Hãy tưởng tượng một chiếc máy bay chiến đấu được bao bọc bởi một chiếc “áo choàng” có thể lướt qua bầu trời, bảo vệ đáng tin cậy khỏi tầm nhìn của kẻ thù. Đầu năm nay, các nhà khoa học tại Đại học Chiết Giang (Zhejiang University) ở Trung Quốc đã công bố rằng họ đã phát triển một chiếc “áo choàng vô hình dành cho máy bay” - tương tự như những gì bạn có thể thấy trong bộ phim Star Trek. Hiện tại, quân đội Trung Quốc đang muốn áp dụng công nghệ tàng hình mới này cho đội quân drone ngày càng phát triển của mình.
Máy bay thường bị phát hiện khi phản xạ các sóng từ hệ thống radar. Tuy nhiên, những chiếc áo choàng vô hình được chế tạo để đánh lừa các hệ thống radar với những vật liệu đặc biệt có khả năng bẻ cong các sóng quanh máy bay, như thể chúng đang đi xuyên qua một chiếc máy bay. Mục tiêu là thao túng các sóng trong toàn bộ phổ điện từ, bao gồm cả các phần có thể nhìn thấy và không thể nhìn thấy đối với mắt người.
Trên thế giới, các quân đội đã làm việc trong nhiều thập kỷ để khiến các nền tảng vũ khí như máy bay chiến đấu trở nên không thể phát hiện qua radar. Tuy nhiên, công nghệ tàng hình này vẫn còn nhiều hạn chế, và các loại vũ khí này vẫn có thể bị phát hiện nếu sử dụng radar phù hợp. Nhóm nghiên cứu tại Đại học Chiết Giang khẳng định họ có thể thu hẹp khoảng cách tàng hình và làm cho máy bay hoàn toàn không thể nhận thấy. Nhưng điều này có quá tốt để trở thành sự thật không?
Trước khi có áo choàng vô hình, máy bay tàng hình là lựa chọn tiên tiến nhất. Bên ngoài của những chiếc máy bay này được chế tạo từ các vật liệu composite đặc biệt, chứa các hợp chất như graphene và sợi carbon, có thể hấp thụ một số loại sóng radar thay vì phản hồi lại chúng. Những chiếc máy bay tàng hình như F-35 của Mỹ, F-22 Raptor và B-2 Spirit cũng được thiết kế với bề mặt phẳng để phản xạ càng ít sóng radar càng tốt, và thay vào đó, chúng xuất hiện như một con dơi hoặc một con chim bay qua bầu trời. Những thiết kế tương tự trên tàu ngầm giúp những “quái thú” thép này không thể bị phát hiện bởi các nhân viên sonar.
Quân đội Mỹ đã đi đầu trong việc phát triển máy bay tàng hình. Vào những năm 1970, Bộ Quốc phòng Mỹ bắt đầu phát triển công nghệ này, mãi cho đến một cuộc họp báo của Lầu Năm Góc vào năm 1980, nó mới được công bố công khai. Chiếc máy bay tàng hình đầu tiên của quốc gia này được đưa vào chiến đấu vào năm 1989. Kể từ đó, các đối thủ của Mỹ (và thậm chí một số đồng minh) đã bắt đầu phát triển các biện pháp đối phó để phát hiện và tiêu diệt những chiếc máy bay mới lén lút của Lầu Năm Góc.
Các quốc gia này đã phát triển các biện pháp đối phó để phát hiện máy bay tàng hình, như các loại radar tiên tiến hơn có thể bắt được phổ tần số rộng hơn. Hiện nay, Nga sử dụng các hệ thống hoạt động trên dải tần số tương đối thấp, bao gồm hệ thống radar Nebo-M. Hệ thống này phát ra các sóng dài, khiến máy bay tàng hình khó khăn hơn trong việc né tránh các xung radar. Ví dụ, máy bay tàng hình của Mỹ có thể bị phát hiện bởi radar Nebo-M vì chúng được thiết kế để tránh các tần số radar ngắn hơn.
Trong khi đó, Trung Quốc tuyên bố đã phát triển một hệ thống radar mới sử dụng các vệ tinh BeiDou của nước này để phát hiện những phản xạ nhẹ từ các máy bay tàng hình đang bay qua. Theo tờ South China Morning Post, “Sử dụng một ăng-ten thu đơn giản, radar này hiệu quả về chi phí, có thể được triển khai ở hầu hết mọi nơi trên trái đất và không phát ra tín hiệu có thể làm lộ vị trí của nó”.
Khi kết hợp với các hệ thống radar tiên tiến, công nghệ cloaking vô hình mới từ Đại học Chiết Giang có thể mang lại cho Trung Quốc một lợi thế chưa từng có so với các đối thủ. Trung Quốc đã tìm kiếm sự vô hình thực sự với sự trợ giúp của các vật liệu metamaterials tiên tiến trong hơn một thập kỷ. Liu Ruopeng, một doanh nhân được mệnh danh là “Elon Musk của Trung Quốc”, đã nghiên cứu những vật liệu tổng hợp này trong gần hai mươi năm.
Đến năm 2011, các nhà khoa học tại Viện Công nghệ Cao Guangqi ở Trung Quốc đã bắt đầu sản xuất hàng loạt các vật liệu metamaterials chuyên dụng cho chương trình máy bay chiến đấu thế hệ thứ năm của Trung Quốc (J-35 và J-20 “Rồng Khổng Lồ” là hai loại máy bay chiến đấu thế hệ thứ năm của nước này). Hai năm sau, các nhà khoa học tại Đại học Texas, Austin, cũng tuyên bố rằng họ đã tạo ra một áo choàng vô hình. Nhưng điều này chỉ được thiết kế để bảo vệ máy bay khỏi ánh sáng vi sóng. Sau đó, vào năm 2016, các nhà khoa học tại Vương quốc Anh công bố một “áo choàng sóng bề mặt” có thể làm cho các bề mặt cong trở nên phẳng khi tiếp xúc với các sóng điện từ từ nhiều tần số khác nhau, ngăn chúng phân tán và báo động radar.
Vài năm sau, các nhà khoa học từ Mỹ và Canada đã đạt được một bước đột phá lớn trong sản xuất metamaterials: một loại metalens mới độc đáo, là một bề mặt phẳng sử dụng các cấu trúc nano để thao túng ánh sáng. Khác với các thiết kế tàng hình trước đây, metalens này khiến một vật thể trở nên vô hình bằng cách bẻ cong các sóng từ toàn bộ phổ ánh sáng nhìn thấy. Bề mặt này được phủ bằng các nanofin titan có khả năng hướng dẫn chính xác các sóng ánh sáng vào, bất kể bước sóng nào, thông qua các metamaterials bẻ cong sóng với độ chính xác phẫu thuật. Và vì metalens này tương đối mỏng, nên việc sử dụng và sản xuất nó dễ dàng hơn so với các thiết kế trước đó.
Trong khi đó, quân đội Trung Quốc đã nỗ lực đưa những chiếc áo choàng vô hình ra khỏi phòng thí nghiệm và vào trong không khí. Tính đến năm 2018, Viện Công nghệ Cao Guangqi được cho là đang sản xuất hơn 9.300 mét vuông (hơn 100.000 bộ vuông) vật liệu điện từ mỗi năm. Những vật liệu này được tạo ra cho máy bay chiến đấu thế hệ thứ năm của Trung Quốc, Chengdu J-20 “Rồng Khổng Lồ”, theo các nhà phân tích quốc phòng Jeffrey Lin và P.W. Singer.
Nhóm nghiên cứu tại Đại học Chiết Giang đã thiết kế áo choàng vô hình của họ cho một chiếc drone di chuyển nhanh, vì vậy họ phải đảm bảo rằng nó có thể che giấu một vật lớn đang di chuyển trong bất kỳ thời tiết và môi trường nào, dù là trên không, dưới nước hay trên đất liền. Các nhà khoa học đã phải vượt qua những trở ngại đáng kể mà các thí nghiệm áo choàng vô hình trước đó đã gặp phải. Một trong số đó là các metamaterials được sử dụng trong thiết kế trước gặp khó khăn trong việc bẻ cong các sóng điện từ một cách đồng nhất vào một điểm duy nhất để duy trì sự vô hình. Do đó, các nhà nghiên cứu đã phát triển một loại metamaterial ba chiều mới để thao túng các sóng đến và đảm bảo rằng áo choàng vẫn vô hình trong bất kỳ ngữ cảnh nào.
Với sự trợ giúp của trí tuệ nhân tạo, áo choàng có thể điều chỉnh theo các điều kiện thay đổi giống như một con tắc kè: các cảm biến trên tàu đo lường các yếu tố như tần số và tốc độ góc của các sóng radar đến, sau đó AI xử lý thông tin này và chỉ đạo drone điều chỉnh các cấu trúc nhỏ trên bề mặt của metamaterial để hướng dẫn sóng. Khác với các khái niệm áo choàng khác, các nhà nghiên cứu cho biết hệ thống thông minh này có thể hoạt động trong thời gian thực mà không cần sự can thiệp của con người.
Trong các thử nghiệm trong nhà mô phỏng các môi trường trên đất, dưới nước và trên không, cường độ điện trường của drone bị che giấu trung bình khoảng 90% tương tự như của môi trường xung quanh. Điều này cho thấy nó hòa lẫn tốt hơn đáng kể so với một drone không có áo choàng vô hình, chỉ có độ tương tự lên tới 45% trong cường độ điện trường so với môi trường xung quanh.
Công nghệ áo choàng mới của Đại học Chiết Giang chưa được áp dụng cho máy bay chiến đấu của Trung Quốc vì nó dự kiến sẽ được sử dụng (ít nhất là ban đầu) trên đội quân drone khổng lồ và đang phát triển của Trung Quốc. Việc che giấu một drone, hoặc một đội quân drone, với sự vô hình thực sự sẽ mang lại lợi thế quyết định cho Trung Quốc trong bất kỳ cuộc xung đột nào với Hoa Kỳ hoặc các đồng minh của họ trong khu vực Ấn Độ - Thái Bình Dương.
Mục tiêu đó có thể vẫn còn xa - áo choàng vô hình vẫn gặp phải nhiều thách thức. Chẳng hạn, áo choàng vô hình gặp khó khăn trong việc hướng dẫn chính xác các sóng radar đến từ một dải tần số rộng. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu trên toàn thế giới vẫn đang tiếp tục hoàn thiện những thiết bị này, với mục tiêu tạo ra những áo choàng vô hình đáng tin cậy có thể che giấu các phương tiện, thiết bị và thậm chí cả con người trong các bối cảnh chiến đấu. Ngay cả một thập kỷ trước, chính phủ Trung Quốc đã tài trợ cho hơn 40 dự án nghiên cứu khác nhau về áo choàng vô hình.
Những drone được che giấu này có thể hoàn toàn viết lại quy tắc của chiến tranh hiện đại. Nếu, và khi nào, Bắc Kinh có động thái chống lại Đài Loan láng giềng, hầu hết các chuyên gia cho rằng đội quân drone sẽ đóng vai trò quan trọng trong chiến lược của Trung Quốc chống lại hòn đảo này. Bây giờ, nếu kết hợp những đội quân drone đó với sức mạnh của một chiếc áo choàng vô hình, lực lượng của Trung Quốc có thể tiêu diệt hoàn toàn phần lớn hệ thống phòng thủ của Đài Loan trước khi đặt chân lên đảo.
Nếu Trung Quốc hoàn toàn đạt được sự vô hình, thì Mỹ và các đồng minh của họ sẽ thực sự mù lòa trước một cuộc tấn công tiềm tàng từ Trung Quốc.
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/military/research/a63118295/china-invisibility-cloak/
Máy bay thường bị phát hiện khi phản xạ các sóng từ hệ thống radar. Tuy nhiên, những chiếc áo choàng vô hình được chế tạo để đánh lừa các hệ thống radar với những vật liệu đặc biệt có khả năng bẻ cong các sóng quanh máy bay, như thể chúng đang đi xuyên qua một chiếc máy bay. Mục tiêu là thao túng các sóng trong toàn bộ phổ điện từ, bao gồm cả các phần có thể nhìn thấy và không thể nhìn thấy đối với mắt người.
Trên thế giới, các quân đội đã làm việc trong nhiều thập kỷ để khiến các nền tảng vũ khí như máy bay chiến đấu trở nên không thể phát hiện qua radar. Tuy nhiên, công nghệ tàng hình này vẫn còn nhiều hạn chế, và các loại vũ khí này vẫn có thể bị phát hiện nếu sử dụng radar phù hợp. Nhóm nghiên cứu tại Đại học Chiết Giang khẳng định họ có thể thu hẹp khoảng cách tàng hình và làm cho máy bay hoàn toàn không thể nhận thấy. Nhưng điều này có quá tốt để trở thành sự thật không?
Trước khi có áo choàng vô hình, máy bay tàng hình là lựa chọn tiên tiến nhất. Bên ngoài của những chiếc máy bay này được chế tạo từ các vật liệu composite đặc biệt, chứa các hợp chất như graphene và sợi carbon, có thể hấp thụ một số loại sóng radar thay vì phản hồi lại chúng. Những chiếc máy bay tàng hình như F-35 của Mỹ, F-22 Raptor và B-2 Spirit cũng được thiết kế với bề mặt phẳng để phản xạ càng ít sóng radar càng tốt, và thay vào đó, chúng xuất hiện như một con dơi hoặc một con chim bay qua bầu trời. Những thiết kế tương tự trên tàu ngầm giúp những “quái thú” thép này không thể bị phát hiện bởi các nhân viên sonar.
Quân đội Mỹ đã đi đầu trong việc phát triển máy bay tàng hình. Vào những năm 1970, Bộ Quốc phòng Mỹ bắt đầu phát triển công nghệ này, mãi cho đến một cuộc họp báo của Lầu Năm Góc vào năm 1980, nó mới được công bố công khai. Chiếc máy bay tàng hình đầu tiên của quốc gia này được đưa vào chiến đấu vào năm 1989. Kể từ đó, các đối thủ của Mỹ (và thậm chí một số đồng minh) đã bắt đầu phát triển các biện pháp đối phó để phát hiện và tiêu diệt những chiếc máy bay mới lén lút của Lầu Năm Góc.
Các quốc gia này đã phát triển các biện pháp đối phó để phát hiện máy bay tàng hình, như các loại radar tiên tiến hơn có thể bắt được phổ tần số rộng hơn. Hiện nay, Nga sử dụng các hệ thống hoạt động trên dải tần số tương đối thấp, bao gồm hệ thống radar Nebo-M. Hệ thống này phát ra các sóng dài, khiến máy bay tàng hình khó khăn hơn trong việc né tránh các xung radar. Ví dụ, máy bay tàng hình của Mỹ có thể bị phát hiện bởi radar Nebo-M vì chúng được thiết kế để tránh các tần số radar ngắn hơn.
Trong khi đó, Trung Quốc tuyên bố đã phát triển một hệ thống radar mới sử dụng các vệ tinh BeiDou của nước này để phát hiện những phản xạ nhẹ từ các máy bay tàng hình đang bay qua. Theo tờ South China Morning Post, “Sử dụng một ăng-ten thu đơn giản, radar này hiệu quả về chi phí, có thể được triển khai ở hầu hết mọi nơi trên trái đất và không phát ra tín hiệu có thể làm lộ vị trí của nó”.
Khi kết hợp với các hệ thống radar tiên tiến, công nghệ cloaking vô hình mới từ Đại học Chiết Giang có thể mang lại cho Trung Quốc một lợi thế chưa từng có so với các đối thủ. Trung Quốc đã tìm kiếm sự vô hình thực sự với sự trợ giúp của các vật liệu metamaterials tiên tiến trong hơn một thập kỷ. Liu Ruopeng, một doanh nhân được mệnh danh là “Elon Musk của Trung Quốc”, đã nghiên cứu những vật liệu tổng hợp này trong gần hai mươi năm.
Đến năm 2011, các nhà khoa học tại Viện Công nghệ Cao Guangqi ở Trung Quốc đã bắt đầu sản xuất hàng loạt các vật liệu metamaterials chuyên dụng cho chương trình máy bay chiến đấu thế hệ thứ năm của Trung Quốc (J-35 và J-20 “Rồng Khổng Lồ” là hai loại máy bay chiến đấu thế hệ thứ năm của nước này). Hai năm sau, các nhà khoa học tại Đại học Texas, Austin, cũng tuyên bố rằng họ đã tạo ra một áo choàng vô hình. Nhưng điều này chỉ được thiết kế để bảo vệ máy bay khỏi ánh sáng vi sóng. Sau đó, vào năm 2016, các nhà khoa học tại Vương quốc Anh công bố một “áo choàng sóng bề mặt” có thể làm cho các bề mặt cong trở nên phẳng khi tiếp xúc với các sóng điện từ từ nhiều tần số khác nhau, ngăn chúng phân tán và báo động radar.
Vài năm sau, các nhà khoa học từ Mỹ và Canada đã đạt được một bước đột phá lớn trong sản xuất metamaterials: một loại metalens mới độc đáo, là một bề mặt phẳng sử dụng các cấu trúc nano để thao túng ánh sáng. Khác với các thiết kế tàng hình trước đây, metalens này khiến một vật thể trở nên vô hình bằng cách bẻ cong các sóng từ toàn bộ phổ ánh sáng nhìn thấy. Bề mặt này được phủ bằng các nanofin titan có khả năng hướng dẫn chính xác các sóng ánh sáng vào, bất kể bước sóng nào, thông qua các metamaterials bẻ cong sóng với độ chính xác phẫu thuật. Và vì metalens này tương đối mỏng, nên việc sử dụng và sản xuất nó dễ dàng hơn so với các thiết kế trước đó.
Trong khi đó, quân đội Trung Quốc đã nỗ lực đưa những chiếc áo choàng vô hình ra khỏi phòng thí nghiệm và vào trong không khí. Tính đến năm 2018, Viện Công nghệ Cao Guangqi được cho là đang sản xuất hơn 9.300 mét vuông (hơn 100.000 bộ vuông) vật liệu điện từ mỗi năm. Những vật liệu này được tạo ra cho máy bay chiến đấu thế hệ thứ năm của Trung Quốc, Chengdu J-20 “Rồng Khổng Lồ”, theo các nhà phân tích quốc phòng Jeffrey Lin và P.W. Singer.
Nhóm nghiên cứu tại Đại học Chiết Giang đã thiết kế áo choàng vô hình của họ cho một chiếc drone di chuyển nhanh, vì vậy họ phải đảm bảo rằng nó có thể che giấu một vật lớn đang di chuyển trong bất kỳ thời tiết và môi trường nào, dù là trên không, dưới nước hay trên đất liền. Các nhà khoa học đã phải vượt qua những trở ngại đáng kể mà các thí nghiệm áo choàng vô hình trước đó đã gặp phải. Một trong số đó là các metamaterials được sử dụng trong thiết kế trước gặp khó khăn trong việc bẻ cong các sóng điện từ một cách đồng nhất vào một điểm duy nhất để duy trì sự vô hình. Do đó, các nhà nghiên cứu đã phát triển một loại metamaterial ba chiều mới để thao túng các sóng đến và đảm bảo rằng áo choàng vẫn vô hình trong bất kỳ ngữ cảnh nào.
Với sự trợ giúp của trí tuệ nhân tạo, áo choàng có thể điều chỉnh theo các điều kiện thay đổi giống như một con tắc kè: các cảm biến trên tàu đo lường các yếu tố như tần số và tốc độ góc của các sóng radar đến, sau đó AI xử lý thông tin này và chỉ đạo drone điều chỉnh các cấu trúc nhỏ trên bề mặt của metamaterial để hướng dẫn sóng. Khác với các khái niệm áo choàng khác, các nhà nghiên cứu cho biết hệ thống thông minh này có thể hoạt động trong thời gian thực mà không cần sự can thiệp của con người.
Trong các thử nghiệm trong nhà mô phỏng các môi trường trên đất, dưới nước và trên không, cường độ điện trường của drone bị che giấu trung bình khoảng 90% tương tự như của môi trường xung quanh. Điều này cho thấy nó hòa lẫn tốt hơn đáng kể so với một drone không có áo choàng vô hình, chỉ có độ tương tự lên tới 45% trong cường độ điện trường so với môi trường xung quanh.
Công nghệ áo choàng mới của Đại học Chiết Giang chưa được áp dụng cho máy bay chiến đấu của Trung Quốc vì nó dự kiến sẽ được sử dụng (ít nhất là ban đầu) trên đội quân drone khổng lồ và đang phát triển của Trung Quốc. Việc che giấu một drone, hoặc một đội quân drone, với sự vô hình thực sự sẽ mang lại lợi thế quyết định cho Trung Quốc trong bất kỳ cuộc xung đột nào với Hoa Kỳ hoặc các đồng minh của họ trong khu vực Ấn Độ - Thái Bình Dương.
Mục tiêu đó có thể vẫn còn xa - áo choàng vô hình vẫn gặp phải nhiều thách thức. Chẳng hạn, áo choàng vô hình gặp khó khăn trong việc hướng dẫn chính xác các sóng radar đến từ một dải tần số rộng. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu trên toàn thế giới vẫn đang tiếp tục hoàn thiện những thiết bị này, với mục tiêu tạo ra những áo choàng vô hình đáng tin cậy có thể che giấu các phương tiện, thiết bị và thậm chí cả con người trong các bối cảnh chiến đấu. Ngay cả một thập kỷ trước, chính phủ Trung Quốc đã tài trợ cho hơn 40 dự án nghiên cứu khác nhau về áo choàng vô hình.
Những drone được che giấu này có thể hoàn toàn viết lại quy tắc của chiến tranh hiện đại. Nếu, và khi nào, Bắc Kinh có động thái chống lại Đài Loan láng giềng, hầu hết các chuyên gia cho rằng đội quân drone sẽ đóng vai trò quan trọng trong chiến lược của Trung Quốc chống lại hòn đảo này. Bây giờ, nếu kết hợp những đội quân drone đó với sức mạnh của một chiếc áo choàng vô hình, lực lượng của Trung Quốc có thể tiêu diệt hoàn toàn phần lớn hệ thống phòng thủ của Đài Loan trước khi đặt chân lên đảo.
Nếu Trung Quốc hoàn toàn đạt được sự vô hình, thì Mỹ và các đồng minh của họ sẽ thực sự mù lòa trước một cuộc tấn công tiềm tàng từ Trung Quốc.
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/military/research/a63118295/china-invisibility-cloak/
