Hôm nay, chúng ta vừa được chứng kiến sự ra mắt của một thiết bị không người lái dưới nước mang tên Manta Ray, được chế tạo bởi Northrop Grumman. Thiết bị này được thiết kế để thực hiện các nhiệm vụ quân sự với tính năng hoạt động bền bỉ và khả năng tầm xa. Đây là một sản phẩm được phát triển cho Cơ quan Nghiên cứu Dự án Quốc phòng Tiên tiến Mỹ (DARPA) và có khả năng khai thác năng lượng từ biển, sau bốn năm nghiên cứu và phát triển.
Manta Ray bắt đầu được phát triển từ năm 2020, với mục tiêu tạo ra một thế hệ mới của các phương tiện không người lái dưới nước có khả năng hoạt động lâu dài, tầm hoạt động xa và mang theo trọng tải. Thiết bị này hứa hẹn sẽ thực hiện các nhiệm vụ dưới nước với sự can thiệp tối thiểu từ con người.
Tuy nhiên, nhiệm vụ này không hề đơn giản. Nước biển có tính ăn mòn cao, các loại sinh vật biển như rêu, sứa và các loài động vật khác có thể làm hỏng các bộ phận di chuyển của thiết bị. Hơn nữa, các loại bức xạ điện từ, đặc biệt là ánh sáng mặt trời, khó có thể xuyên qua nước biển. Vì vậy, DARPA đã nhìn thấy cơ hội để giải quyết một loạt các thách thức kỹ thuật phức tạp này thông qua một chương trình duy nhất, nhằm nâng cao công nghệ của các phương tiện không người lái dưới nước.
Manta Ray được kỳ vọng sẽ cải tiến công nghệ UUV, giải quyết các vấn đề như sự bám dính sinh học từ sinh vật biển, ăn mòn, khó khăn trong việc tạo ra động cơ tiết kiệm năng lượng nhưng vẫn hiệu quả, cũng như tìm kiếm phương pháp phát hiện và phân loại mối nguy hiểm dưới nước với mức tiêu thụ điện năng thấp. Kết quả là một thiết bị không người lái ít bảo trì trong môi trường yêu cầu bảo trì cao, có khả năng thực hiện nhiệm vụ dưới nước với sự giám sát tối thiểu từ con người.
Một điểm nổi bật của Manta Ray chính là thiết kế dựa trên hình dáng của loài cá đuối. Hình dạng cơ thể của cá đuối rất hiệu quả trong việc bơi lội dưới nước, cho phép chúng lướt đi một cách nhẹ nhàng và duyên dáng bằng cách vẫy những chiếc vây giống như cánh. Cách di chuyển này giúp tiết kiệm năng lượng và tối ưu hóa hiệu suất vận động, điều này đã giúp cá đuối tồn tại gần như không thay đổi trong vòng 100 triệu năm.
Mặc dù Manta Ray không có cánh thực sự để vẫy, nhưng nó sử dụng các cánh quạt nhỏ để di chuyển, với nguyên tắc là càng tiêu thụ ít năng lượng thì càng tốt. Một yêu cầu quan trọng đối với Manta Ray là khả năng hoạt động mà không cần can thiệp từ con người. Thiết bị không chỉ cần sử dụng một lượng năng lượng tối thiểu mà còn phải thu hoạch năng lượng từ biển. Khả năng tự tái tạo nguồn năng lượng này giúp thiết bị nhỏ gọn và khó bị phát hiện hơn.
Có hai phương pháp để giải quyết vấn đề năng lượng. Một là sử dụng năng lượng mặt trời để sạc pin từ một hệ thống thu năng lượng được tích hợp vào cấu trúc của thiết bị. Tuy nhiên, ánh sáng mặt trời nhanh chóng yếu đi khi đi sâu vào đại dương, và thiết bị có thể phải nổi lên bề mặt để sạc pin, điều này tạo ra nguy cơ bị phát hiện. Phương pháp khác là khai thác năng lượng sóng. Trong một video của DARPA năm 2022, thiết bị mở một thiết bị thu năng lượng sóng có thể thu điện từ chuyển động của nước, cho phép nó ngồi trên đáy đại dương và sạc pin mà không bị phát hiện.
Một thiết bị có khả năng thực hiện nhiệm vụ một cách tự động mà không cần nạp nhiên liệu mở ra nhiều cơ hội mới. Ví dụ, Manta Ray có thể được sử dụng làm hệ thống giám sát. Trong một video, thiết bị dường như đang phao nổi với một hệ thống hydrophone. Các hydrophone, hay còn gọi là sonar thụ động, là những micro lớn lắng nghe âm thanh của đại dương, phát hiện âm thanh đáng ngờ từ các tàu ngầm kẻ địch mà không phát ra tín hiệu có thể bị phát hiện. Mặc dù chúng thu thập một lượng lớn dữ liệu, nhưng một trí tuệ nhân tạo có thể phân tích dữ liệu đó và chỉ chuyển tiếp những tín hiệu nghi ngờ cho các nhà phân tích con người kiểm tra thêm.
Hiện tại, Hải quân Mỹ phụ thuộc vào các tàu hải quân đặc biệt và một số hệ thống hydrophone tĩnh để theo dõi các tàu ngầm. Những tàu này tương đối dễ bị tấn công và phải rút lui trong thời chiến. Trong tương lai, Hải quân có thể triển khai một đội tàu gồm hàng chục Manta Rays được trang bị hydrophone vào, chẳng hạn, Biển Đông, từ đó cung cấp khả năng theo dõi liên tục các tàu chiến và tàu ngầm của Trung Quốc khi chúng di chuyển từ khu vực này sang khu vực khác.
Một nhiệm vụ khác của Manta Ray có thể là chiến tranh chống tàu ngầm. Trong khi một số Manta có thể được sử dụng để xác định và theo dõi các tàu ngầm kẻ thù, một số khác có thể mang theo vũ khí như ngư lôi Mk 46 và tấn công khi xác định được tàu ngầm kẻ thù trong tầm bắn. Một đội tàu ngầm gồm các Mantas có thể trở thành một mạng lưới giết chóc di động, có khả năng tự triển khai từ khu vực này sang khu vực khác.
Với khả năng chỉ huy và điều khiển mà chương trình DARPA đã hình dung cho những chiếc drone này, hệ thống có thể học hỏi theo thời gian, chia sẻ dữ liệu mới về các tàu ngầm kẻ thù, như là chữ ký âm thanh và âm thanh đặc trưng của từng chiếc “tàu”. Mặc dù cá đuối thực sự là một sinh vật hòa bình của đại dương, nhưng phiên bản robot của nó có tiềm năng trở thành một cỗ máy giết chóc thực thụ.
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/military/research/a60432262/manta-ray-underwater-vehicle/
Manta Ray bắt đầu được phát triển từ năm 2020, với mục tiêu tạo ra một thế hệ mới của các phương tiện không người lái dưới nước có khả năng hoạt động lâu dài, tầm hoạt động xa và mang theo trọng tải. Thiết bị này hứa hẹn sẽ thực hiện các nhiệm vụ dưới nước với sự can thiệp tối thiểu từ con người.
Tuy nhiên, nhiệm vụ này không hề đơn giản. Nước biển có tính ăn mòn cao, các loại sinh vật biển như rêu, sứa và các loài động vật khác có thể làm hỏng các bộ phận di chuyển của thiết bị. Hơn nữa, các loại bức xạ điện từ, đặc biệt là ánh sáng mặt trời, khó có thể xuyên qua nước biển. Vì vậy, DARPA đã nhìn thấy cơ hội để giải quyết một loạt các thách thức kỹ thuật phức tạp này thông qua một chương trình duy nhất, nhằm nâng cao công nghệ của các phương tiện không người lái dưới nước.
Manta Ray được kỳ vọng sẽ cải tiến công nghệ UUV, giải quyết các vấn đề như sự bám dính sinh học từ sinh vật biển, ăn mòn, khó khăn trong việc tạo ra động cơ tiết kiệm năng lượng nhưng vẫn hiệu quả, cũng như tìm kiếm phương pháp phát hiện và phân loại mối nguy hiểm dưới nước với mức tiêu thụ điện năng thấp. Kết quả là một thiết bị không người lái ít bảo trì trong môi trường yêu cầu bảo trì cao, có khả năng thực hiện nhiệm vụ dưới nước với sự giám sát tối thiểu từ con người.
Một điểm nổi bật của Manta Ray chính là thiết kế dựa trên hình dáng của loài cá đuối. Hình dạng cơ thể của cá đuối rất hiệu quả trong việc bơi lội dưới nước, cho phép chúng lướt đi một cách nhẹ nhàng và duyên dáng bằng cách vẫy những chiếc vây giống như cánh. Cách di chuyển này giúp tiết kiệm năng lượng và tối ưu hóa hiệu suất vận động, điều này đã giúp cá đuối tồn tại gần như không thay đổi trong vòng 100 triệu năm.
Mặc dù Manta Ray không có cánh thực sự để vẫy, nhưng nó sử dụng các cánh quạt nhỏ để di chuyển, với nguyên tắc là càng tiêu thụ ít năng lượng thì càng tốt. Một yêu cầu quan trọng đối với Manta Ray là khả năng hoạt động mà không cần can thiệp từ con người. Thiết bị không chỉ cần sử dụng một lượng năng lượng tối thiểu mà còn phải thu hoạch năng lượng từ biển. Khả năng tự tái tạo nguồn năng lượng này giúp thiết bị nhỏ gọn và khó bị phát hiện hơn.
Có hai phương pháp để giải quyết vấn đề năng lượng. Một là sử dụng năng lượng mặt trời để sạc pin từ một hệ thống thu năng lượng được tích hợp vào cấu trúc của thiết bị. Tuy nhiên, ánh sáng mặt trời nhanh chóng yếu đi khi đi sâu vào đại dương, và thiết bị có thể phải nổi lên bề mặt để sạc pin, điều này tạo ra nguy cơ bị phát hiện. Phương pháp khác là khai thác năng lượng sóng. Trong một video của DARPA năm 2022, thiết bị mở một thiết bị thu năng lượng sóng có thể thu điện từ chuyển động của nước, cho phép nó ngồi trên đáy đại dương và sạc pin mà không bị phát hiện.
Một thiết bị có khả năng thực hiện nhiệm vụ một cách tự động mà không cần nạp nhiên liệu mở ra nhiều cơ hội mới. Ví dụ, Manta Ray có thể được sử dụng làm hệ thống giám sát. Trong một video, thiết bị dường như đang phao nổi với một hệ thống hydrophone. Các hydrophone, hay còn gọi là sonar thụ động, là những micro lớn lắng nghe âm thanh của đại dương, phát hiện âm thanh đáng ngờ từ các tàu ngầm kẻ địch mà không phát ra tín hiệu có thể bị phát hiện. Mặc dù chúng thu thập một lượng lớn dữ liệu, nhưng một trí tuệ nhân tạo có thể phân tích dữ liệu đó và chỉ chuyển tiếp những tín hiệu nghi ngờ cho các nhà phân tích con người kiểm tra thêm.
Hiện tại, Hải quân Mỹ phụ thuộc vào các tàu hải quân đặc biệt và một số hệ thống hydrophone tĩnh để theo dõi các tàu ngầm. Những tàu này tương đối dễ bị tấn công và phải rút lui trong thời chiến. Trong tương lai, Hải quân có thể triển khai một đội tàu gồm hàng chục Manta Rays được trang bị hydrophone vào, chẳng hạn, Biển Đông, từ đó cung cấp khả năng theo dõi liên tục các tàu chiến và tàu ngầm của Trung Quốc khi chúng di chuyển từ khu vực này sang khu vực khác.
Một nhiệm vụ khác của Manta Ray có thể là chiến tranh chống tàu ngầm. Trong khi một số Manta có thể được sử dụng để xác định và theo dõi các tàu ngầm kẻ thù, một số khác có thể mang theo vũ khí như ngư lôi Mk 46 và tấn công khi xác định được tàu ngầm kẻ thù trong tầm bắn. Một đội tàu ngầm gồm các Mantas có thể trở thành một mạng lưới giết chóc di động, có khả năng tự triển khai từ khu vực này sang khu vực khác.
Với khả năng chỉ huy và điều khiển mà chương trình DARPA đã hình dung cho những chiếc drone này, hệ thống có thể học hỏi theo thời gian, chia sẻ dữ liệu mới về các tàu ngầm kẻ thù, như là chữ ký âm thanh và âm thanh đặc trưng của từng chiếc “tàu”. Mặc dù cá đuối thực sự là một sinh vật hòa bình của đại dương, nhưng phiên bản robot của nó có tiềm năng trở thành một cỗ máy giết chóc thực thụ.
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/military/research/a60432262/manta-ray-underwater-vehicle/
