什么?二战时美国人竟然把鸽子塞进炸弹里充当导航设备?

2022年06月28日21:56:16 军事 1455

伊拉克战争科索沃战争之后,经过美军不遗余力地大力宣传,大众都已经习惯了从美军飞机上丢下来的那些精确制导炸弹。很多人都觉得,从上万米的高空丢下一颗炸弹砸中一个房子是一件很简单的事情。

但事实上,在激光和GPS制导技术发明之前,想让炸弹击中目标曾经是一件非常困难的事情。在第一次世界大战期间,驾驶双层翼飞机的飞行员就已经开始从飞机上用手丢下炸弹攻击地面目标了。那时候的飞机在轰炸时的飞行高度不过100米左右,也就跟我们今天30多层的楼房差不多;飞行时速不过100多公里/小时,跟高速上的汽车差不多。飞行员都是凭着自己的感觉往外丢炸弹的,能不能击中目标全看飞行员的手活怎么样。

我们知道,炸弹在离开飞机后,会一边进行自由落体运动,一边继续以离开飞机时的速度向前运动。理论上讲,只要知道炸弹离开飞机时的高度和初速度,就能计算出它的落点。但在一战期间,由于飞机轰炸时的速度和高度都很小,没人会真的去拿纸和笔去进行计算,大家都是多丢两次就找到感觉了。这就像打篮球一样,没有人会去用数学公式去计算投篮角度和力量,在球场上多练几次自然就知道怎么投了。当然,在这个时期飞机轰炸的精度也不怎么样,据说即使是优秀的飞行员也只是能把炸弹丢进目标15米的范围内而已。

到了二战的时候,轰炸机的速度越来越快,同时为了躲避地面防空火力也越飞越高。这时候的轰炸机在执行任务时往往是在8000米以上的高度以超过250公里/小时的速度飞行。他们丢下的炸弹要在半分钟以后才会击中地面。也就是说,飞行员在距离轰炸目标还有两公里多远的时候就要释放炸弹了。有人计算过,两架一模一样的飞机同时各丢下一颗炸弹,如果它们在丢下炸弹时的飞行时速相差3公里/小时、飞行高度相差10米的话,那么两颗炸弹的落点可以相差40米之多。

如果说一战时的飞行员还能靠手感来丢炸弹的话,二战时的轰炸机飞行员就必须要通过计算才能得出释放炸弹的时机了。为了提高高空轰炸精度,美国人开发了一套叫做诺顿瞄准器(Norden Bombsight)的自动计算装置。这是一个看起来有些蒸汽朋克风格的机械装置,机组人员输入飞行高度、飞行速度、风速和目标位置后,这套装置中的一系列齿轮就可以自动计算出投掷炸弹的时间点。美国空军对这个诺顿瞄准器十分看好,一度非常得意地对外宣称这套装置可以让他们在一万米的高空准确地击中一个酸菜桶。美国军方为这套系统前前后后一共花了11亿美元(造出原子弹曼哈顿计划也不过花了20亿美元而已)。为了不让德国人得到这个秘密,美国人还特意在每套诺顿瞄准器里加装了自毁装置。他们还要求轰炸机机组人员发誓,如果被德国人俘虏,决不向敌人透露这套瞄准装置的细节。

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诺顿瞄准器,看起来相当的蒸汽朋克

那么这套装置在战场上的实际表现如何呢?非常令人失望。在模拟测试中,诺顿瞄准器的圆概率误差是23米,这个数字意味着有50%的炸弹能够落在以目标为中心、半径23米的圆圈内。这是一个相当不错的结果。但别忘了,这是在理想的使用条件下测试得出的数据。在条件复杂得多的真实战场上投入使用后,这种瞄准器实际的圆概率误差达到了惊人的370米。考虑到二战中美军使用的大部分炸弹杀伤半径只有30米左右,这就意味着美军飞行员冒着生命危险丢下的绝大部分炸弹根本都碰不到它们的目标。

1944年的一个战例可以很好地说明这种被美国空军煞有介事地列为最高机密的诺顿瞄准器精度到底有多差。在这一年,美军把一个占地30万平方米的德国化工厂列为了轰炸目标。为了炸毁这个工厂,美军派出庞大的轰炸机群,对这个目标反复进行了22次轰炸,一共丢下了85000颗炸弹。面对这个占地面积相当于40个足球场的庞大目标,还是只有10%的炸弹落入到了化工厂内。在这10%的炸弹中,还有一部分炸弹由于种种原因没有爆炸。如果轰炸目标是网球场大小的房屋的话,那命中率就更低了。有人估算,大概要丢下500颗炸弹,才能有那么一两颗能够击中目标。

这还是静止不动的固定目标,大家可以想象一下,如果要攻击的是大海上移动的军舰,那命中率会有多低?所以海军航空兵在更多情况下还是得采用低空俯冲轰炸的方式来攻击舰船。但这种过低的飞行高度又让飞机很容易被敌人的防空炮火击落,所以美国海军也在想办法解决高空轰炸精度的问题。

海军想出来的解决方案是给炸弹装上几个可以活动的小翅膀,把它变成一个带有滑翔功能的炸弹。这样炸弹在离开飞机后,可以通过微调尾翼来修正弹道,进而提高命中率。但问题是怎么让炸弹知道应该往哪个方向修正弹道呢?现代炸弹可以用内置的电脑芯片完成计算,但那个年代的电脑比一间屋子还大,是不可能装进炸弹里的。于是美国军方开始集思广益,向科研机构征求解决方案。

这个时候,一位叫做斯金纳的美国心理学家(是的,我没写错,是心理学家)站了出来,向军方提出了一个解决方案。斯金纳的方案是训练鸽子在屏幕上用嘴去啄移动的军舰图案。当鸽子完成训练之后,把它们放进炸弹前面的小舱室里。当炸弹被轰炸机丢下以后,鸽子能通过炸弹前端的透明电子屏幕看到水面上的军舰,这时它就会按照训练中的那样反复用嘴去啄屏幕上的军舰。根据鸽子啄击点的不同,炸弹可以对尾翼角度进行微调,确保目标军舰永远处在导弹的飞行路线上。

据说斯金纳是在某一天看到一群鸽子在空中飞行时产生这个灵感的。他觉得这是一个很好的解决方案。首先,鸽子足够小,可以很方便地塞进炸弹里。第二,鸽子是一种很聪明的动物,斯金纳在之前的实验里已经证明鸽子在奖励下可以很快学会辨认各种图形。第三,作为习惯了在空中飞行的鸟类,鸽子就算被轰炸机从万米高空丢下也不会感到恐惧。

讲到这里不得不说一句,也许美国人做事最大的优点就是不受任何条条框框的束缚,无论多么离奇的想法都敢于试上一试。如果在其他国家,用鸽子给航空炸弹做导航这种方案军方可能连听完的兴趣都没有。但在美国,军方还真的给斯金纳拨了一笔款让他去验证这个方案的可行性。

斯金纳拿到经费后,开始认真地训练鸽子,并制作了一颗模拟炸弹来测试效果。他很容易就训练出了一批会追着屏幕上的军舰图案啄的鸽子。斯金纳也知道,肯定有人会认为把炸弹交给一只鸽子去导航是一件不太靠谱的事情,所以他在每颗炸弹的前面一口气放了三只鸽子。这样三只鸽子所产生的结果之间可以相互校验,避免因为一只鸽子发挥失常而错过目标。当然,大家都明白,一旦投入实战,这三只鸽子是要跟着炸弹一起被炸死的。这些鸽子平日里开心地啄啄军舰图案换取食物吃,但它们不知道终将有一天,它们面前的军舰图案会把它们炸成碎片。可能在那个飞行员都性命难保的战争年代,没有人会特别在意几只鸽子的死活吧。

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斯金纳训练鸽子学会了在屏幕上追踪特定的图案

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为了提高成功率,斯金纳打算在每颗炸弹前面放上三只鸽子

在折腾了将近一年之后,军方对斯金纳的研究成果进行了模拟测试。斯金纳向军方展示了模拟炸弹如何在鸽子的引导下准确地击中了目标。

测试结果是很成功的,但军方最终还是砍掉了这个项目。倒不是因为他们觉得鸽子给炸弹导航这个想法过于离奇,而是因为他们觉得另外一个用雷达制导的方案更加容易实现。

斯金纳发了一通牢骚,说军方根本就没有认真地考虑过他的项目。之后他就跑到哈佛大学教书去了,继续研究他的心理学。顺便提一句,正是这位斯金纳通过研究小鼠和鸽子,发表了很多关于心理学和行为学的研究成果。这些成果后来被赌博公司拿去使用,帮助他们设计出了更加容易让人上瘾的赌博机器。关于这个我写过另外一篇文章,有兴趣的朋友可以点击文章末尾的链接阅读。

值得多说一句的是,在二战结束后的1948年,美军又回过头来开始研究这个用鸽子给炸弹制导的方案。这也从侧面说明美国军方一直是在认真考虑这个项目的。一直到1953年,可以安装在炸弹里电子导航设备成熟之后,这个项目才再次被砍掉。

最后附上前面提到的关于斯金纳的研究和赌博行业的文章:为什么赌博、游戏和短视频如此容易让人上瘾

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