Vũ khí siêu vượt âm của Trung Quốc giờ đây có thể sử dụng các vì sao để xác định phương hướng trong trường hợp hệ thống định vị vệ tinh như GPS hoặc BeiDou bị gây nhiễu hoặc gặp sự cố. Thành quả này đến từ một dự án do Học viện Nghiên cứu Hàng không Vũ trụ Quảng Đông dẫn dắt và vừa vượt qua vòng đánh giá cuối cùng của hội đồng chuyên gia hôm 10/8.
Theo báo cáo được học viện công bố ngày 10/8, nhóm nghiên cứu tập trung giải quyết một bài toán đặc biệt khó: phát triển hệ thống dẫn đường dựa vào các vì sao nhưng vẫn có thể hoạt động trong điều kiện phương tiện di chuyển với tốc độ siêu vượt âm, tức từ Mach 5 trở lên.
Vũ khí siêu vượt âm được đánh giá là rất khó đánh chặn, khiến chúng trở thành một trong những năng lực chiến lược quan trọng trong cuộc cạnh tranh quân sự giữa các cường quốc. Tuy nhiên, để hoạt động hiệu quả, những phương tiện này cần hệ thống dẫn đường có độ chính xác cao và mức độ tự chủ lớn.
Trước thời đại của các thiết bị điện tử, thủy thủ từng sử dụng những công cụ như kính lục phân để quan sát bầu trời và xác định phương hướng dựa vào các thiên thể, trong đó có Sao Bắc Cực.
Các hệ thống điện tử hiện đại cũng có thể thực hiện một nhiệm vụ tương tự. Bằng cách theo dõi chuyển động tự nhiên và có thể dự đoán của các ngôi sao, hệ thống có thể tính toán vị trí cũng như chuyển động của phương tiện trong không gian. Phương pháp này được gọi là dẫn đường thiên văn.
Khác với các hệ thống quán tính hoặc những phương thức phụ thuộc vào trạm mặt đất và vệ tinh, dẫn đường thiên văn có khả năng hoạt động độc lập và không bị ảnh hưởng trực tiếp bởi nhiễu điện từ từ bên ngoài.
Trong môi trường phức tạp, nơi tín hiệu GPS có thể bị gây nhiễu, việc kết hợp dẫn đường thiên văn với dẫn đường quán tính có thể tạo thành một lớp dự phòng cuối cùng, giúp phương tiện duy trì khả năng xác định vị trí và mục tiêu với độ chính xác cao.
Nguyên lý nghe có vẻ đơn giản, nhưng để triển khai trên phương tiện siêu vượt âm lại là một thách thức lớn.
Khi một phương tiện di chuyển xuyên khí quyển ở tốc độ siêu vượt âm, ma sát cực lớn với không khí tạo ra lớp sóng xung kích và lớp plasma bao quanh thân phương tiện. Nhiệt độ của khu vực này có thể vượt quá 1.000 độ C.
Lớp khí nóng, chuyển động nhanh và không đồng đều này hoạt động gần giống một tấm kính mờ, làm bẻ cong ánh sáng từ các ngôi sao đi xuyên qua nó. Đồng thời, lớp khí còn phát ra bức xạ hồng ngoại mạnh, giống như một chiếc đèn pin cực sáng, lấn át ánh sáng yếu hơn của các ngôi sao và khiến cảm biến khó phát hiện những điểm sáng trên bầu trời.
Để giải quyết vấn đề, các nhà nghiên cứu đã xây dựng cơ sở dữ liệu, phát triển những thuật toán phức tạp và chế tạo thiết bị nhằm tạo ra thứ mà họ gọi là một “chuỗi công nghệ hoàn chỉnh – từ nghiên cứu cơ bản đến phát triển nguyên mẫu – dành cho các ứng dụng bay tốc độ cao”.
Theo học viện, nhóm nghiên cứu đã xây dựng hai cơ sở dữ liệu nền tảng. Một cơ sở tập trung vào bức xạ nhiệt-hóa học của không khí ở nhiệt độ cao, trong khi cơ sở còn lại nghiên cứu hiện tượng nhiễu bức xạ do nhiệt gây ra.
Nhóm cũng phát triển phần mềm mô phỏng bức xạ nhiễu sinh ra bởi dòng khí bao quanh phương tiện. Hệ thống có độ phân giải phổ xuống tới 0,12 nanomet và kiểm soát sai số mô phỏng bức xạ trong phạm vi 18,9%.
Theo học viện, điều này cho phép các nhà nghiên cứu dự đoán chính xác hơn cách ánh sáng từ các vì sao bị bẻ cong khi đi qua lớp khí nóng quanh phương tiện.
Dựa trên kết quả đó, nhóm đã chế tạo một nguyên mẫu cảm biến sao có khả năng chống chịu nhiễu bức xạ.
Dữ liệu thử nghiệm cho thấy trong điều kiện không có nhiễu, tỷ lệ nhận dạng các mẫu sao vượt 99%.
Ngay cả khi chịu tác động mạnh của nhiễu bức xạ khí động học, tỷ lệ nhận dạng vẫn duy trì trên 80%, trong khi độ chính xác đo tư thế đạt tốt hơn 5 giây cung. Một giây cung tương đương 1/3.600 độ.
Tiềm năng vượt ra ngoài vũ khí siêu vượt âm
Theo báo cáo, công nghệ này không chỉ phục vụ các phương tiện siêu vượt âm mà còn có tiềm năng ứng dụng thương mại trong nhiều lĩnh vực khác.
“Khả năng đo lường và mô phỏng bức xạ đã hỗ trợ các dự án trọng điểm có tính chất quyết định đối với nhiệm vụ tại một số viện nghiên cứu hàng không vũ trụ, tạo ra doanh thu bán hàng mới gần 10 triệu nhân dân tệ (khoảng 1,5 triệu USD)”, báo cáo cho biết.
Công nghệ đo trường bức xạ đa chiều cũng đã được điều chỉnh để phục vụ các ứng dụng dân sự, trong đó có những bệ thử động cơ mới và hệ thống chẩn đoán quá trình đốt cháy trong các lò hơi công nghiệp.
Theo nhóm nghiên cứu, công nghệ này có thể cung cấp hình ảnh theo thời gian thực về những gì đang diễn ra bên trong buồng đốt, qua đó hỗ trợ nâng cấp các chuỗi công nghiệp liên quan đến thiết bị hàng không vũ trụ và hoạt động kiểm tra công nghệ cao.
Việc phát triển hệ thống dẫn đường thiên văn cho tốc độ siêu vượt âm cho thấy Trung Quốc đang tìm cách giảm sự phụ thuộc vào các hệ thống định vị vệ tinh trong những môi trường tác chiến mà tín hiệu có thể bị gây nhiễu hoặc mất hoàn toàn.
Nếu được tích hợp thành công vào các phương tiện tốc độ cao, khả năng kết hợp dữ liệu từ các vì sao với hệ thống dẫn đường quán tính có thể giúp duy trì khả năng định vị ngay cả khi những phương thức dẫn đường thông thường không còn đáng tin cậy.
Theo SCMP
