「美國國防高等研究計畫署（DARPA）無人艦艇（NOMARS）計畫」
上圖： NOMARS計畫的「Defiant」無人水面艦概念圖。NOMARS（No Manning Required Ship）是美國國防高等研究計畫署（DARPA）於2020年啟動的一項創新專案，旨在設計和建造無需人員駐守的中型無人水面載具（MUSV）。該專案採用全新思維進行艦艇設計，從一開始就假定艦上從不載人，包括執行任務期間以及海上補給時均無人員介入。透過移除所有與船員相關的限制，NOMARS 希望打造高可靠、高續航力的自主艦艇，可以在全年絕大部分時間執行任務，每年只需一次維護。
Caterpillar在NOMARS計畫中的參與
Caterpillar（卡特彼勒）透過其子公司 Caterpillar Marine 深度參與了NOMARS無人艦的研製工作。其主要技術貢獻在於提供高可靠性的船用柴油引擎與動力系統，滿足無人艦長期自主運轉的嚴苛要求。根據Caterpillar Marine的說明，該公司經過軍規認證的柴油引擎能達到在無人干預下連續運轉一年期間90%的在航可用率。這意味著Caterpillar的引擎和相關監控技術具備卓越的可靠性、耐久性和性能監測能力，可支撐NOMARS艦在極端海況和長時間任務中保持運行。為了實現NOMARS「一年不停航、無人維護」的目標，Caterpillar不僅提供硬體設備，還提供工程技術支援，協助整合引擎與艦上的自主運維系統。例如，Serco公司（NOMARS主承包商）的首席海事工程師Ryan Maatta強調，他們在多年艦艇設計中體驗了Caterpillar引擎的可靠與穩定，而Caterpillar在本專案中提供了令人印象深刻的技術支援。總括來說，Caterpillar在NOMARS計畫中的參與方式包含產品供應（提供高可靠度的船用引擎）、技術貢獻（確保引擎滿足自主操作的性能與監測需求），以及工程支援（協助方案開發與整合測試），為實現無人艦長時間自主航行提供了關鍵動力基礎。
與DARPA及其他承包商的合作細節
NOMARS專案的承包架構：DARPA採用競標分階段的方式推進NOMARS計畫。2020年專案啟動時，DARPA宣布了第一階段（Phase 1）的多家承包商，包括Serco Inc.、Gibbs & Cox（隸屬於Leidos）等，共七支團隊分別在不同技術面向展開設計研究。其中，Serco與Gibbs & Cox兩大團隊負責無人艦的概念設計（Track A），並在2021年進入初步設計比拼。值得注意的是，Gibbs & Cox公司作為Leidos的子公司參與提案，由Leidos/Gibbs & Cox領導的團隊在Phase 1中亦獲得DARPA的追加資金以深化設計。該團隊致力於探索創新艦體與系統配置，包括製作艦模進行水池測試，證實其自主艦構型的可行性。然而，在2022年8月第一階段結束時，DARPA 經過方案評估，最終選定了由Serco公司主導的設計方案進入第二階段（Phase 2），擊敗了Leidos/Gibbs & Cox團隊的競爭方案。Serco的方案被命名為「Defiant」，是一艘210公噸級的中型無人水面艦設計，具備分散式混合動力、槓桿式桅桁等創新特徵。Phase 2的合約於2022年8月正式授予Serco，總額高達6850萬美元（含選項） 。
Caterpillar與主要合作方：在DARPA的專案架構下，Caterpillar作為二級承包商加盟了Serco領導的產業團隊。Serco 在第二階段擔任主承包商和設計整合商，組建了一個跨領域的產業聯盟。該聯盟成員及各自職能大致如下（見下表）：
合作單位 :角色與職責
- DARPA TTO 專案管理與資金提供者；制定無人艦設計目標，分階段審查並選擇最佳方案 。
- Serco Inc.主承包商與設計整合者；負責NOMARS「Defiant」無人艦的詳細設計、建造與測試，統籌產業團隊合作。
- Nichols Brothers 船廠船體建造單位；承擔Defiant號實船的建造、總裝和下水 。
- Submergence Group自主航行與控制技術；在IBM「五月花號」自動航行船等研發經驗基礎上，提供無人艦控制與自主導航解決方案。
- Metron Inc.智慧健康監控系統研發；開發「數位首席機關師」系統，負責長航時的機電狀態監測、故障預判與自主維護最佳化。
- Beier Integrated Systems 船舶綜合控制系統供應；提供艦上電子/操控系統集成方案（導航、通信與動力管理等）。
- Thrustmaster of Texas 推進系統供應；提供艦用吊艙推進器（Podded Propulsor），增進推進冗餘和操縱性能。
- Leonardo DRS (Naval Power) 動力與配電系統；提供混合動力所需的發電機組、電力轉換與分配設備（與Caterpillar引擎協同運作）。
- Integer Technologies 專項技術支援；參與艦上某些關鍵技術子系統的開發（可能含能源管理或其他前沿技術，為團隊提供附加研發能力）。
- Caterpillar Marine 引擎與動力系統供應；提供高可靠度的Cat®柴油引擎並支持其整合，確保艦艇達成一年無人值守運轉之動力與監控要求 。
上述團隊由Serco的海事工程營運部門帶頭（該部門源自2019年併購的Alion Science公司船舶業務）。Caterpillar作為團隊一員，與各方密切協作：一方面其引擎需與Thrustmaster提供的吊艙推進器、DRS 的電力系統及高容量電池組共同構成分散式混合動力架構；另一方面Caterpillar也需配合Metron的健康管理系統，確保引擎數據介接到「數位監控者」平台以實現自我診斷與預防維護。在DARPA的統籌下，Caterpillar透過Serco這一主承包窗口與國防專案對接，按計畫里程碑提供成果。2024年3月27日，Caterpillar Marine宣佈已成功完成與Serco合作的一些關鍵里程碑，推進了無人艦動力系統的開發 。這顯示Caterpillar在工程整合、測試驗證等方面與主承包商緊密配合，及時交付所需的技術成果。
此外值得一提的是，在第一階段競標期間，Leidos（萊多斯）/Gibbs & Cox團隊也是NOMARS的重要參與者。Leidos於2021年收購了船舶設計公司Gibbs & Cox，後者旗下的DLBA船舶建築部門領導了競爭方案的開發。該團隊同樣探索了長續航無人艦的創新設計，並進行了預備概念驗證。然而在初步設計審查（Phase 1B）後，DARPA 將Phase 2合約授予了Serco團隊。因此Leidos/Gibbs & Cox的角色止步於設計競標階段，他們在Phase 1所積累的技術見解（如艦體性能測試、自適應健康管理等）仍為NOMARS計畫提供了寶貴經驗 。Caterpillar公司主要與勝出的Serco團隊合作，與Leidos/Gibbs & Cox並無直接合作關係，但後者的參與凸顯出國防承包圈對無人艦領域的重視。
項目進度與最新成果
NOMARS計畫自2020年啟動以來，已順利推進至實船下水與試航階段。下面將按時間節點整理專案的主要進展與成果：
時間進度里程碑與成果
- 2020年10月 專案啟動： DARPA戰術技術辦公室啟動NOMARS計畫，授予7份Phase 1合約展開無人艦設計與關鍵技術研究。目標是在移除人員限制的前提下，最大化艦體性能並確保長時間無人維護運作。
- 2021年10月 初步設計延續： DARPA肯定了多支團隊在概念設計階段的成果，特別是Leidos旗下Gibbs & Cox團隊，允許其繼續開展初步設計工作（Phase 1B）。競標團隊在此階段完善技術細節，包括整合自適應健康管理、電力推進等元件並進行艦模測試。
- 2022年8月 Phase 2合約授予： DARPA宣布選定Serco團隊進入Phase 2，授予高達6850萬美元的合約，用於完成詳細設計、建造首艘無人原型艦並進行測試驗證。Serco的設計「Defiant」勝出，Gibbs & Cox（Leidos）方案未獲後續資金。
- 2023年–2024年 詳細設計與系統集成： Serco帶領產業團隊（含Caterpillar）展開8個月的詳細設計，隨後進入建造階段。期間Caterpillar Marine完成引擎系統的整合測試關卡。設計特點包括分散式混合動力（多台柴油發電機＋電池組）和模組化系統，強調「優雅降階（graceful degradation）」原則，即允許部分設備逐步故障但整艦仍具備援能力滿足任務需求。例如，即使經過一年海上運轉後發生若干系統損壞，艦艇仍應具備至少15節航速的能力。這種設計理念透過增加關鍵設備備援、簡化維修程序來保障可靠性。
- 在 2024年12月：DARPA 在 NOMARS 計畫中完成了首個 自動海上補給／加油（Fueling‐at‐Sea, FAS）測試。這項測試針對未來 NOMARS 的無人艦 “Defiant USX-1” 所設計，但實際測試則使用兩艘實驗性 USV：Ranger（受油方）與 Mariner（供油方）。
- 2025年2月原型艦建造完成：首艘NOMARS示範艦「USX-1 Defiant」於2025年2月完成建造並下水，在華盛頓州普吉灣水域開始出塢後的系統調試 。該艦全長約180英尺（約55公尺），輕載排水量240公噸。艦體外觀採用簡化的細長單船體，有利於提高巡航效率且易於快速建造與維修。
- 2025年8月11日 命名暨下水典禮：DARPA在華盛頓州埃弗里特（Everett）的船塢為USX-1 Defiant舉行正式命名儀式，由受贊助人依照傳統擊破香檳瓶為艦艇命名。這標誌著全球首艘從設計伊始便「不考慮人員乘載」的無人艦正式亮相。Defiant號在命名時各子系統已完成終測，準備展開長時間海試。Greg Avicola專案經理在儀式上表示：“Defiant是一艘堅韌的小船，打破了無人無法長期在惡劣海況運作的成見。它雖然體積小巧，卻能在五級海象下持續運行，不需傳統艦艇為了人員通行或安全而增大尺寸”。
- 2025年9月4日 海上長航測試開始： USX-1 Defiant完成港內測試後，從華盛頓州安吉利斯港起航，經胡安·德富卡海峽駛入太平洋，正式展開為期約三個月的連續航行試驗。此次海試將重點驗證艦艇在無人干預下長時間運行的可靠性，包括動力系統、導航、自主維護等性能是否達成設計指標。在2025年9月上旬啟航之際，Defiant一切運作正常，展現出NOMARS無人艦的新紀元開端。
上圖： 已建造完成的「USX-1 Defiant」無人艦（船體編號USX-1）停放於船廠內準備下水。Defiant示範艦由Nichols Brothers船廠建造，艦上看不到傳統有人艦的舷窗或艦橋結構，強調其無人化設計特性。2025年8月命名下水後，該艦即將進行長達數月的海上航行，以驗證其引擎、電力和控制系統在無人監管情況下的穩健性。這是全球首艘完全不搭載船員的中型軍用艦艇，其測試結果將為未來無人艦隊的發展提供寶貴數據。
2025年9月，Defiant號正在進行持續航行測試。預計該輪為期約三個月的海試完成後，DARPA將評估NOMARS計畫的技術成果是否達成預期。例如，驗證艦上引擎與動力系統是否真的能在無人介入下長時間運轉且保持高妥善率，各模組化系統故障後的「優雅退化」機制是否有效，以及自主導航與維護功能在長航時的表現如何。DARPA表示，Defiant示範艦未來可能交由美國海軍，與其他無人水面載具一起投入後續的艦隊運行評估。換言之，NOMARS 專案的成果有望從DARPA的研發試驗直接過渡到軍種實際應用階段，驗證成功將為美國海軍引入新型無人艦艇鋪平道路。
Caterpillar對NOMARS計畫的戰略意義與未來角色
對Caterpillar公司而言，參與DARPA NOMARS計畫具有重大的戰略意義，這不僅體現在當前專案的成功上，更關乎未來在國防和商業領域的潛在機遇：
- 開拓國防科技新領域： NOMARS是全球首創的全無人軍艦計畫，Caterpillar能成為其中關鍵供應商，彰顯其產品在國防高科技領域的適應力和可靠性。Caterpillar Defense部門副總裁Randy Tymofichuk表示，能夠成為海事領域最重要的技術變革之一的參與者，令公司深感振奮。這表明Caterpillar將NOMARS視為顛覆傳統海軍作戰模式的創新實驗，其參與有助於建立公司在自主軍事裝備市場的信譽。未來若美國海軍決定大規模部署無人艦隊（例如將NOMARS技術應用於新一代中型無人偵察艦等），Caterpillar將具備先發優勢，成為這類無人艦動力系統供應的首選之一。
- 驗證產品極限、強化品牌形象： NOMARS對引擎性能提出了異乎尋常的要求—全年無人維護、高出勤率。Caterpillar透過此計畫證實了自家引擎在苛刻條件下的穩健性。這種經驗反過來將強化Cat品牌在高可靠度柴油引擎市場的聲譽，對其他領域的客戶也是一項有力宣傳。例如，商船和海洋工程領域也日益重視遠端監控與自主化運轉能力，Caterpillar可將NOMARS專案中積累的技術（如遠端性能監測、智能維護介面等）推廣至這些市場。Serco團隊高度評價了Cat引擎在本專案中的表現與技術支援，這進一步確立了Caterpillar作為值得信賴合作夥伴的形象。
- 多元市場的未來機遇： Caterpillar高層指出，自製船舶設計的影響不僅局限於軍事用途，還將正向影響商用貨運和能源產業，有助於強化這些領域的供應鏈。換言之，NOMARS所展示的技術（長時間自主航行、免人力成本、降低造艦成本等優勢）同樣適用於未來的無人貨船、遠洋油氣監測船等商業應用。Caterpillar在NOMARS計畫中積累的經驗，將為其開拓海事無人化市場奠定基礎。一旦全球航運朝自動化轉型（例如出現長程無人貨輪），對高可靠船舶動力的需求將激增，Caterpillar可望將軍用級的解決方案延伸至民用，獲得新的業務增長點。
- 跨領域自主技術融合： Caterpillar的自主技術研發並非首次應用在航運領域。該公司過去已在礦場自動駕駛卡車、工業機械遠端操控等方面取得成果，甚至涉足聲納和太空領域的自主技術 。參與NOMARS進一步證明了Caterpillar將跨產業自主技術融會貫通的能力。這種多領域經驗有助於公司打造更完善的自主系統生態，例如結合AI診斷、遠端通訊、能源管理的整合方案。在未來國防專案招標中（如其他無人載具或機器人平台），Caterpillar可以強調其在NOMARS的成功經驗，提升競爭優勢。
總而言之，DARPA NOMARS計畫對Caterpillar公司具有戰略里程碑意義。透過此專案，Caterpillar證明了自己的產品和技術能滿足極端嚴苛的軍用標準，並且在與國防承包商協作中展現出可靠的研發實力。NOMARS計畫成功與否，將直接影響未來美國無人艦隊的發展模式。而Caterpillar作為首艘無人艦的核心動力供應商，已提前卡位於這場潛在的革命中。一旦美國海軍或盟國擴大量產無人艦艇，Caterpillar有望持續扮演關鍵供應商與合作夥伴的角色。在更長遠的未來，NOMARS所孕育的技術還可能推動海事產業的範式轉移—從有人值守走向自治運營。Caterpillar抓住了這一歷史機遇，為公司在國防與海事市場的版圖拓展奠定了堅實基礎。透過NOMARS，Caterpillar不僅參與見證了一艘無人戰艦的誕生，更為自身贏得了在新興自主航運時代中的一席之地。
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