Trung Quốc phát hiện 'bí quyết' dùng tia laser chống tên lửa siêu thanh hiệu quả

Theo SCMP, trên đây là kết quả mà một nhóm các kỹ sư và nhà khoa học quốc phòng hàng không vũ trụ đến từ Bắc Kinh (Trung Quốc) nghiên cứu và phát hiện, sau khi tiến hành các bài kiểm tra trong hầm gió để kiểm tra kịch bản tên lửa siêu thanh bị bắn trúng tia laser.

Khi mật độ công suất của tia đạt đến 1 kW/cm2, nó gây ra hiện tượng bong tróc đáng kể lớp phủ trên bề mặt tên lửa. Lớp phủ đặc biệt này chính là thứ tạo nên lợi thế cho vũ khí siêu thanh của Trung Quốc. Nếu không có nó, chúng sẽ dễ bị quá nhiệt, mất ổn định hoặc thậm chí nứt vỡ giữa hành trình.

Tuy nhiên, vấn đề ở đây là khi các nhà khoa học tăng gấp đôi mật độ công suất của tia laser, diện tích bong tróc của tên lửa siêu thanh lại giảm đi.

"Dưới tác động của luồng khí siêu thanh, lớp phủ chịu nhiều thiệt hại hơn khi bị trúng tia laser có công suất thấp hơn", nhóm nghiên cứu cho biết trong một bài báo được bình duyệt đăng trên tạp chí học thuật Trung Quốc Physics of Gases.

Nghiên cứu được thực hiện bởi nhóm do kỹ sư cấp cao Lin Jian của Viện Khí động học Hàng không Vũ trụ Trung Quốc dẫn đầu. Viện đặt tại thủ đô Bắc Kinh, trực thuộc Tập đoàn Khoa học Công nghệ Hàng không Vũ trụ Trung Quốc (CASC), nhà thầu quốc phòng hàng không vũ trụ lớn nhất của nước này.

Viện này được thành lập vào năm 1956 bởi Qian Xuesen, cha đẻ của ngành hàng không vũ trụ Trung Quốc, và là một trong những viện nghiên cứu và phát triển chính của vũ khí siêu thanh ở Trung Quốc.

Cuộc tranh luận về tính khả thi của laser khi được dùng đối phó với vũ khí siêu thanh vẫn đang diễn ra sôi nổi. Những người tán đồng cho rằng laser có chi phí vận hành thấp và có thể di chuyển gần bằng tốc độ ánh sáng trong khí quyển, khiến chúng trở thành một trong những phương pháp tốt nhất để chống lại mối đe dọa từ vũ khí siêu thanh.

Tuy nhiên, những người phản đối cho rằng công nghệ laser hiện tại tạo ra không đủ mạnh và có tầm bắn hạn chế, gặp khó trong việc gây sát thương hiệu quả cho tên lửa đang bay tới trong khung thời gian giới hạn.

Theo các nhà khoa học, những nghiên cứu trước đây không mô phỏng chính xác các điều kiện của vũ khí siêu thanh khi bay trong khí quyển, trong đó “không khí luôn đóng vai trò như một làm mát”.

"Ở môi trường bay thực tế, phương tiện bay sẽ nóng lên", nhóm nghiên cứu lưu ý.

Nghiên cứu hiện tại cũng chưa tính đến tác động qua lại của quá trình đốt cháy trong không khí.

Lin và các đồng nghiệp cho biết: “Việc phá hủy vật liệu tên lửa bằng tia laser chắc chắn sẽ làm thay đổi cấu trúc của trường luồng khí và cơ chế tương ứng của luồng khí đối với vật liệu cũng sẽ thay đổi”.

Trong các thí nghiệm hầm gió mới, nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng vật liệu bị bay hơi dưới tác động của laser tạo thành một cấu trúc dòng nhiễu loạn rất phức tạp trong luồng khí Mach 6 và biến thành một sóng xung hình giọt nước trên bề mặt của vật thể bay.

Dưới tác động của chùm tia công suất cao 2 kW/cm2, lớp phủ có thể bị đốt cháy trong một giây, sau đó hư hỏng do cháy lan sang vật liệu kim loại bên dưới.

Trong khi đó, ở mật độ công suất thấp hơn là 1kw/cm2, tia laser không đủ để gây hư hỏng cho kim loại nền, nhưng hiện tượng khuếch tán năng lượng rất rõ ràng, khiến lớp phủ bong tróc nhiều hơn.

Theo quan điểm thông thường, lớp vỏ bao phủ vũ khí siêu thanh có thể chịu được mức nhiệt lên tới hàng nghìn độ C, giúp chúng có thể chống chịu được trong các cuộc tấn công bằng laser. Nhóm nghiên cứu đánh giá quan điểm này chỉ đúng trong điều kiện tĩnh, vì tia laser mật độ năng lượng thấp hơn không thể gây ra bất kỳ thiệt hại nào cho lớp phủ.

Tuy nhiên, khi tên lửa di chuyển với tốc độ cao, không khí nóng sẽ góp phần thúc đẩy quá trình đốt cháy, “khiến lớp phủ phía trước nhanh chóng bong tróc hơn”, các nhà nghiên cứu lưu ý.

Trước đây, các vũ khí laser thường được phát triển và tập trung tấn công phần thân của các mục tiêu. Tuy nhiên, với phát hiện mới của nhóm ông Lin, họ có thể "mở rộng phạm vi tấn công cho các loại vũ khí laser này".

Thí nghiệm này cũng làm nổi bật những thách thức khi ứng dụng laser để đối phó với vũ khí siêu thanh của Trung Quốc.

Trong cuộc thử nghiệm năm 2020 do quân đội Mỹ thực hiện, vũ khí laser có mật độ công suất 150 kW mất tới 15 giây để bắn hạ một máy bay không người lái nhỏ tốc độ thấp. Trong khoảng thời gian đó, một tên lửa siêu thanh có thể di chuyển ít nhất 30 km, khiến việc đối phó với tên lửa siêu thanh bằng laser cũng khó khăn hơn.

Theo tính toán của các nhà khoa học, các vũ khí laser loại megawatt được phát triển ở Mỹ hiện nay chỉ có thể tạo ra các đốm sáng trên mục tiêu - và đó là với mật độ năng lượng hàng trăm watt trên mỗi cm vuông. Để gây sát thương cho mục tiêu ở khoảng cách xa, công suất laser có thể cần phải tăng lên mức gigawatt.

Ngay cả khi vũ khí laser trong tương lai đạt được mức công suất này, các nhà khoa học và kỹ sư phát triển vũ khí siêu thanh vẫn có thể giảm thiểu rủi ro bằng cách cải tiến vật liệu phủ hoặc thiết kế tên lửa có thể xoay phần thân khi bay.