2016年十大国外国防前沿技术
本文由蓝海星智库（ID:SICC_LHX）授权转载，作者： 蓝海星等
“2016年十大国外国防前沿技术”是由蓝海星智库联合核、航天、航空、舰船、兵器、电子六大行业多家国防科技工业情报研究机构共同参与完成。通过多轮筛选和专家评审，遴选出2015年10月至2016年9月期间具有深刻影响意义的十大国防前沿技术。
1、美国完成微缩干涉光学成像系统原型样机设计
2016年1月，美国洛马公司和加州大学戴维斯分校联合完成“蜘蛛”微缩干涉光学成像系统的原型样机设计。这种系统利用大规模的微缩干涉阵列取代传统光学成像系统的望远镜和成像传感器。与传统系统相比，其尺寸和重量可降低10～100倍，相同口径下分辨率可提高10倍以上，有望成为高分辨率光学成像系统发展的一个重要方向。
“蜘蛛”干涉光学成像系统组成
2、英国“佩刀”发动机新方案提高工程可实现性
2015年10月，英国反应发动机公司公布了“佩刀”发动机技术改进方案。与2012年的设计方案相比，新方案提升了发动机性能，降低了技术难度，具有较强的工程可实现性。
“佩刀”发动机的构成图
3、NASA提出创新性混合电推进运输机方案
2016年2月，NASA提出，将在Starc-ABL大型运输机方案中采用由涡轮发动机和电动风扇共同提供推力的混合电推进系统。NASA预计，Starc-ABL可比现役飞机巡航耗油率降低15%。该方案可大幅降低此前提出的仅由电动风扇提供推力技术方案的难度，避免了超导电机、高能量密度储电装置等短期内难以突破的技术制约，推动航空混合电推进技术向实用化迈进。
Starc-ABL飞机混合电推进布局方案
4、美国开发出宽频可调的雷达吸波柔性超材料
2016年2月，美国爱荷华州立大学在美国防部和自然科学基金会共同资助下，研发出一种新型柔性雷达吸波超材料。这种超材料采用可拉伸的柔性硅基底，以内嵌液态镓铟锡合金开口谐振环作吸波特征结构单元，通过拉伸基底实现吸波频段在8～11吉赫兹连续可调，吸波带宽达2吉赫兹，吸波效能较常规雷达吸波材料高100倍。利用该材料制成的智能隐身蒙皮，有望大幅提高装备隐身性能。
超材料未拉伸（左）和拉伸后（右）的内部结构变化
5、美国研制出类皮肤特性的多功能生化防护材料
2016年8月，美国劳伦斯•利弗莫尔国家实验室成功研制出一种轻便、透气的新型多功能防护复合材料，厚度仅30微米，透气性比当前材料高10倍，能隔离生物战剂，感知并屏蔽化学战剂。将其用于防护服可实现实时自主防护，大幅降低战场人员体力消耗，提升士兵持久作战能力。
新型防护服材料
6、美国首次在芯片制造过程中植入硬件木马
2016年6月，在DARPA和国家科学基金会支持下，美国密歇根大学首次在开源OR 1200处理器制造中植入模拟恶意电路（即硬件木马），可进行远程控制和实施攻击。该硬件木马比传统数字电路构成的硬件木马小2个数量级，结构小巧，难以检测，易于实现，危害极大。这项技术使芯片潜在安全风险来源从设计阶段延伸至制造阶段，给芯片安全带来新的挑战。
在OR 1200处理器中植入模拟攻击硬件木马
7、嵌入式微流体散热技术实现芯片高效冷却
2016年3月，在DARPA“芯片内/芯片间增强冷却”项目的支持下，洛马公司研制出芯片嵌入式微流体散热片，可使芯片热阻降至1/4，射频输出功率提高6倍，解决了制约芯片发展的散热难题，对提高电子战设备、雷达、高性能计算机及激光器的功率和性能具有重要意义。
嵌入式微流体散热片
8、英国研制出世界首个实用性硅基量子点激光器
2016年3月，英国伦敦大学学院攻克了半导体量子点激光材料与硅衬底结合过程中位错密度高的世界难题，研制出直接生长在硅衬底上的实用性电泵浦式量子点激光器。该激光器波长为1300纳米，输出功率150毫瓦，可在120℃高温下工作10万小时以上，使硅基光电集成成为可能，有望帮助实现计算机芯片内、芯片间、芯片与电子系统之间的超高速通信。
硅基砷化铟/砷化镓激光器扫描电子显微镜俯视图
9、芯片级光频合成器问世
2016年4月，在DARPA微系统办公室“直接片上数字光频合成器”项目资助下，美国加州大学洛杉矶分校研制出全球首个芯片级光频合成器，利用新结构的微环谐振腔产生稳定光学频率梳，频率的相对不确定度达到2.7×10-16，与当前用于定义秒长的铯原子喷泉钟相当，体积远小于后者。
新型平面螺旋结构微谐振腔
10、ATP驱动蛋白质计算机原型问世
2016年2月，在美国DARPA等机构资助下，美、加、英等国联合研究团队首次研制出采用三磷酸腺苷（ATP）驱动的蛋白质计算机原型，成功验证了计算机的能源供给、并行运算能力，单步运算能耗仅为当前最先进电子计算机的万分之一。该计算机原型为未来生物计算机能源供给模式与计算体系架构发展，提供了全新的解决方案。
蛋白质计算模型的通过结示意图
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