解密 CIA 冷戰黑科技：蜻蜓間諜的誕生與昆蟲機器人發展史！

在 1970 年代，美國中央情報局（CIA）打造了一款機器蜻蜓間諜。現在我們知道它是如何運作的了。新近公開的文件揭露了中情局如何創造出全球最早的昆蟲機器人範例之一。

在 2003 年 12 月底，中情局在華盛頓附近的博物館中展示了許多前所未見的間諜工具。這些工具包括一個偽裝成老虎糞便的竊聽裝置，用以記錄越南的部隊調動；還有一條機器魚，用來在隱藏的核電廠附近採集水樣本。除此之外，還有一隻小小的蜻蜓。

乍看之下，這個 1970 年代的冷戰時期產物看起來就像任何一隻普通的綠色大蜻蜓（Anax junius），或者如果你瞇著眼睛看，也許會覺得像藍面蜻蜓（Coryphaeschna adnexa）——牠的臉部、前翅和胸部都在正確的位置。但仔細一看，你會發現這隻小蟲根本不是真的蟲。牠是「昆蟲直升機」（insectothopter），一個蟲子大小的間諜，代表著我們在複雜的昆蟲機器人領域中邁出的第一大步。這在微處理器剛剛出現時期是一項不可思議的成就。

現在，在這個公開亮相 16 年後——以及在牠首次飛行近 50 年後——新近公開的文件鉅細靡遺地展示了中情局是如何創造出如此令人印象深刻的微型機器人。

將「竊聽器」放進「蟲子」裡

▲ 昆蟲直升機的示意圖，由 The Black Vault 解密並提供。

儘管這隻蜻蜓在中情局博物館中是明星展品，但其細節數十年來一直保密，直到反保密網站「黑庫」（The Black Vault）的創辦人約翰・格林沃爾德（John Greenwald）在 2013 年夏天根據《資訊自由法》（FOIA）提出了文件請求。

「我多年來了解到，美國軍方和政府經常會承認或證實某件事物的存在，而且大多數的時間，這樣就能滿足了公眾的好奇心，」格林沃爾德告訴《大眾機械》（Popular Mechanics）。「然而……我們通常無法獲得完整的故事。所以我會追查從未公開的文件，以講述更多的故事，或真正的事實。」

七年後的 2020 年 1 月，格林沃爾德收到了一疊詳細描述蜻蜓設計和構造的文件，而這個故事可以追溯到冷戰高峰時期的間諜活動。。

當時，竊聽——或使用電子裝置竊聽談話——是一種強大且相對新穎的間諜技術，但有些地方仍然難以接近。

於是，中情局轉向反射器技術，即利用反射雷射光的小玻璃珠（此處為雷射光束）。這種反射雷射光束會因玻璃上的任何震動而改變反射距離。CIA 可以透過分析返回的光束，重建干擾它的震動，進而基本上從光中提取聲音。事實上，這些反射器就像一種遠距離麥克風，可以竊聽任何對話。1970 年，中情局已經使用類似技術來偵測窗玻璃的震動。

真正的挑戰在於如何將這些小型反射器放置到窗台上、大使館的牆上，或正確的公園長椅旁，同時還要保持隱蔽。中情局之前曾嘗試在貓身上安裝麥克風，但最終以失敗告終。該機構需要另一種方法。

其他CIA的動物間諜

▲ 間諜魚「查理」。中情局開發了「查理」，一種水下無人載具，以研究使用此類裝置進行情報蒐集的可行性。具備耐壓殼體、壓載系統、通訊和推進系統。「查理」在化學和核設施附近採集水樣本。

這時，中情局研究與發展辦公室的副主管唐·雷瑟（Don Resier）提出了一個替代方案。與其在常見的哺乳動物身上安裝麥克風，不如使用機器昆蟲，這樣就不會被注意到。牠被稱為「昆蟲直升機」，雷瑟指派查爾斯·阿德金斯（Charles Adkins）負責這個計畫。

阿德金斯的目標是製造一種可以飛行 200 公尺並運送 0.2 克反射器玻璃珠而不被注意到的裝置。雷瑟認為蜜蜂是不錯的選擇，但直到 1999 年，人們才完全了解這種昆蟲複雜的飛行力學。

阿德金斯真正需要的是穩定性，因為當時的電腦體積太大且速度太慢，無法處理複雜的控制。幸運的是，阿德金斯的一位中情局科學家同事是蜻蜓愛好者，並且收藏了一些保存完好的標本。

▲ 普通綠色大蜻蜓。Encyclopaedia Britannica//Getty Images

根據阿德金斯的說法，這位科學家的名字在《資訊自由法》文件中仍然被塗黑，他說蜻蜓的空氣動力學要穩定得多。除了非常靈活之外，與其他昆蟲相比，蜻蜓的滑翔能力也異常出色，這有助於牠們在長途飛行中節省能量。這位科學家帶來了一些標本，當阿德金斯追問時，「那老傢伙從架子上取下昆蟲，輕輕拋到空中，」阿德金斯寫道。「牠繞了大約兩圈，然後穩穩地落在桌子上。」

這次示範說服了阿德金斯，但團隊仍然需要弄清楚如何複製蜻蜓的翅膀，牠們的翅膀每分鐘拍動 1800 次。為了做到這一點，科學家們使用了一個微小的流體振盪器，這種裝置沒有任何可移動部件，完全依賴由硝酸鋰晶體產生的氣體驅動。當初步測試顯示原型機無法攜帶所需的 0.2 克有效載荷時，設計人員透過向後排放廢氣來增加額外的推力，很像噴射推進。

經過快速的蜻蜓風格塗裝後，這架無人機準備好執行（秘密）任務，重量不到一克。它閃閃發光的「眼睛」就是用來竊聽目標的玻璃反射器珠子。

現實中的逆風挑戰

雖然中情局現在有了牠的機器昆蟲，但牠仍然需要一種控制牠的方法。

使用無線電控制並不可行，因為任何額外的重量都會讓這隻小型「昆蟲直升機」（insectothopter）無法飛行。因此，CIA 科學家轉而使用與反光器相同的雷射技術。他們研發了一款便攜式雷射裝置，名為 ROME，能產生不可見的紅外光束。這套設計的原理是利用雷射加熱雙金屬片，使蜻蜓的排氣管能開啟或關閉。這樣不僅可以有效控制「引擎」的輸出，另一道雷射則充當「舵」，引導蜻蜓飛向目標地點。

憑藉這種氣體驅動的引擎與雷射導航系統，這隻「昆蟲直升機」只能飛行 60 秒。但這已足夠讓蜻蜓將其負載送達 200 公尺外的目標地點。由於這隻蜻蜓並未配備起落架，它很可能採用「碰撞後停留」的方式完成任務。

「有限操作能力的『昆蟲直升機』已進行了可行性研究，目前所有計畫目標均已達成。」阿德金斯在他 1974 年的最終報告中說。

▲ 根據中情局的說法，這是昆蟲直升機的首次飛行。

儘管這隻蜻蜓在工程學上是一項驚人的成就，並在測試條件下表現完美，但實驗室環境與現實差距甚遠。這種「昆蟲直升機」設計中最大的問題是，操作人員在飛行過程中必須手動保持雷射對準目標。雖然這在靜態的風洞內可以輕鬆完成，但在有風或不可預測的環境中就顯得困難重重。

「在靜止的空氣中直線飛行並不太難。這有點像紙飛機，尤其是當你用一些壓縮氣體給牠一個助推時，」英國里茲大學（University of Leeds）的生物力學專家西蒙·沃克（Simon Walker）告訴《Popular Mechanics》。「如果你檢查蜻蜓翅膀上的翅脈，牠們構成了一個非常複雜、可變形的結構的一部分，該結構在壓力下會以特定的方式彎曲，而這種可變形性對於空氣動力學來說非常重要。」

理論上，昆蟲直升機仍然可以在小於 7 英里/小時（約 11 公里/小時）的風速下飛行，但「尚未實現受控動力飛行的最終示範，」阿德金斯最終報告說。「雖然飛行測試令人印象深刻，但在任何類型的側風中進行控制都太困難了。」

該計畫耗資 14 萬美元，換算成現在的，大約是 200 萬美元左右。相比現今間諜衛星耗資數十億美元，這筆費用微不足道。然而，中情局從未有任何任務需要動用這隻蜻蜓間諜，最終計畫遭到終止。。

蜻蜓的後代

▲ 以每秒 6,000 格的慢動作攝影機捕捉到的 Delfly 微型無人機。

在過去 50 年裡，我們對昆蟲飛行的理解——以及複製它所需的電子設備——已經取得了巨大的進展，即使大自然仍然領先一步。

「我們仍然無法製造出像大黃蜂翅膀一樣高效的裝置，即使在受損的情況下也能良好運作，」沃克說，但他指出由 Animal Dynamics 開發的 Skeeter 無人機，是一個很好的例子，說明我們對生物力學更深入的了解如何創造出昆蟲直升機真正的繼承者。

這款靈活的微型無人機同樣受到蜻蜓的啟發，配備四個拍動的翅膀。雖然昆蟲直升機無法抵禦微風，但 Skeeter 卻能應對「強陣風條件，並具備比現有四軸飛行器更高的容忍度和續航能力」，根據該公司介紹。

自 2005 年以來，荷蘭代爾夫特理工大學（University of Delft）的研究人員也致力於開發多款機械蜻蜓。其中最小的一款 Delfly Micro 僅重 3 公克，翼展 4 英吋。這隻機械昆蟲能以電池供電飛行 3 分鐘，其靈活性遠勝其前身。此外，它還能傳送來自攝影鏡頭的影像，這是當年中情局設計者難以想像的功能。

昆蟲機器人的新世界

一些計畫甚至比中情局的原始構想更加前衛。2017 年，查爾斯·斯塔克·德雷珀實驗室（Charles Stark Draper Laboratory）的研究人員創造了一隻半機械蜻蜓。他們對活體蜻蜓進行改造，透過植入其眼部的「操控神經元」實現遙控。

雖然這些概念遠遠超越了中情局最初的努力，但它們也受益於半個世紀的技術進化。

「如今我們不斷聽到無人機的消息。」格林沃爾德說。「這可是 1970 年代的無人機，只有一隻昆蟲大小。1970 年代！想想 50 年後的技術進步會帶來什麼。」

雖然最初的昆蟲直升機未能成功，但阿德金斯和他的團隊為未來的昆蟲機器人奠定了穩定的平台。如果中情局在 2020 年設計出類似的無人機會是什麼樣子？沒人知道，這仍然是機密。