Một chiếc drone dưới nước mới, giống như một trong những sinh vật duyên dáng và hùng vĩ nhất của đại dương, đã được công bố hôm nay. Manta Ray, do Northrop Grumman chế tạo, được thiết kế để thực hiện những nhiệm vụ quân sự dài hạn và tầm xa. Chiếc tàu ngầm này, được phát triển cho Cơ quan Nghiên cứu Dự án Quốc phòng Tiên tiến (DARPA), có khả năng thu thập năng lượng từ biển và đã trải qua bốn năm phát triển.
Dự án Manta Ray bắt đầu từ năm 2020, với mục tiêu phát triển một “thế hệ mới của các phương tiện dưới nước không người lái (UUVs) có khả năng vận hành lâu dài và tầm xa.” Drone Manta Ray được kỳ vọng có thể thực hiện các nhiệm vụ dưới nước với sự giám sát tối thiểu từ con người.
Tuy nhiên, việc này không hề đơn giản. Nước biển có tính ăn mòn, các sinh vật biển như tảo, sứa và barnacle có thể làm hỏng các bộ phận chuyển động, và nhiều loại bức xạ điện từ (đặc biệt là ánh sáng mặt trời) không truyền đi tốt trong nước biển. Đây là một loạt các thách thức kỹ thuật phức tạp mà DARPA đã nhìn thấy cơ hội để giải quyết thông qua một chương trình duy nhất, nhằm nâng cao công nghệ UUV.
Manta Ray không chỉ nhằm cải tiến công nghệ UUV mà còn giải quyết các vấn đề như "sự bám dính sinh học" từ sinh vật biển, ăn mòn, khó khăn trong việc phát triển động cơ hiệu suất cao với công suất thấp, và tìm kiếm các phương pháp phát hiện và phân loại nguy cơ dưới nước với mức tiêu thụ điện năng thấp. Kết quả mong đợi là một drone bảo trì ít trong môi trường cần phải bảo trì nhiều, có thể thực hiện các nhiệm vụ dưới nước với sự giám sát tối thiểu từ con người.
Manta Ray là một ví dụ điển hình của biomimicry, tức là việc tìm kiếm giải pháp từ thiên nhiên cho các vấn đề kỹ thuật. Điều này thường được thể hiện rõ ràng trong thiết kế máy bay, cần có cơ chế để tạo lực nâng, do đó, họ thường xem xét đến đôi cánh của các loài chim. Hình dáng cơ thể của manta ray rất hiệu quả trong việc bơi lội dưới nước, cho phép loài vật khổng lồ này lướt đi trong nước với những cú flap nhẹ nhàng như cánh.
Phương thức “bay” dưới nước này cũng cực kỳ hữu ích cho một drone được thiết kế để hoạt động tự động trong thời gian dài. Manta Ray không flap cánh, nhưng nó sử dụng các cánh quạt nhỏ để di chuyển, và việc giảm thiểu năng lượng tiêu thụ từ các cánh quạt là điều rất quan trọng.
Một yêu cầu then chốt đối với Manta Ray là khả năng hoạt động mà không cần can thiệp của con người. Drone phải không chỉ sử dụng lượng năng lượng tối thiểu mà còn phải thu thập năng lượng từ biển. Khả năng tái tạo nguồn năng lượng giúp giảm kích thước và trọng lượng của drone, làm cho nó nhỏ hơn và khó phát hiện hơn.
Có hai cách để giải quyết vấn đề năng lượng này. Một là năng lượng mặt trời – sạc pin từ một bảng năng lượng mặt trời, lý tưởng là được tích hợp vào lớp vỏ của drone. Tuy nhiên, ánh sáng mặt trời nhanh chóng giảm độ sáng khi đi sâu vào đại dương, và drone có thể phải nổi lên để sạc pin, điều này khiến nó dễ bị phát hiện.
Một nguồn năng lượng khác có thể là năng lượng sóng. Trong một video của DARPA năm 2022, drone đã mở ra một thiết bị thu năng lượng sóng có thể thu thập năng lượng từ sự chuyển động của nước và biến nó thành điện. Điều này cho phép drone ngồi ở đáy biển và sạc pin mà không bị phát hiện bởi đối phương.
Một drone có thể tự động thực hiện nhiệm vụ mà không cần nạp nhiên liệu mở ra một thế giới khả năng mới. Một trong số đó là việc sử dụng Manta Ray như một hệ thống giám sát. Ví dụ, trong một video, drone có vẻ như đang nổi lên một mảng hydrophone. Hydrophone, hay còn gọi là sonar thụ động, là những micro khổng lồ nghe âm thanh dưới nước để phát hiện âm thanh của các tàu ngầm địch. Chúng không phát ra tín hiệu có thể bị phát hiện, tiêu tốn ít điện năng và trong khi thu thập một lượng lớn dữ liệu, AI có thể sàng lọc và gửi chỉ những tín hiệu nghi ngờ cho các nhà phân tích con người để nghiên cứu thêm.
Hiện nay, Hải quân phụ thuộc vào các tàu mặt nước chuyên dụng và một số mảng hydrophone tĩnh để theo dõi tàu ngầm. Các tàu này tương đối dễ bị tấn công và phải được rút lui trong thời gian chiến tranh. Và các mảng, khi vị trí của chúng bị phát hiện, có thể bị tấn công. Trong tương lai, Hải quân có thể triển khai một đội tàu gồm hàng chục Manta Ray được trang bị hydrophone vào, ví dụ, Biển Đông, từ đó có thể theo dõi liên tục các tàu mặt nước và tàu ngầm Trung Quốc khi chúng di chuyển từ vùng phụ trách của Manta Ray này sang vùng phụ trách khác.
Một nhiệm vụ khác có thể là chiến tranh chống tàu ngầm. Trong khi một số Manta có thể được sử dụng để phát hiện và theo dõi các tàu ngầm địch, những Manta khác có thể mang theo vũ khí – chẳng hạn như ngư lôi chống tàu ngầm Mk 46 – và phát động tấn công khi tàu ngầm địch nằm trong tầm bắn. Một hạm đội dưới nước của Manta có thể trở thành một mạng lưới săn tàu ngầm di động, có khả năng tự triển khai từ khu vực này sang khu vực khác.
Các khả năng điều khiển và kiểm soát được dự án DARPA tưởng tượng tích hợp trong các drone có nghĩa là hệ thống này có thể học hỏi theo thời gian, chia sẻ dữ liệu mới về các tàu ngầm địch – như chữ ký âm thanh và những âm thanh đặc trưng mà từng loại “tàu” tạo ra. Mặc dù manta ray thật sự là một sinh vật yên bình của đại dương, nhưng phiên bản robot của nó lại có tiềm năng trở thành một "sát thủ" thực thụ.
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/military/research/a60432262/manta-ray-underwater-vehicle/
Dự án Manta Ray bắt đầu từ năm 2020, với mục tiêu phát triển một “thế hệ mới của các phương tiện dưới nước không người lái (UUVs) có khả năng vận hành lâu dài và tầm xa.” Drone Manta Ray được kỳ vọng có thể thực hiện các nhiệm vụ dưới nước với sự giám sát tối thiểu từ con người.
Tuy nhiên, việc này không hề đơn giản. Nước biển có tính ăn mòn, các sinh vật biển như tảo, sứa và barnacle có thể làm hỏng các bộ phận chuyển động, và nhiều loại bức xạ điện từ (đặc biệt là ánh sáng mặt trời) không truyền đi tốt trong nước biển. Đây là một loạt các thách thức kỹ thuật phức tạp mà DARPA đã nhìn thấy cơ hội để giải quyết thông qua một chương trình duy nhất, nhằm nâng cao công nghệ UUV.
Manta Ray không chỉ nhằm cải tiến công nghệ UUV mà còn giải quyết các vấn đề như "sự bám dính sinh học" từ sinh vật biển, ăn mòn, khó khăn trong việc phát triển động cơ hiệu suất cao với công suất thấp, và tìm kiếm các phương pháp phát hiện và phân loại nguy cơ dưới nước với mức tiêu thụ điện năng thấp. Kết quả mong đợi là một drone bảo trì ít trong môi trường cần phải bảo trì nhiều, có thể thực hiện các nhiệm vụ dưới nước với sự giám sát tối thiểu từ con người.
Manta Ray là một ví dụ điển hình của biomimicry, tức là việc tìm kiếm giải pháp từ thiên nhiên cho các vấn đề kỹ thuật. Điều này thường được thể hiện rõ ràng trong thiết kế máy bay, cần có cơ chế để tạo lực nâng, do đó, họ thường xem xét đến đôi cánh của các loài chim. Hình dáng cơ thể của manta ray rất hiệu quả trong việc bơi lội dưới nước, cho phép loài vật khổng lồ này lướt đi trong nước với những cú flap nhẹ nhàng như cánh.
Phương thức “bay” dưới nước này cũng cực kỳ hữu ích cho một drone được thiết kế để hoạt động tự động trong thời gian dài. Manta Ray không flap cánh, nhưng nó sử dụng các cánh quạt nhỏ để di chuyển, và việc giảm thiểu năng lượng tiêu thụ từ các cánh quạt là điều rất quan trọng.
Một yêu cầu then chốt đối với Manta Ray là khả năng hoạt động mà không cần can thiệp của con người. Drone phải không chỉ sử dụng lượng năng lượng tối thiểu mà còn phải thu thập năng lượng từ biển. Khả năng tái tạo nguồn năng lượng giúp giảm kích thước và trọng lượng của drone, làm cho nó nhỏ hơn và khó phát hiện hơn.
Có hai cách để giải quyết vấn đề năng lượng này. Một là năng lượng mặt trời – sạc pin từ một bảng năng lượng mặt trời, lý tưởng là được tích hợp vào lớp vỏ của drone. Tuy nhiên, ánh sáng mặt trời nhanh chóng giảm độ sáng khi đi sâu vào đại dương, và drone có thể phải nổi lên để sạc pin, điều này khiến nó dễ bị phát hiện.
Một nguồn năng lượng khác có thể là năng lượng sóng. Trong một video của DARPA năm 2022, drone đã mở ra một thiết bị thu năng lượng sóng có thể thu thập năng lượng từ sự chuyển động của nước và biến nó thành điện. Điều này cho phép drone ngồi ở đáy biển và sạc pin mà không bị phát hiện bởi đối phương.
Một drone có thể tự động thực hiện nhiệm vụ mà không cần nạp nhiên liệu mở ra một thế giới khả năng mới. Một trong số đó là việc sử dụng Manta Ray như một hệ thống giám sát. Ví dụ, trong một video, drone có vẻ như đang nổi lên một mảng hydrophone. Hydrophone, hay còn gọi là sonar thụ động, là những micro khổng lồ nghe âm thanh dưới nước để phát hiện âm thanh của các tàu ngầm địch. Chúng không phát ra tín hiệu có thể bị phát hiện, tiêu tốn ít điện năng và trong khi thu thập một lượng lớn dữ liệu, AI có thể sàng lọc và gửi chỉ những tín hiệu nghi ngờ cho các nhà phân tích con người để nghiên cứu thêm.
Hiện nay, Hải quân phụ thuộc vào các tàu mặt nước chuyên dụng và một số mảng hydrophone tĩnh để theo dõi tàu ngầm. Các tàu này tương đối dễ bị tấn công và phải được rút lui trong thời gian chiến tranh. Và các mảng, khi vị trí của chúng bị phát hiện, có thể bị tấn công. Trong tương lai, Hải quân có thể triển khai một đội tàu gồm hàng chục Manta Ray được trang bị hydrophone vào, ví dụ, Biển Đông, từ đó có thể theo dõi liên tục các tàu mặt nước và tàu ngầm Trung Quốc khi chúng di chuyển từ vùng phụ trách của Manta Ray này sang vùng phụ trách khác.
Một nhiệm vụ khác có thể là chiến tranh chống tàu ngầm. Trong khi một số Manta có thể được sử dụng để phát hiện và theo dõi các tàu ngầm địch, những Manta khác có thể mang theo vũ khí – chẳng hạn như ngư lôi chống tàu ngầm Mk 46 – và phát động tấn công khi tàu ngầm địch nằm trong tầm bắn. Một hạm đội dưới nước của Manta có thể trở thành một mạng lưới săn tàu ngầm di động, có khả năng tự triển khai từ khu vực này sang khu vực khác.
Các khả năng điều khiển và kiểm soát được dự án DARPA tưởng tượng tích hợp trong các drone có nghĩa là hệ thống này có thể học hỏi theo thời gian, chia sẻ dữ liệu mới về các tàu ngầm địch – như chữ ký âm thanh và những âm thanh đặc trưng mà từng loại “tàu” tạo ra. Mặc dù manta ray thật sự là một sinh vật yên bình của đại dương, nhưng phiên bản robot của nó lại có tiềm năng trở thành một "sát thủ" thực thụ.
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/military/research/a60432262/manta-ray-underwater-vehicle/
