Hãy hình dung về một chiếc máy bay quân sự được bao bọc bởi một lớp "áo choàng" có khả năng lướt qua bầu trời, hoàn toàn được bảo vệ khỏi ánh nhìn của kẻ thù. Mới đây, các nhà khoa học từ Đại học Chiết Giang, Trung Quốc đã công bố một phát minh đặc biệt: "áo choàng vô hình khí-động học" dành cho máy bay, giống như những gì bạn thấy trong phim Star Trek. Hiện tại, quân đội Trung Quốc đang muốn áp dụng công nghệ tàng hình mới này cho đội ngũ drone đang phát triển của họ.
Máy bay thường bị phát hiện khi phản xạ sóng radar từ các hệ thống radar. Tuy nhiên, áo choàng vô hình lại được thiết kế để đánh lừa các hệ thống radar bằng những vật liệu đặc biệt, giúp bẻ cong những sóng này xung quanh máy bay như thể nó đang đi qua một không gian khác. Mục tiêu là điều khiển các sóng trên toàn bộ phổ điện từ, bao gồm cả phần ánh sáng nhìn thấy và không nhìn thấy bởi mắt người.
Trong nhiều thập kỷ qua, các quân đội trên thế giới đã cố gắng chế tạo những nền tảng vũ khí như máy bay chiến đấu trở nên không thể phát hiện bởi các hệ thống radar. Tuy nhiên, công nghệ tàng hình vẫn chưa hoàn hảo và những vũ khí này vẫn có thể bị phát hiện bằng radar phù hợp. Giờ đây, nhóm nghiên cứu từ Đại học Chiết Giang tuyên bố họ có thể thu hẹp khoảng cách tàng hình và làm cho máy bay trở nên hoàn toàn không thể nhìn thấy. Nhưng liệu điều này có phải chỉ là một giấc mơ quá hoàn hảo?
Trước khi có áo choàng vô hình, những chiếc máy bay tàng hình là lựa chọn tiên tiến nhất có sẵn. Bên ngoài của những chiếc máy bay này được làm từ các vật liệu composite đặc biệt, bao gồm graphene và carbon fiber, có khả năng hấp thụ các loại sóng radar nhất định thay vì phản xạ lại. Những chiếc máy bay tàng hình như F-35, F-22 Raptor và B-2 Spirit của Mỹ cũng được thiết kế với các bề mặt phẳng để phản xạ càng ít sóng radar càng tốt, khiến chúng xuất hiện như một con dơi hay một con chim đang bay. Những thiết kế tương tự trên tàu ngầm giúp chúng trở nên không thể phát hiện bởi các thiết bị sonar.
Quân đội Mỹ đã dẫn đầu trong việc phát triển máy bay tàng hình. Vào những năm 1970, Bộ Quốc phòng Mỹ đã bắt đầu phát triển công nghệ này, nhưng phải đến một cuộc họp báo của Lầu Năm Góc vào năm 1980, công nghệ này mới được công bố rộng rãi. Chiếc máy bay tàng hình đầu tiên của đất nước đã được đưa vào chiến đấu vào năm 1989. Từ thời điểm đó, các đối thủ của Mỹ (và thậm chí một số đồng minh) đã bắt đầu phát triển những biện pháp đối phó để phát hiện và bắn hạ các máy bay mới tinh vi này.
Các quốc gia này đã phát triển những biện pháp đối phó để phát hiện máy bay tàng hình, như các loại radar tinh vi hơn có khả năng bắt được phổ tần rộng hơn. Hiện nay, Nga đang sử dụng các hệ thống hoạt động trên các băng tần tần số tương đối thấp, bao gồm radar Nebo-M. Hệ thống này phát ra các sóng dài, khiến cho các máy bay tàng hình khó tránh khỏi các xung radar. Ví dụ, các máy bay tàng hình của Mỹ có thể bị radar Nebo-M phát hiện vì chúng được thiết kế để thoát khỏi các bức xạ radar ngắn hơn.
Trong khi đó, Trung Quốc tuyên bố đã phát triển một hệ thống radar mới sử dụng các chòm sao vệ tinh BeiDou của nước này để phát hiện những biến dạng nhỏ từ các máy bay tàng hình đang bay qua. Theo South China Morning Post, "Với một ăng-ten thu đơn giản, radar này rất tiết kiệm, có thể được triển khai ở hầu hết mọi đâu trên Trái Đất và không phát ra tín hiệu có thể tiết lộ vị trí của nó."
Khi kết hợp với các hệ thống radar tiên tiến, công nghệ áo choàng 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 các vật liệu tổng hợp được thiết kế này trong suốt gần 20 năm.
Tính đến năm 2011, các nhà khoa học tại Viện Công nghệ Cao Guangqi của Trung Quốc đã bắt đầu sản xuất hàng loạt các metamaterials chuyên biệt cho chương trình máy bay chiến đấu thế hệ năm đang diễn ra của Trung Quốc (J-35 và J-20 "Rồng Hùng Mạnh" là hai máy bay thế hệ năm của họ). Hai năm sau, các nhà khoa học tại Đại học Texas, Austin đã thông báo rằng họ cũng đã tạo ra một áo choàng vô hình. Tuy nhiên, nó chỉ được thiết kế để bảo vệ máy bay khỏi ánh sáng vi sóng. Sau đó, vào năm 2016, các nhà khoa học ở Vương quốc Anh đã công bố một "áo choàng sóng bề mặt" có khả năng làm cho bề mặt cong trở nên phẳng khi tiếp xúc với sóng điện từ từ nhiều tần số khác nhau, ngăn không cho chúng bị phân tán và cảnh báo radar.
Một 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 sáng tạo, đây là một bề mặt phẳng sử dụng các cấu trúc nano để điều khiển ánh sáng. Khác với các thiết kế tàng hình trước đây, metalens này làm cho một vật thể trở nên vô hình bằng cách bẻ cong các sóng từ toàn bộ phổ ánh sáng nhìn thấy. Bề mặt được lấp đầy bằng các nano-fin titan có khả năng hướng dẫn khéo léo các sóng ánh sáng đến, không kể đến bước sóng, qua các metamaterials mà bẻ cong sóng một cách chính xác. Và vì metalens tương đối mỏng, việc sử dụng và sản xuất nó dễ dàng hơn so với các thiết kế trước.
Trong khi đó, quân đội Trung Quốc đã làm việc để đưa áo choàng vô hình ra khỏi phòng thí nghiệm và vào không trung. Tính đến năm 2018, Viện Công nghệ Cao Guangqi đã cáo buộc sản xuất hơn 9.290 mét vuông vật liệu điện từ mỗi năm. Những vật liệu này được tạo ra cho máy bay chiến đấu thế hệ năm của Trung Quốc, Chengdu J-20 "Rồng Hùng Mạnh," theo các nhà phân tích quốc phòng Jeffrey Lin và P.W. Singer.
Nhóm nghiên cứu của Đại học Chiết Giang đã thiết kế áo choàng vô hình của họ cho một drone hoạt động nhanh, vì vậy họ cần đảm bảo rằng nó có thể che giấu một vật lớn đang di chuyển trong mọi điều kiện thời tiết và môi trường, dù là trên không, dưới nước hay trên mặt đất. Các nhà khoa học phải vượt qua những trở ngại lớn mà các thí nghiệm áo choàng vô hình trước đây gặp phải. Một trong những vấn đề là các metamaterials sử dụng trong các thiết kế trước đây đã gặp khó khăn trong việc bẻ cong sóng điện từ một cách nhất quán vào một điểm duy nhất để duy trì sự vô hình. Do đó, các nhà nghiên cứu đã phát triển một metamaterial ba chiều mới để điều khiển các sóng vào và đảm bảo rằng áo choàng không bị phát hiện trong bất kỳ bối cảnh nào.
Với sự hỗ trợ của trí tuệ nhân tạo, áo choàng tự điều chỉnh theo các điều kiện thay đổi như một con tắc kè: các cảm biến trên máy bay đo lường các yếu tố như tần số và vận tốc 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 các sóng. Không giống như 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 can thiệp của con người.
Trong các thử nghiệm trong nhà mô phỏng môi trường đất, biển và không khí, độ mạnh của trường điện từ trên drone được che giấu trung bình khoảng 90% giống với môi trường xung quanh. Điều này cho thấy nó hòa quyện tốt hơn nhiều so với một drone không có áo choàng vô hình, chiếc chỉ đạt đến 45% tương đồng với độ mạnh trường điện từ so với môi trường nền.
Công nghệ áo choàng mới của Đại học Chiết Giang hiện chưa được áp dụng cho các máy bay chiến đấu của Trung Quốc vì nó dự kiến sẽ được sử dụng (ít nhất là ban đầu) trên lực lượng drone lớn mạnh của nước này. Che giấu một drone, hoặc một đội hình drone, với sự vô hình thực sự sẽ là một lợi thế quyết định cho Trung Quốc trong bất kỳ xung đột nào với Mỹ hoặc các đồng minh của họ trong khu vực Ấn Độ-Thái Bình Dương.
Mục tiêu này có thể vẫn còn xa vời—các áo choàng vô hình vẫn gặp phải nhiều thách thức. Ví dụ, áo choàng vô hình gặp khó khăn trong việc chính xác hướng dẫn các sóng radar đến từ nhiều dải tần số khác nhau. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu trên toàn thế giới đang tiếp tục hoàn thiện các thiết bị này, với mục tiêu là những áo choàng vô hình đáng tin cậy có thể bao phủ phương tiện, thiết bị và thậm chí cả con người trong bối cảnh chiến đấu. Chỉ mới 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.
Các drone được che giấu này có thể hoàn toàn thay đổi cuộc chơi trong chiến tranh hiện đại. Nếu, và khi, Bắc Kinh thực hiện một động thái chống lại Đài Loan lân cận, hầu hết các chuyên gia đều cho rằng đội quân drone sẽ đóng một vai trò quan trọng trong chiến lược của Trung Quốc đối với hòn đảo này. Giờ đây, khi kết hợp với sức mạnh của áo choàng vô hình, lực lượng của Trung Quốc có khả năng loại bỏ phần lớn hệ thống phòng thủ của Đài Loan trước khi đặt chân lên hòn đảo.
Nếu Trung Quốc hoàn toàn đạt được sự vô hình, Mỹ và các đồng minh của họ sẽ gần như không nhìn thấy được một cuộc tấn công tiềm tàng từ phía Trung Quốc.
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/military/research/a63118295/china-invisibility-cloak/
Máy bay thường bị phát hiện khi phản xạ sóng radar từ các hệ thống radar. Tuy nhiên, áo choàng vô hình lại được thiết kế để đánh lừa các hệ thống radar bằng những vật liệu đặc biệt, giúp bẻ cong những sóng này xung quanh máy bay như thể nó đang đi qua một không gian khác. Mục tiêu là điều khiển các sóng trên toàn bộ phổ điện từ, bao gồm cả phần ánh sáng nhìn thấy và không nhìn thấy bởi mắt người.
Trong nhiều thập kỷ qua, các quân đội trên thế giới đã cố gắng chế tạo những nền tảng vũ khí như máy bay chiến đấu trở nên không thể phát hiện bởi các hệ thống radar. Tuy nhiên, công nghệ tàng hình vẫn chưa hoàn hảo và những vũ khí này vẫn có thể bị phát hiện bằng radar phù hợp. Giờ đây, nhóm nghiên cứu từ Đại học Chiết Giang tuyên bố họ có thể thu hẹp khoảng cách tàng hình và làm cho máy bay trở nên hoàn toàn không thể nhìn thấy. Nhưng liệu điều này có phải chỉ là một giấc mơ quá hoàn hảo?
Trước khi có áo choàng vô hình, những chiếc máy bay tàng hình là lựa chọn tiên tiến nhất có sẵn. Bên ngoài của những chiếc máy bay này được làm từ các vật liệu composite đặc biệt, bao gồm graphene và carbon fiber, có khả năng hấp thụ các loại sóng radar nhất định thay vì phản xạ lại. Những chiếc máy bay tàng hình như F-35, F-22 Raptor và B-2 Spirit của Mỹ cũng được thiết kế với các bề mặt phẳng để phản xạ càng ít sóng radar càng tốt, khiến chúng xuất hiện như một con dơi hay một con chim đang bay. Những thiết kế tương tự trên tàu ngầm giúp chúng trở nên không thể phát hiện bởi các thiết bị sonar.
Quân đội Mỹ đã dẫn đầu trong việc phát triển máy bay tàng hình. Vào những năm 1970, Bộ Quốc phòng Mỹ đã bắt đầu phát triển công nghệ này, nhưng phải đến một cuộc họp báo của Lầu Năm Góc vào năm 1980, công nghệ này mới được công bố rộng rãi. Chiếc máy bay tàng hình đầu tiên của đất nước đã được đưa vào chiến đấu vào năm 1989. Từ thời điểm đó, các đối thủ của Mỹ (và thậm chí một số đồng minh) đã bắt đầu phát triển những biện pháp đối phó để phát hiện và bắn hạ các máy bay mới tinh vi này.
Các quốc gia này đã phát triển những biện pháp đối phó để phát hiện máy bay tàng hình, như các loại radar tinh vi hơn có khả năng bắt được phổ tần rộng hơn. Hiện nay, Nga đang sử dụng các hệ thống hoạt động trên các băng tần tần số tương đối thấp, bao gồm radar Nebo-M. Hệ thống này phát ra các sóng dài, khiến cho các máy bay tàng hình khó tránh khỏi các xung radar. Ví dụ, các máy bay tàng hình của Mỹ có thể bị radar Nebo-M phát hiện vì chúng được thiết kế để thoát khỏi các bức xạ radar ngắn hơn.
Trong khi đó, Trung Quốc tuyên bố đã phát triển một hệ thống radar mới sử dụng các chòm sao vệ tinh BeiDou của nước này để phát hiện những biến dạng nhỏ từ các máy bay tàng hình đang bay qua. Theo South China Morning Post, "Với một ăng-ten thu đơn giản, radar này rất tiết kiệm, có thể được triển khai ở hầu hết mọi đâu trên Trái Đất và không phát ra tín hiệu có thể tiết lộ vị trí của nó."
Khi kết hợp với các hệ thống radar tiên tiến, công nghệ áo choàng 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 các vật liệu tổng hợp được thiết kế này trong suốt gần 20 năm.
Tính đến năm 2011, các nhà khoa học tại Viện Công nghệ Cao Guangqi của Trung Quốc đã bắt đầu sản xuất hàng loạt các metamaterials chuyên biệt cho chương trình máy bay chiến đấu thế hệ năm đang diễn ra của Trung Quốc (J-35 và J-20 "Rồng Hùng Mạnh" là hai máy bay thế hệ năm của họ). Hai năm sau, các nhà khoa học tại Đại học Texas, Austin đã thông báo rằng họ cũng đã tạo ra một áo choàng vô hình. Tuy nhiên, nó chỉ được thiết kế để bảo vệ máy bay khỏi ánh sáng vi sóng. Sau đó, vào năm 2016, các nhà khoa học ở Vương quốc Anh đã công bố một "áo choàng sóng bề mặt" có khả năng làm cho bề mặt cong trở nên phẳng khi tiếp xúc với sóng điện từ từ nhiều tần số khác nhau, ngăn không cho chúng bị phân tán và cảnh báo radar.
Một 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 sáng tạo, đây là một bề mặt phẳng sử dụng các cấu trúc nano để điều khiển ánh sáng. Khác với các thiết kế tàng hình trước đây, metalens này làm cho một vật thể trở nên vô hình bằng cách bẻ cong các sóng từ toàn bộ phổ ánh sáng nhìn thấy. Bề mặt được lấp đầy bằng các nano-fin titan có khả năng hướng dẫn khéo léo các sóng ánh sáng đến, không kể đến bước sóng, qua các metamaterials mà bẻ cong sóng một cách chính xác. Và vì metalens tương đối mỏng, việc sử dụng và sản xuất nó dễ dàng hơn so với các thiết kế trước.
Trong khi đó, quân đội Trung Quốc đã làm việc để đưa áo choàng vô hình ra khỏi phòng thí nghiệm và vào không trung. Tính đến năm 2018, Viện Công nghệ Cao Guangqi đã cáo buộc sản xuất hơn 9.290 mét vuông vật liệu điện từ mỗi năm. Những vật liệu này được tạo ra cho máy bay chiến đấu thế hệ năm của Trung Quốc, Chengdu J-20 "Rồng Hùng Mạnh," theo các nhà phân tích quốc phòng Jeffrey Lin và P.W. Singer.
Nhóm nghiên cứu của Đại học Chiết Giang đã thiết kế áo choàng vô hình của họ cho một drone hoạt động nhanh, vì vậy họ cần đảm bảo rằng nó có thể che giấu một vật lớn đang di chuyển trong mọi điều kiện thời tiết và môi trường, dù là trên không, dưới nước hay trên mặt đất. Các nhà khoa học phải vượt qua những trở ngại lớn mà các thí nghiệm áo choàng vô hình trước đây gặp phải. Một trong những vấn đề là các metamaterials sử dụng trong các thiết kế trước đây đã gặp khó khăn trong việc bẻ cong sóng điện từ một cách nhất quán vào một điểm duy nhất để duy trì sự vô hình. Do đó, các nhà nghiên cứu đã phát triển một metamaterial ba chiều mới để điều khiển các sóng vào và đảm bảo rằng áo choàng không bị phát hiện trong bất kỳ bối cảnh nào.
Với sự hỗ trợ của trí tuệ nhân tạo, áo choàng tự điều chỉnh theo các điều kiện thay đổi như một con tắc kè: các cảm biến trên máy bay đo lường các yếu tố như tần số và vận tốc 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 các sóng. Không giống như 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 can thiệp của con người.
Trong các thử nghiệm trong nhà mô phỏng môi trường đất, biển và không khí, độ mạnh của trường điện từ trên drone được che giấu trung bình khoảng 90% giống với môi trường xung quanh. Điều này cho thấy nó hòa quyện tốt hơn nhiều so với một drone không có áo choàng vô hình, chiếc chỉ đạt đến 45% tương đồng với độ mạnh trường điện từ so với môi trường nền.
Công nghệ áo choàng mới của Đại học Chiết Giang hiện chưa được áp dụng cho các máy bay chiến đấu của Trung Quốc vì nó dự kiến sẽ được sử dụng (ít nhất là ban đầu) trên lực lượng drone lớn mạnh của nước này. Che giấu một drone, hoặc một đội hình drone, với sự vô hình thực sự sẽ là một lợi thế quyết định cho Trung Quốc trong bất kỳ xung đột nào với Mỹ hoặc các đồng minh của họ trong khu vực Ấn Độ-Thái Bình Dương.
Mục tiêu này có thể vẫn còn xa vời—các áo choàng vô hình vẫn gặp phải nhiều thách thức. Ví dụ, áo choàng vô hình gặp khó khăn trong việc chính xác hướng dẫn các sóng radar đến từ nhiều dải tần số khác nhau. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu trên toàn thế giới đang tiếp tục hoàn thiện các thiết bị này, với mục tiêu là những áo choàng vô hình đáng tin cậy có thể bao phủ phương tiện, thiết bị và thậm chí cả con người trong bối cảnh chiến đấu. Chỉ mới 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.
Các drone được che giấu này có thể hoàn toàn thay đổi cuộc chơi trong chiến tranh hiện đại. Nếu, và khi, Bắc Kinh thực hiện một động thái chống lại Đài Loan lân cận, hầu hết các chuyên gia đều cho rằng đội quân drone sẽ đóng một vai trò quan trọng trong chiến lược của Trung Quốc đối với hòn đảo này. Giờ đây, khi kết hợp với sức mạnh của áo choàng vô hình, lực lượng của Trung Quốc có khả năng loại bỏ phần lớn hệ thống phòng thủ của Đài Loan trước khi đặt chân lên hòn đảo.
Nếu Trung Quốc hoàn toàn đạt được sự vô hình, Mỹ và các đồng minh của họ sẽ gần như không nhìn thấy được một cuộc tấn công tiềm tàng từ phía Trung Quốc.
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/military/research/a63118295/china-invisibility-cloak/
