Hãy tưởng tượng một chiếc máy bay chiến đấu được bao phủ bởi một "chiếc áo choàng" có thể lướt qua bầu trời, an toàn khỏi tầm mắt của kẻ thù. Đầu năm nay, các nhà khoa học tại Đại học Chiết Giang, Trung Quốc đã công bố rằng họ đã phát triển một "chiếc áo choàng vô hình khí-đất" dành cho máy bay, giống như điều mà bạn có thể thấy trong Star Trek. Hiện nay, quân đội Trung Quốc đang muốn ứng dụng công nghệ tàng hình mới này vào đội quân drone đang phát triển của họ.
Máy bay thường bị phát hiện khi chúng phản chiếu các sóng từ hệ thống radar. Tuy nhiên, những chiếc áo choàng vô hình được thiết kế để đánh lừa các hệ thống radar bằng cách sử dụng các vật liệu được chế tạo đặc biệt, khiến cho các sóng này quấn quanh máy bay như thể chúng đang đi xuyên qua một vật thể. Mục tiêu là thao túng các sóng trên toàn bộ phổ điện từ, bao gồm cả những phần nhìn thấy và không nhìn thấy bằng mắt thường.
Các quân đội trên thế giới đã làm việc trong nhiều thập kỷ để làm cho các nền tảng vũ khí như máy bay chiến đấu trở nên không thể phát hiện bởi hệ thống radar. Tuy nhiên, công nghệ tàng hình hiện tại vẫn chưa hoàn hảo, và các vũ khí này vẫn có thể bị phát hiện nếu sử dụng radar phù hợp. Giờ đây, nhóm nghiên cứu tại Đại học Chiết Giang tuyên bố họ có thể thu hẹp khoảng cách tàng hình và khiến cho máy bay trở nên hoàn toàn vô hình. Nhưng điều này có thật sự khả thi không?
Trước khi có những chiếc áo choàng vô hình, máy bay tàng hình là lựa chọn tiên tiến nhất có sẵn. Bên ngoài của những chiếc máy bay này được xây dựng bằng các vật liệu composite đặc biệt, chứa các chất liệu như graphene và sợi carbon, giúp chúng hấp thụ một số loại sóng radar thay vì phản hồi lại. Những máy bay tàng hình như F-35, F-22 Raptor và B-2 Spirit của Mỹ cũng được thiết kế với bề mặt phẳng để phản chiếu ít sóng radar nhất có thể, khiến chúng xuất hiện như một con dơi hoặc một con chim bay lượn trên bầu trời. Những thiết kế tương tự trên tàu ngầm làm cho chúng gần như không thể bị phát hiện bởi các nhân viên sonar.
Quân đội Mỹ là người tiên phong trong công nghệ máy bay tàng hình. Vào những năm 1970, Bộ Quốc phòng Mỹ bắt đầu phát triển công nghệ này, và không được công bố công khai cho đến một cuộc họp báo của Lầu Năm Góc vào năm 1980. Sau đó, chiếc máy bay tàng hình đầu tiên của quốc gia này được đưa vào sử dụng trong chiến đấu vào năm 1989. Từ thời điểm đó, những đối thủ của Mỹ (cũng như một số đồng minh) đã bắt đầu phát triển các biện pháp đối phó để phát hiện và bắn hạ những chiếc máy bay mới này.
Các quốc gia đó đã phát triển các 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 sử dụng hệ thống hoạt động trên các băng tần tần số thấp, bao gồm radar Nebo-M. Hệ thống này phát ra các bước sóng dài, khiến cho máy bay tàng hình khó tránh khỏi các xung radar. Ví dụ, máy bay tàng hình của Mỹ có thể bị radar Nebo-M phát hiện vì chúng được thiết kế để né tránh các bước sóng 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 hiện tượng khúc xạ nhẹ từ các máy bay tàng hình đang bay qua. Theo South China Morning Post, "Sử dụng một ăng-ten thu đơn giản, radar này có chi phí hiệu quả, có thể được triển khai hầu như ở bất kỳ đâu trên trái đất và không phát ra tín hiệu nào có thể tiết lộ vị trí của nó."
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 vô song so với các đối thủ. Trung Quốc đã tìm kiếm sự vô hình thực sự với sự trợ giúp của các vật liệu metamaterial 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 này trong gần hai thập kỷ.
Đến năm 2011, các nhà khoa học tại Viện Công nghệ Tiên tiến Guangqi ở Trung Quốc đã bắt đầu sản xuất hàng loạt các vật liệu metamaterial chuyên biệt cho chương trình máy bay chiến đấu thế hệ thứ năm của Trung Quốc. Hai năm sau, các nhà khoa học tại Đại học Texas ở Austin cũng công bố họ đã tạo ra một chiếc áo choàng vô hình. Nhưng thiết kế này chỉ được sử dụng để bảo vệ máy bay khỏi ánh sáng vi sóng. Sau đó, vào năm 2016, các nhà khoa học tại Vương quốc Anh đã 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, ngăn chặn chúng khỏi việc phát tán và cảnh báo radar.
Vài năm sau, các nhà khoa học từ Mỹ và Canada đã đạt được một bước đột phá lớn trong sản xuất thông qua một loại metalens mới, là một bề mặt phẳng sử dụng cấu trúc nano để thao túng ánh sáng. Khác với các thiết kế tàng hình trước đó, metalens này khiến một vật thể trở nên vô hình bằng cách uốn cong một cách tinh vi các sóng từ toàn bộ phổ ánh sáng nhìn thấy. Bề mặt của nó được lấp đầy bằng các nano-fin titan có thể khéo léo chỉ đạo các sóng ánh sáng đến, bất kể bước sóng, qua các vật liệu metamaterials mà uốn cong các sóng với độ chính xác cao. Và vì metalens tương đối mỏng, nó dễ sử dụng và sản xuất hơn so với các thiết kế trước đây.
Trong khi đó, quân đội Trung Quốc đã nỗ lực đưa áo choàng vô hình ra khỏi phòng thí nghiệm và vào không trung. Tính đến năm 2018, Viện Công nghệ Tiên tiến Guangqi đã sản xuất được 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 thứ năm của Trung Quốc, Chengdu J-20 "Mighty Dragon,” 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 cần đảm bảo nó có thể che giấu một vật thể lớn, đang chuyển động trong bất kỳ điều kiện thời tiết và môi trường nào, dù là không khí, nước hay đất liền. Các nhà khoa học đã phải vượt qua những khó khăn lớn mà các thử nghiệm áo choàng vô hình trước đó gặp phải. Một trong số đó là các vật liệu metamaterials được sử dụng trong các thiết kế trước đó đã gặp khó khăn trong việc uốn cong các 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 loại metamaterial ba chiều mới để thao túng các sóng đến và đảm bảo rằng chiếc áo choàng luôn giữ được sự 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 vận tốc góc của các sóng radar đến, sau đó trí tuệ nhân tạo xử lý thông tin này và hướng dẫn drone điều chỉnh các cấu trúc nhỏ trên bề mặt của metamaterial để chỉ đạo các sóng. Khác với các khái niệm áo choàng khác, các nhà nghiên cứu tuyên bố rằng hệ thống thông minh này lý thuyết có thể hoạt động trong thời gian thực mà không cần sự can thiệp của con người.
Trong các thử nghiệm trong nhà giả lập môi trường đất, biển và không khí, cường độ điện trường của drone được che giấu, trung bình khoảng 90% tương đồng với cường độ nền. Điều này cho thấy rằng nó hòa mình vào môi trường tốt hơn nhiều so với một drone không có áo choàng vô hình, chỉ đạt khoảng 45% tương đồng về 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 Trung Quốc vì nó dự kiến sẽ được sử dụng (ít nhất ban đầu) trên đội quân drone lớn và đang phát triển của Trung Quốc. Việc che giấu một drone, hoặc một đàn drone, với sự vô hình thực sự sẽ là một lợi thế quyết định cho Trung Quốc trong bất kỳ cuộc 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 một số thách thức. Ví dụ, các áo choàng vô hình gặp khó khăn trong việc chỉ đạo chính xác các sóng radar đến từ nhiều dải tần số khác nhau. Nhưng các nhà nghiên cứu trên toàn thế giới vẫn đang tiếp tục hoàn thiện những thiết bị này, với mục tiêu tạo ra các áo choàng vô hình đáng tin cậy có thể che giấu xe cộ, thiết bị, thậm chí cả con người trong các tình huống chiến đấu. Chỉ cách đây một thập kỷ, chính phủ Trung Quốc đã tài trợ cho hơn 40 dự án nghiên cứu khác nhau về áo choàng vô hình.
Những chiếc drone được che giấu này có thể hoàn toàn thay đổi quy tắc của chiến tranh hiện đại. Nếu như Bắc Kinh thực hiện một động thái chống lại Đài Loan, thì hầu hết các chuyên gia cho rằng các đàn drone sẽ đóng vai trò quan trọng trong chiến lược của Trung Quốc đối với hòn đảo này. Giờ đây, nếu kết hợp những đàn drone đó với sức mạnh của một chiếc áo choàng vô hình, quân đội Trung Quốc có thể dễ dàng tiêu diệt phần lớn hệ thống phòng thủ của Đài Loan trước khi họ đặt chân đến hòn đảo.
Nếu Trung Quốc đạt được sự vô hình hoàn toàn, Mỹ và các đồng minh sẽ thực sự mù quáng 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 chúng phản chiếu các sóng từ hệ thống radar. Tuy nhiên, những chiếc áo choàng vô hình được thiết kế để đánh lừa các hệ thống radar bằng cách sử dụng các vật liệu được chế tạo đặc biệt, khiến cho các sóng này quấn quanh máy bay như thể chúng đang đi xuyên qua một vật thể. Mục tiêu là thao túng các sóng trên toàn bộ phổ điện từ, bao gồm cả những phần nhìn thấy và không nhìn thấy bằng mắt thường.
Các quân đội trên thế giới đã làm việc trong nhiều thập kỷ để làm cho các nền tảng vũ khí như máy bay chiến đấu trở nên không thể phát hiện bởi hệ thống radar. Tuy nhiên, công nghệ tàng hình hiện tại vẫn chưa hoàn hảo, và các vũ khí này vẫn có thể bị phát hiện nếu sử dụng radar phù hợp. Giờ đây, nhóm nghiên cứu tại Đại học Chiết Giang tuyên bố họ có thể thu hẹp khoảng cách tàng hình và khiến cho máy bay trở nên hoàn toàn vô hình. Nhưng điều này có thật sự khả thi không?
Trước khi có những chiếc áo choàng vô hình, máy bay tàng hình là lựa chọn tiên tiến nhất có sẵn. Bên ngoài của những chiếc máy bay này được xây dựng bằng các vật liệu composite đặc biệt, chứa các chất liệu như graphene và sợi carbon, giúp chúng hấp thụ một số loại sóng radar thay vì phản hồi lại. Những máy bay tàng hình như F-35, F-22 Raptor và B-2 Spirit của Mỹ cũng được thiết kế với bề mặt phẳng để phản chiếu ít sóng radar nhất có thể, khiến chúng xuất hiện như một con dơi hoặc một con chim bay lượn trên bầu trời. Những thiết kế tương tự trên tàu ngầm làm cho chúng gần như không thể bị phát hiện bởi các nhân viên sonar.
Quân đội Mỹ là người tiên phong trong công nghệ máy bay tàng hình. Vào những năm 1970, Bộ Quốc phòng Mỹ bắt đầu phát triển công nghệ này, và không được công bố công khai cho đến một cuộc họp báo của Lầu Năm Góc vào năm 1980. Sau đó, chiếc máy bay tàng hình đầu tiên của quốc gia này được đưa vào sử dụng trong chiến đấu vào năm 1989. Từ thời điểm đó, những đối thủ của Mỹ (cũng như một số đồng minh) đã bắt đầu phát triển các biện pháp đối phó để phát hiện và bắn hạ những chiếc máy bay mới này.
Các quốc gia đó đã phát triển các 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 sử dụng hệ thống hoạt động trên các băng tần tần số thấp, bao gồm radar Nebo-M. Hệ thống này phát ra các bước sóng dài, khiến cho máy bay tàng hình khó tránh khỏi các xung radar. Ví dụ, máy bay tàng hình của Mỹ có thể bị radar Nebo-M phát hiện vì chúng được thiết kế để né tránh các bước sóng 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 hiện tượng khúc xạ nhẹ từ các máy bay tàng hình đang bay qua. Theo South China Morning Post, "Sử dụng một ăng-ten thu đơn giản, radar này có chi phí hiệu quả, có thể được triển khai hầu như ở bất kỳ đâu trên trái đất và không phát ra tín hiệu nào có thể tiết lộ vị trí của nó."
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 vô song so với các đối thủ. Trung Quốc đã tìm kiếm sự vô hình thực sự với sự trợ giúp của các vật liệu metamaterial 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 này trong gần hai thập kỷ.
Đến năm 2011, các nhà khoa học tại Viện Công nghệ Tiên tiến Guangqi ở Trung Quốc đã bắt đầu sản xuất hàng loạt các vật liệu metamaterial chuyên biệt cho chương trình máy bay chiến đấu thế hệ thứ năm của Trung Quốc. Hai năm sau, các nhà khoa học tại Đại học Texas ở Austin cũng công bố họ đã tạo ra một chiếc áo choàng vô hình. Nhưng thiết kế này chỉ được sử dụng để bảo vệ máy bay khỏi ánh sáng vi sóng. Sau đó, vào năm 2016, các nhà khoa học tại Vương quốc Anh đã 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, ngăn chặn chúng khỏi việc phát tán và cảnh báo radar.
Vài năm sau, các nhà khoa học từ Mỹ và Canada đã đạt được một bước đột phá lớn trong sản xuất thông qua một loại metalens mới, là một bề mặt phẳng sử dụng cấu trúc nano để thao túng ánh sáng. Khác với các thiết kế tàng hình trước đó, metalens này khiến một vật thể trở nên vô hình bằng cách uốn cong một cách tinh vi các sóng từ toàn bộ phổ ánh sáng nhìn thấy. Bề mặt của nó được lấp đầy bằng các nano-fin titan có thể khéo léo chỉ đạo các sóng ánh sáng đến, bất kể bước sóng, qua các vật liệu metamaterials mà uốn cong các sóng với độ chính xác cao. Và vì metalens tương đối mỏng, nó dễ sử dụng và sản xuất hơn so với các thiết kế trước đây.
Trong khi đó, quân đội Trung Quốc đã nỗ lực đưa áo choàng vô hình ra khỏi phòng thí nghiệm và vào không trung. Tính đến năm 2018, Viện Công nghệ Tiên tiến Guangqi đã sản xuất được 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 thứ năm của Trung Quốc, Chengdu J-20 "Mighty Dragon,” 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 cần đảm bảo nó có thể che giấu một vật thể lớn, đang chuyển động trong bất kỳ điều kiện thời tiết và môi trường nào, dù là không khí, nước hay đất liền. Các nhà khoa học đã phải vượt qua những khó khăn lớn mà các thử nghiệm áo choàng vô hình trước đó gặp phải. Một trong số đó là các vật liệu metamaterials được sử dụng trong các thiết kế trước đó đã gặp khó khăn trong việc uốn cong các 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 loại metamaterial ba chiều mới để thao túng các sóng đến và đảm bảo rằng chiếc áo choàng luôn giữ được sự 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 vận tốc góc của các sóng radar đến, sau đó trí tuệ nhân tạo xử lý thông tin này và hướng dẫn drone điều chỉnh các cấu trúc nhỏ trên bề mặt của metamaterial để chỉ đạo các sóng. Khác với các khái niệm áo choàng khác, các nhà nghiên cứu tuyên bố rằng hệ thống thông minh này lý thuyết có thể hoạt động trong thời gian thực mà không cần sự can thiệp của con người.
Trong các thử nghiệm trong nhà giả lập môi trường đất, biển và không khí, cường độ điện trường của drone được che giấu, trung bình khoảng 90% tương đồng với cường độ nền. Điều này cho thấy rằng nó hòa mình vào môi trường tốt hơn nhiều so với một drone không có áo choàng vô hình, chỉ đạt khoảng 45% tương đồng về 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 Trung Quốc vì nó dự kiến sẽ được sử dụng (ít nhất ban đầu) trên đội quân drone lớn và đang phát triển của Trung Quốc. Việc che giấu một drone, hoặc một đàn drone, với sự vô hình thực sự sẽ là một lợi thế quyết định cho Trung Quốc trong bất kỳ cuộc 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 một số thách thức. Ví dụ, các áo choàng vô hình gặp khó khăn trong việc chỉ đạo chính xác các sóng radar đến từ nhiều dải tần số khác nhau. Nhưng các nhà nghiên cứu trên toàn thế giới vẫn đang tiếp tục hoàn thiện những thiết bị này, với mục tiêu tạo ra các áo choàng vô hình đáng tin cậy có thể che giấu xe cộ, thiết bị, thậm chí cả con người trong các tình huống chiến đấu. Chỉ cách đây một thập kỷ, chính phủ Trung Quốc đã tài trợ cho hơn 40 dự án nghiên cứu khác nhau về áo choàng vô hình.
Những chiếc drone được che giấu này có thể hoàn toàn thay đổi quy tắc của chiến tranh hiện đại. Nếu như Bắc Kinh thực hiện một động thái chống lại Đài Loan, thì hầu hết các chuyên gia cho rằng các đàn drone sẽ đóng vai trò quan trọng trong chiến lược của Trung Quốc đối với hòn đảo này. Giờ đây, nếu kết hợp những đàn drone đó với sức mạnh của một chiếc áo choàng vô hình, quân đội Trung Quốc có thể dễ dàng tiêu diệt phần lớn hệ thống phòng thủ của Đài Loan trước khi họ đặt chân đến hòn đảo.
Nếu Trung Quốc đạt được sự vô hình hoàn toàn, Mỹ và các đồng minh sẽ thực sự mù quáng trước một cuộc tấn công tiềm tàng từ Trung Quốc.
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/military/research/a63118295/china-invisibility-cloak/
