Ngày 27/1, tờ Bưu điện Hoa Nam Buổi sáng (SCMP) đưa tin, một nhóm kỹ sư hàng không vũ trụ Trung Quốc cho biết đã vượt qua một rào cản lớn trong nỗ lực bảo vệ đất nước chống lại một cuộc tấn công bằng vũ khí siêu thanh tiềm năng.
Vũ khí đánh chặn tên lửa siêu thanh công nghệ “tái sử dụng” là một máy bay không người lái (UAV) có động cơ siêu thanh chạy bằng không khí, có thể bay trên khoảng cách lớn với vận tốc hơn 5 Mach.
Các nhà nghiên cứu tuyên bố: "Khi cuộc tấn công kết thúc, UAV siêu thanh có thể quay trở lại sân bay và chuẩn bị cho nhiệm vụ tiếp theo". UAV siêu thanh sử dụng radar mặt đất và hệ thống vệ tinh cảnh báo sớm, cho phép vũ khí dự đoán quỹ đạo của những tên lửa siêu thanh đối phương đang tiếp cận và vô hiệu hóa mối nguy hiểm ở giai đoạn giữa.
Nhưng bài báo của SCMP lưu ý, chương phát triển một hệ thống vũ khí đánh chặn siêu thanh tiên tiến như vậy là một thách thức rất lớn.
Những thách thức trong phát triển công nghệ
Trưởng nhóm nghiên cứu Yin Zhongjie thuộc Viện Cơ khí và Điện Thượng Hải, cơ sở công nghiệp quốc phòng chế tạo máy bay không người lái (UAV) cho quân đội Trung Quốc, tuyên bố rằng công trình nghiên cứu này " gặp phải một vấn đề toán học phức tạp."
Trong một bài báo, được xuất bản ngày 1/1 trên tạp chí Aerospace Technology trong nước, nhóm nghiên cứu Zhongjie cho biết: “Các thuật toán hiện có để đánh chặn giai đoạn giữa được viết cho các đầu đạn tên lửa thông thường chạy bằng động cơ phản lực tên lửa.”
"Nếu sử dụng các thuật toán này để lên kế hoạch một quỹ đạo bay được cho một phương tiện bay siêu thanh chạy bằng không khí, phương tiện bay sẽ mất kiểm soát và bị rơi."
Tốc độ bay cao là yếu tố then chốt đối với các động cơ siêu thanh như động cơ phản lực scramjet, để nén luồng không khí nóng, chảy nhanh và đốt cháy nhiên liệu trong buồng đốt không có các bộ phận chuyển động.
Nguyên lý này giúp phương tiện bay siêu thanh bay xa hơn và có hiệu quả sử dụng nhiên liệu cao hơn so với tên lửa chạy bằng động cơ phản lực tên lửa. Do lướt trên sóng xung kích, những phương tiện bay siêu thanh cũng không phải chịu tác động của lực kéo hoặc cuộn như tên lửa khi bay do các tác động này có thể làm thay đổi luồng không khí và làm nghẹt động cơ.
Nhóm nghiên cứu phát triển một thuật toán mới nhằm đơn giản hóa quy trình tính toán để khắc phục những khó khăn này. Nhưng những mô phỏng trên máy tính cho thấy phương pháp mới có xu hướng xây dựng một đường bay mất quá nhiều thời gian hơn yêu cầu.
Sự hỗ trợ đến từ MIT và NASA
Nghiên cứu của nhóm nhà khoa học được sự giúp đỡ và ảnh hưởng rất nhiều từ David Benson, cựu sinh viên tốt nghiệp tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT), sử dụng luận án tiến sĩ năm 2004 của Benson, đưa ra một phương pháp toán học gọi là Phiên mã giả quang phổ Gauss, có thể đơn giản hóa rất nhiều hoạt động điều khiển chuyến bay phức tạp của phương tiện phóng.
Benson hiện đang là thành viên chủ chốt của nhóm kỹ thuật tại Phòng thí nghiệm Charles Stark Draper, trung tâm nghiên cứu nổi tiếng đang tích cực tham gia vào các chương trình phát triển công nghệ quốc phòng tiên tiến ở Mỹ, đặc biệt là vũ khí siêu thanh.
Các nhà khoa học Trung Quốc cũng tuyên bố đã sử dụng thuật toán của Cơ quan Hàng không Vũ trụ Quốc gia (NASA), được tạo cho máy bay siêu thanh X-33. Mặc dù đã gần hoàn thành nhưng dự án X-33 đã bị NASA từ bỏ vào năm 2001 do những khó khăn kỹ thuật.
Các mô phỏng trên máy tính giờ đây cho thấy, thuật toán mới đơn giản hóa đáng kể quá trình tính toán cho những máy tính điều khiển chuyến bay. Mặc dù thuật toán mới lập biểu đồ đường bay dài hơn, nhưng vẫn đủ chính xác để hướng UAV siêu thanh tiến đến khoảng cách 6,8 km (4,2 dặm) so với mục tiêu, nằm trong vùng tấn công của vũ khí động học mà phương tiện này có thể phóng.
Cuộc đua vũ khí siêu thanh
Quân đội Mỹ đã xây dựng chương trình Glide Phase Interceptor (GPI) năm 2020 với ý đồ phát triển một hệ thống phòng không tầm trung đáng tin cậy ngăn chặn các mối đe dọa siêu thanh trước khả năng ngày càng gia tăng vũ khí siêu thanh của Trung Quốc và Nga.
Là một phần của chương trình, Northrop Grumman và Raytheon nhận được các hợp đồng quốc phòng quan trọng vào năm 2021 để phát triển tên lửa siêu thanh phòng không trên cơ sở các nền tảng thử nghiệm sử dụng tên lửa phóng bằng động cơ phản lực tên lửa.
Nhưng kế hoạch này vấp phải sự chỉ trích vì trong một cuộc xung đột thực tế, có thể phải cần nhiều tên lửa siêu thanh để loại bỏ một tên lửa siêu thanh của đối phương.
Phạm vi hiệu quả của vũ khí năng lượng định hướng như laser và sóng vi ba bị hạn chế bởi những yếu tố môi trường và yêu cầu nguồn năng lượng khổng lồ.
Trong khi đó, sự phát triển của công nghệ bay siêu thanh chạy bằng không khí nhận được sự quan tâm lớn từ chính phủ Trung Quốc. Các trường đại học và các viện nghiên cứu đang nhận được tài trợ để chế tạo và bay thử nghiệm các nguyên mẫu sử dụng những hệ thống đẩy tiên tiến như động cơ phản lực kích nổ quay và động cơ phản lực scramjet.
Bước đột phá công nghệ đáng tin cậy của Trung Quốc trong lĩnh vực công nghệ siêu thanh là vào tháng 1/2022, khi Phòng thí nghiệm Khoa học và Công nghệ Vật lý Vũ trụ tuyên bố đã tìm ra giải pháp duy trì thông tin liên lạc nhất quán với tên lửa siêu thanh.
Các vật thể nhân tạo bị mất liên lạc khi nhiệt độ cực cao trên bề mặt, hình thành do ma sát với bầu khí quyển, tạo ra 'lá chắn plasma'. Khí ion hóa hình thành trên bề mặt vũ khí siêu thanh và ngăn chặn tín hiệu. Do radar trên mặt đất không thể xác định và khóa mục tiêu siêu thanh đằng sau vùng plasma, nên vấn đề được gọi là “hàng rào đen”.
Trường Công cụ chính xác và Kỹ thuật quang điện tử của Đại học Thiên Tân đã phát minh một hệ thống laser, có thể phát ra chùm sóng điện từ liên tục trong phổ terahertz, cần thiết cho công nghệ truyền thông tiếp theo 6G, có thể được sử dụng để kết nối liên lạc với phương tiện bay siêu thanh. Thành tựu này xảy ra trước sáng tạo đột phá trong công nghệ 6G vào tháng 1/2022, khi các nhà nghiên cứu đạt được tốc độ truyền kỷ lục 206,25 gigabit mỗi giây.
Trong một nghiên cứu độc lập khác, các nhà khoa học Trung Quốc đề xuất thiết lập một mạng lưới truyền thông tần số cao, bao gồm các trạm truyền thông mặt đất, đài truyền thông trên các hạm tàu và các vệ tinh viễn thông.
Những thành tựu gần đây củng cố vị thế của Trung Quốc trong công nghệ siêu thanh và thể hiện những nỗ lực ngày càng tăng của quốc gia này trong lĩnh vực vũ khí siêu thanh.
Theo Engineering Interesting
