳多·达·芬奇机场。
真正使技术发挥作用的，实际上还是技术背后的人：分析人员、安检人员和警察。例如，美国运输安全局已推出了更好的培训方式。纳尔指出：“在过去一年里，我们的确实施了一种强化IED（临时制作炸弹装置）培训。我们在现场摆放一些标准化炸弹组装件，以便警察能将用于炸弹制造的装置和材料找出来。”据美国政府会计责任办公室的一份报告介绍，美国运输安全局还加强了对职员的测试，并且实施了一些在其他国家已被证明有效的新举措，例如利用观察技巧来甄别乘客，查看那些看起来做贼心虚或行为可疑的旅客，并与他们交谈。
美国政府会计责任办公室的国家安全与司法部门主任凯瑟琳·贝里克（Cathleen Berrick）评述说，最好的机场安检措施不在于使用昂贵的技术手段去专门检测某种恐怖袭击方式，比如液体炸药或鞋子炸弹，因为具体的袭击方式很容易改变。她解释说：“如果让检查鉴别程序多一些变化，恐怖分子就无法知道怎样应对。任何单一的技术都无法确保安全。”事实证明，采用多种技术对乘客进行随机抽查，要比所有机场在所有时间都使用同样的仪器进行全面检查更有效。兰德公司的詹金斯指出：“我们正在落实到位的各种措施是长久性安全防御蓝图的一个组成部分。我们没有可以随时随地保护万事万物所需的足够资源。如果仅从单一技术层面去解决安全防御问题，那是注定要失败的。”
令人放心的航空安全
对于恐怖主义客观风险的深入了解，能缓解人们对航空旅行安全性的过分恐慌和担心。据一些专家推算，即使将“9·11”之类的灾难性事件计算在内，美国人平均每年在飞机或其他地方成为恐怖主义受害者的可能性仅为五十万分之一，而每年因车祸而丧命的可能性大约为1/6500。兰德公司的詹金斯说：“每当我的朋友问我‘以什么方式出游更安全’时，我就告诉他们，在去机场的路上，开车一定要小心。”
激光武器即将登场
撰文│史蒂文·阿什利（Steven Ashley）
翻译│王昊明
固态激光武器将被部署在战场上，摧毁数千米外来犯的炮弹和导弹。激光武器将不再是科幻小说的专利。
激光武器一直是科幻小说中的主力武器。美国好几家国防军工企业的工程师已经成功完成了针对“激光炮”系统原型关键部件的试验。这种卡车大小的激光武器适合配备在飞机、军舰及装甲车上，发射的光束可以在数千米以外摧毁目标。就算中间隔着灰尘和烟雾，激光炮仍然能够准确命中。
输出功率介于数百到数千千瓦的激光器，被称为高功率激光器。按照美国国防部高能激光联合技术办公室（位于新墨西哥州阿尔伯克基市）主任马克·尼斯（Mark Neice）的说法，与传统的击发式武器相比，这种高功率激光器拥有许多优点，“它们可以提供极为精准的光速打击能力，而且几乎不会给目标造成其他的附带破坏”。
致命的反应
美国军方成功研制出了一种强大的激光器——一种通过化学反应提供能量的定向能设备。这种激光器被称为氧碘化学激光器（COIL），它比固态激光器更加强大，输出功率可达数千千瓦。但这些设备都十分庞大，而且储存的反应物一旦耗尽，就无法运行了。不过，国防设备承包商正准备将这种设备安装在飞机上。一架波音747飞机上将安置一套COIL系统（即所谓的“YAL－1A机载激光器”），用于防御空中打击，特别是弹道导弹的攻击。另一架AC－130重型攻击机将配备一套高级战术激光器，用于防御精准的地对空袭击。
过去，人们对激光武器前景的一次次预测似乎都被证明是过于乐观了，这让怀疑论者开始嘲笑激光武器，称它们“是属于未来的武器，而且永远属于未来”。不过这一次，激光武器似乎真的要问世了。尼斯声称：“军工企业正准备向军方交付实战型定向能武器（即能在很小的角度内定向传输能量来打击遥远目标的武器，激光武器只是其中一种），它们可以应用于攻击性或防御性军事任务。”
过去几年里，在美国空军、陆军和海军的资助下，美国诺思罗普－格鲁曼公司、德事隆公司、雷神公司和劳伦斯利弗莫尔国家实验室的研究人员在大型固态激光器的研究领域成绩斐然。这些激光器直接依靠电能运转，连接到车载发电机、燃料电池或电池组上之后，一台平均输出功率超过100千瓦的固态激光器，便会拥有近乎“无限”的弹药。利用这些廉价的“弹药”，激光武器可以在5～8千米以外，击毁来袭的火箭和导弹。这些激光武器还能让敌方的光电及红外线战场探测设备失效，并让步兵在安全距离以外执行排雷和引爆炸弹的任务。
在美国诺思罗普－格鲁曼公司的实验室里，研究人员正在测试固态激光器。如果这种激光器的输出功率高于100千瓦，它就可以制成激光武器，帮助步兵击毁来袭的迫击炮弹和火箭。
这种高能设备的核心是增益介质——一种能够增强激光能量的物质。在DVD播放器和其他消费类电子产品的激光二极管中，半导体层充当着增益介质的角色。诺思罗普－格鲁曼公司定向能技术及产品负责人杰基·吉什（Jackie Gish）解释说，在大型固态激光器中，增益介质是边长几厘米的立方体（也有长方体）。这些增益介质由坚固的陶瓷材料构成，比如掺有稀土元素钕的钇铝石榴石。通常情况下，增益介质的尺寸越大，输出功率也就越大。
德事隆公司应用技术副主管约翰·博内斯（John Boness）说，每个研究团队都采用了不同的方法将多个增益介质连接在一起，由此产生的“激光链”的输出功率可达数十千瓦。工程师预计很快就能让这些激光链有序地依次发射，或者同时发射，让输出功率达到100千瓦，以满足军事激光应用的入门级要求。尼斯则指出，激光器还要满足其他一些关键性能指标，比如连续运转时间高于300秒（以满足多次激光发射的要求），光电转换系统的能量转换效率不低于17％。最重要的是，光束“质量”必须合格（其实就是聚焦问题），以确保有足够的光子命中目标，加热目标的表面，从而摧毁目标，或使目标失效。
如果增益介质产生的激光能够满足以上要求，它们应用于实战也就指日可待了。博内斯指出，成功的关键在于，将它们结合成有效的武器系统，并实现小型化，以便安装在合适的交通工具上。此外，一台大型固态激光器还需要一套1000千瓦以上的可再生电源，外加一套冷却装置，以防止增益介质过热导致光束扭曲。
这套武器系统还需要一套光束定向器来瞄准目标。定向器可能是一面巨大的可移动镜面，配备了自适应光学系统或可变形光学元件，以补偿大气扰动的影响（大气的扰动状态可以用低能探测激光加以测量）。最后，瞄准目标还离不开雷达系统或光学显示系统的锁定和追踪。
实用激光武器的出现，不亚于一场战争革命。不过在现阶段，我们还无法将这么多的技术集成到柯克船长（Captain Kirk，美国科幻电视剧《星际迷航》中的角色）的激光枪（《星际迷航》中的一种单人武器，通过发射一束能量射线来攻击对方）中。那种小型激光武器暂时仍无法从科幻变成现实。
探测核材料的“火眼金睛”
撰文│马克·沃尔弗顿（Mark Wolverton）
翻译│庞玮
美国洛斯阿拉莫斯国家实验室开发出一项新技术——“μ子断层扫描技术”，利用这项技术制成的核材料探测仪器具有无辐射、无法被屏蔽等诱人的优势，非常值得期待。
美国洛斯阿拉莫斯国家实验室诞生过世界上第一颗原子弹，现在那里又诞生了一种搜寻非法藏匿核材料的新方法。该实验室已经发展出一种技术，可以利用来自宇宙空间的一种亚原子粒子——μ子，探测诸如铀原子之类的重元素，这被称为“μ子断层扫描技术”。
