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百年戰爭演化史:坦克大進擊!—《知識大圖解》

知識大圖解_96
・2016/09/21 ・3121字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 555 ・八年級

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重裝戰爭再進化―自第一次世界大戰至今的機械創新

古希臘重裝步兵手持盾牌,齊步向前、漢尼拔迦太基大軍以戰象迎敵,洞悉未來的達文西則在 1487 年畫下一輛武裝戰車。雖然坦克車的概念──能制霸戰場的武裝戰車──幾乎與人類的戰爭史一樣古老,但一直要到一百年前,無堅不摧的坦克車才正式上場服役。

以吱嘎作響的改裝浴缸為前身,坦克車自第一次世界大戰開始便一直是軍隊克敵致勝的祕密武器,而且這種戰車的角色十分多元。從突破防線、摧毀堡壘,到偵查敵情、作為支援火力,坦克車的角色千變萬化。為了順利完成任務,坦克車有三大基本要素:火力、行動力與保護力。坦克車的火力集中,能衝破敵軍陣線,還能在任何地形上快速前進、深入敵軍陣營;重裝盔甲更能保護士兵,讓他們能無後顧之憂地勇敢完成任務,在前線以更專業、有效的方式迎敵。

坦克車首次上戰場時身負眾望,前線戰士期盼從此不必再陷入壕溝戰的僵局。隨後,坦克車逐漸進化為重裝系統,成為主導戰場的決定性武器。現今,坦克車既是潛在的致勝關鍵,也可能是已經過時的昂貴機器。無論如何,坦克車的技術演進與對戰爭的影響確實讓人歎為觀止。

毫無疑問,坦克車光是存在,就足以繼續影響所有戰事的決策以及各種陸上保衛戰。因此在可見的未來中,坦克車依然會穩坐軍隊頭號資產寶座。

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坦克的過去與現在

坦克車的設計如何因應現代戰場需求

在第一次世界大戰之前,其他領域的研發工作已為坦克車的設計帶來許多實際效益。例如,當時履帶已用於某些重型牽引機上,效果比輪胎好,而且當時大家認為「功率重量比」對於戰車的移動力與效能表現影響極大。

經過全面性的研究,研發人員打造出基本的內燃機,並在牽引機或底盤上方鉚接鋼板外殼。機組人員可以勉強透過觀察孔查看外部狀況,並以操作桿組操控方向。原本供步兵與砲兵用的機關槍與大砲也經改良後裝上車體。

馬克 1 號 打破壕溝戰僵局的首輛坦克車

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第一次世界大戰陷入膠著的壕溝戰,當時大家極力希望突破僵局,因此催生出世界上首輛主戰坦克車──英國的馬克 1 號(Mark I)。當時的英國海軍大臣是溫斯頓.邱吉爾,他在 1915 年設立了陸舟委員會(LandshipCommittee),並負責製造盔甲戰車,馬克 1 號坦克戰車就此誕生。

馬克 1 號僅重 28 噸多,使用福斯特-戴姆勒六汽缸引擎作為推進系統。當時共打造了兩款,雄型款搭載兩架霍奇克斯六磅重機槍,雌型款搭載兩架維克斯重型機關槍。兩款戰車皆另外配備三架輕型機關槍。單艙內共乘載八名機組人員。英國陸軍於 1916 年二月訂購 100 輛馬克 1 號,並於索姆河戰役首次啟用,其中幾輛雖於戰中損毀或動彈不得,仍展開了現代戰爭之序幕。

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雖然現代的一般步兵若是遇上坦克車,幾乎是兇多吉少,但早期的坦克車卻是笨重、動不動就故障的滑稽機器。那時的引擎根本無法推動沉重的機身前進,過熱的引擎發出陣陣濃煙,燻得操控人員動彈不得。第二代重裝車輛則從一次大戰的經驗中汲取教訓,將戰時開發出的多項新技術投入第二次世界大戰中使用。車底盤已依用途改良,柴油引擎與汽油引擎馬力提升,並且從飛機製造業借引擎來使用。機關槍與大砲接上可旋轉砲塔、盔甲升級,車間通訊則以可靠的無線電取代過去的信號與方向旗。

二十世紀後半葉之後,科技日新月異,坦克車因此改頭換面,成為現代機械戰爭中的制霸武器。有了 GPS 導航系統,車間通信協調有如神助。技術成熟的遠紅外線目標獲取與穩定系統,讓坦克車能同時追蹤多個目標,即便在移動中也能精準發射武器。推進系統亦採用最新科技,使用包覆了複合盔甲的渦輪引擎,此款盔甲比鋼板來得更輕、更堅固,大幅提昇速度與安全性。

挑戰者 2 號 英國步兵的主戰坦克車

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許多軍事分析師讚譽英國的挑戰者 2 號為當今全球最優良的主戰坦克車。挑戰者 2 號於 1986 年至 1991 年間開發而成,雖然與前身(挑戰者 1 號)的名字相同,但其實兩者相容的設備不到 5%。

挑戰者 2 號是精良的主戰坦克車,重量不到 70 噸,而且是二戰以來,首款由隸屬於英國航太系統公司的軍火供應商「陸地系統分部」獨家設計、研發並量產的坦克車。挑戰者 2 號的主要武器為口徑 120 公釐的 L30 CHARM 戰車砲,塔台與槍身透過固態電子系統操控。車上也配有小型武器,包括一挺口徑 7.62 公釐的 L94A1 同軸機關炮與一挺口徑 7.62 公釐的 L37A2 指揮官機關槍。有了第二代查布漢(Chobham)複合裝甲的保護,挑戰者 2 號在伊拉克戰爭中戰績特別輝煌。

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現代戰場

進可攻、退可守,坦克車功能大解密

自初上戰場至今,坦克車在戰爭裡擔任過各種角色。世界重要軍事組織對於坦克車的潛力評估各有所見,有人積極開發,有人看壞前景,坦克車在此同時則發展出各種角色、積極分工。

有的坦克車搭載了重裝盔甲與武器,戰力驚人。有的坦克車則設備精簡,追求速度與操控能力。早在坦克車歷史初期──也就是第一次世界大戰期間──英國的步兵便已開始同時使用重裝的馬克 4 號與馬克 5 號,以及相對敏捷輕巧的「惠比特」小靈犬坦克車(Whippet)。重裝坦克車用以突破德軍壕溝防線,為輕裝坦克車開路,以利長驅直入,強攻敵軍陣營。

重裝坦克車擲出猛烈砲火,輕裝坦克車則有如現代騎兵。此種戰略一直沿用至第二次世界大戰,由輕、中、重裝三種坦克車延續前代的分工。坦克戰變得越來越普遍,而隨著任務越來越多元,裝甲坦克車的樣式也越來越繁複,有些甚至專用於摧毀敵軍的坦克車。

從冷戰至 21 世紀間,為了節省開支,加上科技進步,出現了主戰坦克車。主戰坦克車擁有推進力十足的高效能引擎和複合裝甲,速度也更上一層樓。不同類型坦克車間的效能差距也因此縮小。現代主戰坦克車結合了各種早期設計,整合為齊一且致命的戰爭機器。

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未來重裝戰

坦克車隨著科技進步不斷演化,能夠碾壓爆破、突破重圍的坦克車,已然成為 20 世紀戰爭的代表。而未來,也許一切將有所不同。有些分析師認為重裝坦克的黃金時期不再,有些則認為坦克車會不斷演化與適應,繼續稱霸明日戰場。

科技持續改造坦克車與反制武器。裝載了地獄火飛彈的阿帕契直升機能在短短幾秒內快速鎖定目標,粉碎敵軍坦克車。無人飛行器亦具相同性能。即便不考慮科技進步,陸軍也能以肩射武器朝坦克車快速發射彈藥,再馬上躲回藏身處。

在此同時,坦克車也因科技創新增添不少新戰力,可進入狹巷中與叛亂者對戰,或在荒漠中鎖定敵軍身影。火力強大的武器與特製彈藥無堅不摧,複合裝甲更提供了空前的保護。反制系統則能阻擋並擾亂所有逼近的「智慧型」武器。

未來戰場上,坦克車再也不是昔日跛行於荒原、不斷噴射火焰的古怪機器,而將成為革命性的戰鬥系統。隱形科技能逃過雷達與熱成像系統偵測,自動無人坦克車的操縱者也不須再親赴前線。如「機器獵豹」(Cheetah)這類的精密機器人系統也在不斷發展,目前正由美國國防部評估效能。有了劃時代科技,坦克車仍將馳騁戰場多年。

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混合坦克車的優勢

運送一名士兵與相關設備,一天約需 80 公升燃料。燃料效率將是未來軍事應變計畫中的關鍵要素,而混合坦克車正符合此趨勢。經過多年研發,英國航太系統公司與諾斯洛普.格拉曼公司(NorthropGrumman)發表了心血結晶「地面戰鬥載具」(GCV),使用混合電子推進系統,燃料效率比起早期裝甲戰車,提昇高達 20%。鋼板外殼下,保護著共三名機組人員與九名備戰步兵。然而沉重的車體目前仍是一大挑戰。


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本文節錄自《How It Works知識大圖解 國際中文版》第24期 〈2016年09號〉

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快!還要更快!讓國家級地震警報更好用的「都會區強震預警精進計畫」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/01/21 ・2584字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

從地震儀感應到地震的震動,到我們的手機響起國家級警報,大約需要多少時間?

臺灣從 1991 年開始大量增建地震測站;1999 年臺灣爆發了 921 大地震,當時的地震速報系統約在震後 102 秒完成地震定位;2014 年正式對公眾推播強震即時警報;到了 2020 年 4 月,隨著技術不斷革新,當時交通部中央氣象局地震測報中心(以下簡稱為地震中心)僅需 10 秒,就可以發出地震預警訊息!

然而,地震中心並未因此而自滿,而是持續擴建地震觀測網,開發新技術。近年來,地震中心執行前瞻基礎建設 2.0「都會區強震預警精進計畫」,預計讓臺灣的地震預警系統邁入下一個新紀元!

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連上網路吧!用建設與技術,換取獲得地震資料的時間

「都會區強震預警精進計畫」起源於「民生公共物聯網數據應用及產業開展計畫」,該計畫致力於跨部會、跨單位合作,由 11 個執行單位共同策畫,致力於優化我國環境與防災治理,並建置資料開放平台。

看到這裡,或許你還沒反應過來地震預警系統跟物聯網(Internet of Things,IoT)有什麼關係,嘿嘿,那可大有關係啦!

當我們將各種實體物品透過網路連結起來,建立彼此與裝置的通訊後,成為了所謂的物聯網。在我國的地震預警系統中,即是透過將地震儀的資料即時傳輸到聯網系統,並進行運算,實現了對地震活動的即時監測和預警。

地震中心在臺灣架設了 700 多個強震監測站,但能夠和地震中心即時連線的,只有其中 500 個,藉由這項計畫,地震中心將致力增加可連線的強震監測站數量,並優化原有強震監測站的聯網品質。

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在地震中心的評估中,可以連線的強震監測站大約可在 113 年時,從原有的 500 個增加至 600 個,並且更新現有監測站的軟體與硬體設備,藉此提升地震預警系統的效能。

由此可知,倘若地震儀沒有了聯網的功能,我們也形同完全失去了地震預警系統的一切。

把地震儀放到井下後,有什麼好處?

除了加強地震儀的聯網功能外,把地震儀「放到地下」,也是提升地震預警系統效能的關鍵做法。

為什麼要把地震儀放到地底下?用日常生活來比喻的話,就像是買屋子時,要選擇鬧中取靜的社區,才不會讓吵雜的環境影響自己在房間聆聽優美的音樂;看星星時,要選擇光害比較不嚴重的山區,才能看清楚一閃又一閃的美麗星空。

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地表有太多、太多的環境雜訊了,因此當地震儀被安裝在地表時,想要從混亂的「噪音」之中找出關鍵的地震波,就像是在搖滾演唱會裡聽電話一樣困難,無論是電腦或研究人員,都需要花費比較多的時間,才能判讀來自地震的波形。

這些環境雜訊都是從哪裡來的?基本上,只要是你想得到的人為震動,對地震儀來說,都有可能是「噪音」!

當地震儀靠近工地或馬路時,一輛輛大卡車框啷、框啷地經過測站,是噪音;大稻埕夏日節放起絢麗的煙火,隨著煙花在天空上一個一個的炸開,也是噪音;台北捷運行經軌道的摩擦與震動,那也是噪音;有好奇的路人經過測站,推了推踢了下測站時,那也是不可忽視的噪音。

因此,井下地震儀(Borehole seismometer)的主要目的,就是盡量讓地震儀「遠離塵囂」,記錄到更清楚、雜訊更少的地震波!​無論是微震、強震,還是來自遠方的地震,井下地震儀都能提供遠比地表地震儀更高品質的訊號。

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地震中心於 2008 年展開建置井下地震儀觀測站的行動,根據不同測站底下的地質條件,​將井下地震儀放置在深達 30~500 公尺的乾井深處。​除了地震儀外,站房內也會備有資料收錄器、網路傳輸設備、不斷電設備與電池,讓測站可以儲存、傳送資料。

既然井下地震儀這麼強大,為什麼無法大規模建造測站呢?簡單來說,這一切可以歸咎於技術和成本問題。

安裝井下地震儀需要鑽井,然而鑽井的深度、難度均會提高時間、技術與金錢成本,因此,即使井下地震儀的訊號再好,若非有國家建設計畫的支援,也難以大量建置。

人口聚集,震災好嚴重?建立「客製化」的地震預警系統!

臺灣人口主要聚集於西半部,然而此區的震源深度較淺,再加上密集的人口與建築,容易造成相當重大的災害。

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許多都會區的建築老舊且密集,當屋齡超過 50 歲時,它很有可能是在沒有耐震規範的背景下建造而成的的,若是超過 25 年左右的房屋,也有可能不符合最新的耐震規範,並未具備現今標準下足夠的耐震能力。 

延伸閱讀:

在地震界有句名言「地震不會殺人,但建築物會」,因此,若建築物的結構不符合地震規範,地震發生時,在同一面積下越密集的老屋,有可能造成越多的傷亡。

因此,對於發生在都會區的直下型地震,預警時間的要求更高,需求也更迫切。

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地震中心著手於人口密集之都會區開發「客製化」的強震預警系統,目標針對都會區直下型淺層地震,可以在「震後 7 秒內」發布地震警報,將地震預警盲區縮小為 25 公里。

111 年起,地震中心已先後完成大臺北地區、桃園市客製化作業模組,並開始上線測試,當前正致力於臺南市的模組,未來的目標為高雄市與臺中市。

永不停歇的防災宣導行動、地震預警技術研發

地震預警系統僅能在地震來臨時警示民眾避難,無法主動保護民眾的生命安全,若人民沒有搭配正確的防震防災觀念,即使地震警報再快,也無法達到有效的防災效果。

因此除了不斷革新地震預警系統的技術,地震中心也積極投入於地震的宣導活動和教育管道,經營 Facebook 粉絲專頁「報地震 – 中央氣象署」、跨部會舉辦《地震島大冒險》特展、《震守家園 — 民生公共物聯網主題展》,讓民眾了解正確的避難行為與應變作為,充分發揮地震警報的效果。

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此外,雖然地震中心預計於 114 年將都會區的預警費時縮減為 7 秒,研發新技術的腳步不會停止;未來,他們將應用 AI 技術,持續強化地震預警系統的效能,降低地震對臺灣人民的威脅程度,保障你我生命財產安全。

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