Giải thích công nghệ có thể 'phá hủy' khả năng tàng hình của tàu ngầm: Công nghệ tiên tiến nhất thế giới?

Áp dụng công nghệ hiện đại nhất trong thời đại của chúng ta liệu có thể khiến tàu ngầm mất khả năng tàng hình không?

TÀU NGẦM ĐƯỢC ĐÁNH GIÁ CAO CHỦ YẾU NHỜ KHẢ NĂNG TÀNG HÌNH DƯỚI NƯỚC.Đảm bảo rằng tàu ngầm có thể 'tồn tại' sau cuộc tấn công tên lửa đầu tiên trong một cuộc chiến tranh hạt nhân và vì vậy có thể phản ứng bằng cách phóng tên lửa trong cuộc tấn công thứ hai là yếu tố chính của chiến lược răn đe được gọi là đảm bảo hủy diệt lẫn nhau.

Trong suốt gần một thế kỷ, các kỹ sư hải quân đã nỗ lực phát triển các tàu ngầm nhanh hơn, yên tĩnh hơn. Đồng thời, họ cũng làm việc chăm chỉ để cải thiện một loạt các radar, sonar và các công nghệ khác nhằm phát hiện, xác định mục tiêu và loại bỏ tàu ngầm của đối thủ.

Cân nhắc dường như thay đổi với sự xuất hiện của các tàu ngầm chạy bằng năng lượng hạt nhân vào những năm 1960.

Trong một nghiên cứu năm 2015 của Trung tâm Đánh giá Chiến lược và Ngân sách (Mỹ), Bryan Clark - một chuyên gia hải quân hiện là thành viên của Viện Hudson, đã lưu ý rằng khả năng lặn lâu dài trong nước của những chiếc tàu ngầm này khiến chúng 'gần như không thể bị phát hiện bằng radar và sonar'.

Tuy nhiên, ngay cả những tàu ngầm tàng hình này cũng phát ra những tiếng động tinh tế, tần số rất thấp, và có thể bị phát hiện từ xa bởi mạng lưới các cảm biến thủy âm dưới đáy biển. Và bây giờ 'trò chơi trốn tìm tàu ngầm' có thể đang tiến gần đến thời điểm mà tàu ngầm không thể tránh khỏi sự phát hiện từ các công nghệ hiện đại.

Theo nghiên cứu của Trường An ninh Quốc gia tại Đại học Quốc gia Úc, ở Canberra, công nghệ phát hiện tàu ngầm siêu nhạy có thể sớm nhất sẽ xuất hiện vào năm 2050.

Thời điểm này rất quan trọng vì chi phí lớn cần thiết để thiết kế và sản xuất một chiếc tàu ngầm phải kéo dài ít nhất 60 năm. Một tàu ngầm hoạt động ngày nay sẽ tiếp tục phục vụ cho đến năm 2082!

Các tàu ngầm chạy bằng năng lượng hạt nhân, ví dụ như tàu ngầm tấn công nhanh lớp Virginia của Hải quân Mỹ, mỗi chiếc có giá khoảng 2,8 tỷ USD - theo Văn phòng Ngân sách của Quốc hội Mỹ. Và đó chỉ là giá mua; tổng chi phí vòng đời của tàu ngầm tên lửa đạn đạo lớp Columbia mới được ước tính vượt quá 395 tỷ USD.

Hai vấn đề quan trọng bao gồm: (1) phát hiện tàu ngầm của các quốc gia đối thủ và (2) bảo vệ tàu ngầm của chính mình khỏi bị phát hiện, và tất nhiên các chi tiết kỹ thuật phải được bảo mật chặt chẽ.

Nhiều chuyên gia hải quân đang suy đoán về các công nghệ cảm biến có thể được kết hợp với các phương pháp Trí tuệ Nhân tạo (AI) hiện đại để vô hiệu hóa khả năng tàng hình của tàu ngầm.

Rose Gottemoeller, cựu Phó Tổng Thư ký NATO, cảnh báo rằng 'khả năng tàng hình của tàu ngầm sẽ khó duy trì, vì công nghệ sở hữu khả năng cảm nhận mọi loại, ở nhiều bước sóng, trên và trong nước đang trở nên phổ biến hơn'.

CÁC CÔNG NGHỆ CÓ THỂ 'TIẾU DIỆT' KHẢ NĂNG TÀNG HÌNH CỦA TÀU NGẦM

Các công nghệ cảm biến để phát hiện tàu ngầm ngày nay không chỉ đơn giản là nghe thấy tàu ngầm để xác định vị trí chính xác của chúng thông qua nhiều kỹ thuật phi âm thanh - mà giờ đây, tàu ngầm có thể bị phát hiện thông qua lượng bức xạ và hóa chất nhỏ mà chúng phát ra, qua những nhiễu loạn nhỏ trong từ trường Trái Đất và qua ánh sáng phản xạ từ các xung laser hoặc đèn LED.

Tất cả các phương pháp này đều cố gắng phát hiện sự bất thường trong môi trường tự nhiên, được thể hiện trong các mô hình phức tạp về điều kiện cơ bản đã phát triển trong thập kỷ qua, một phần nhờ vào tiến bộ của Định luật Moore trong khả năng tính toán.

Theo các chuyên gia tại Trung tâm Nghiên cứu Chiến lược và Quốc tế, ở Washington, D.C. (Mỹ), có 2 phương pháp đáng chú ý, bao gồm: (1) Cảm biến Lidar truyền các xung laser qua nước để tạo ra bản quét 3D chính xác cao về các vật thể; (2) Thiết bị phát hiện dị thường từ tính (MAD) theo dõi từ trường của Trái Đất và có thể phát hiện ra những nhiễu động tinh vi do vỏ kim loại của một tàu ngầm chìm dưới nước gây ra.

Tuy nhiên, cả hai cảm biến đều có nhược điểm.

MAD chỉ hoạt động ở độ cao thấp hoặc dưới nước. Thường không đủ nhạy để nhận ra những nhiễu động do tàu ngầm gây ra trong số nhiều thay đổi tinh vi khác của trường điện từ dưới đại dương.

Cảm biến Lidar có phạm vi và độ phân giải tốt hơn và có thể được lắp đặt trên vệ tinh, nhưng nó tiêu thụ rất nhiều điện năng — một thiết bị di động tiêu chuẩn với phạm vi vài trăm mét có thể đốt cháy 25 watt. Chưa kể, cảm biến Lidar cũng rất đắt, đặc biệt là khi hoạt động trong không gian. Vào năm 2018, NASA đã phóng một vệ tinh với công nghệ hình ảnh laser để theo dõi những thay đổi trên bề mặt Trái Đất - đặc biệt là những thay đổi trong các mô hình trên bề mặt đại dương. Vệ tinh này trị giá hơn 1 tỷ USD!

Ngoài ra, có một cách để giải quyết nhu cầu về vị trí chính xác là làm cho các cảm biến di động. Các dàn máy bay không người lái dưới nước có thể làm được điều đó, đó là lý do tại sao một số chuyên gia đã đề xuất chúng là có khả năng chống tàu ngầm tối thượng.

Chuyên gia hải quân MỹBryan Clark cho biết Hải quân Mỹ đang nghiên cứu một máy bay không người lái có thể chạy trong 90 ngày. Máy bay không người lái hiện cũng được trang bị các cảm biến hóa học, quang học và địa từ. Chưa kể, máy bay không người lái dưới nước được kết nối mạng, có thể hoạt động cùng với máy bay không người lái trên không, có thể hữu ích để không chỉ phát hiện tàu ngầm mà còn tiêu diệt chúng. Đó là lý do tại sao một số quân đội đang đầu tư rất nhiều vào chúng.

Đơn cử, Hải quân Trung Quốc đã đầu tư vào một máy bay không người lái dưới đáy biển giống như cá được gọi là Robo-Shark - được thiết kế đặc biệt để săn tàu ngầm.

Robo-Shark, một tàu lặn dài 2,2 mét do công ty Boya Gongdao Robot Technology của Bắc Kinh (Trung Quốc) chế tạo, được cho là có khả năng giám sát dưới nước và các hoạt động chống tàu ngầm không xác định. Công ty cho biết Robo-Shark di chuyển với tốc độ 5 mét/giây bằng cách sử dụng cấu trúc ba khớp để vẫy vây đuôi, tạo ra ít tiếng ồn hơn so với một cánh quạt tiêu chuẩn.

Trong khi đó, Hải quân Mỹ đang phát triển công nghệ tấn công phương tiện bay không người lái chi phí thấp để thực hiện các nhiệm vụ giám sát. Mỗi chiếc máy bay không người lái Locust nặng khoảng 6 kg, có giá 15.000 USD và có thể được trang bị cảm biến MAD. Nó có thể lướt xuống thấp trên bề mặt đại dương để phát hiện các tín hiệu dưới nước.

Chuẩn đô đốc đã nghỉ hưu John Gower, cựu chỉ huy tàu ngầm của Hải quân Hoàng gia Vương quốc Anh, lại có quan điểm khác. Ông cho rằng, máy bay không người lái dưới nước là 'sự đổi mới ít có khả năng nhất để tạo ra sự khác biệt trong việc phát hiện khả năng tàng hình của tàu ngầm'.

Thay vào đó, có một phương tiện phát hiện tàu ngầm mạnh mẽ hơn nằm ở 'vùng phủ sóng liên tục của bề mặt Trái Đất bởi các vệ tinh thương mại'. Hơn 2.800 vệ tinh trong số này đã ở trên quỹ đạo. Chúng được trang bị một loạt các công nghệ cảm biến, bao gồm radar khẩu độ tổng hợp (SAR), quét cảnh xuống bên dưới trong khi đang di chuyển ở khoảng cách rất xa.

Các vệ tinh thương mại được trang bị SAR và các công cụ hình ảnh khác hiện đang đạt đến độ phân giải có thể cạnh tranh với vệ tinh của chính phủ và cung cấp khả năng tiếp cận khách hàng với mức giá cực kỳ phải chăng.

Jeffrey Lewis, Giám đốc Chương trình Không phổ biến vũ khí hạt nhân Đông Á tại Trung tâm Nghiên cứu Không phổ biến vũ khí hạt nhân James Martin, thường xuyên sử dụng hình ảnh vệ tinh trong công việc của mình để theo dõi các diễn biến hạt nhân. Nhưng theo dõi tàu ngầm là một vấn đề khác. 'Mặc dù đây là một công nghệ thương mại có sẵn, nhưng ngày nay chúng ta vẫn không thấy tàu ngầm trong thời gian thực. Ngay cả khi bạn xác định vị trí tàu ngầm trong thời gian thực, 10 phút sau, rất khó để tìm lại'.

TRÍ TUỆ NHÂN TẠO SẼ LÀM TỐT HƠN?

Mặc dù các phương pháp cảm biến mới này có khả năng làm cho tàu ngầm dễ bị phát hiện hơn, nhưng không phương pháp nào trong số chúng có thể tự mình thực hiện công việc. ĐIỀU có thể khiến chúng hoạt động cùng nhau là công nghệ hiện đại bậc nhất trong thời đại chúng ta: TRÍ TUỆ NHÂN TẠO (AI).

Rose Gottemoeller, cựu Phó Tổng thư ký NATO nói: 'Khi chúng ta nhìn thấy tiềm năng ngày càng lớn của các khả năng cảm biến phổ biến kết hợp với sức mạnh của phân tích dữ liệu lớn, điều tất yếu dẫn đến câu hỏi là: Liệu giờ có khả thi không?'

Khác với phần mềm truyền thống - cần phải được lập trình trước, chiến lược học máy (machine learning) ở đây, được gọi là học sâu (deep learning), có khả năng tìm thấy các mẫu trong dữ liệu mà không cần sự trợ giúp từ bên ngoài.

Chỉ trong năm 2021, chương trình AlphaFold của DeepMind (thuộc Google) đã đạt được một bước đột phá trong việc dự đoán cách các axit amin gấp lại thành protein, giúp các nhà khoa học có thể xác định cấu trúc của 98,5% protein của con người. Các nghiên cứu trước đó trong các trò chơi, đặc biệt là cờ vây và cờ vua, cho thấy rằng học sâu có thể vượt qua những kỹ thuật phần mềm cũ tốt nhất, ngay cả khi chạy trên phần cứng không nhanh hơn.

Để AI hoạt động trong việc phát hiện tàu ngầm, cần vượt qua một số thách thức kỹ thuật.

Thách thức đầu tiên là việc đào tạo thuật toán, bao gồm thu thập khối lượng lớn và nhiều loại dữ liệu cảm biến từ vùng phủ sóng vệ tinh trên bề mặt đại dương và thu thập thường xuyên dưới nước ở các vị trí chiến lược.

Sử dụng dữ liệu như vậy, AI có thể thiết lập một mô hình chi tiết về các điều kiện cơ bản, sau đó cung cấp dữ liệu mới vào mô hình để tìm ra những điểm bất thường. Việc kiểm tra tự động như vậy là khả năng nhất để phát hiện sự hiện diện của tàu ngầm ở bất kỳ đâu trên đại dương và dự đoán vị trí dựa trên các kiểu vận chuyển trong quá khứ.

Thách thức thứ hai là thu thập, truyền và xử lý khối lượng lớn dữ liệu trong thời gian thực. Nhiệm vụ đó sẽ đòi hỏi nhiều khả năng tính toán hơn chúng ta hiện có, cả trên nền tảng thu thập cố định và di động.

Sylvia Mishra, một sĩ quan hạt nhân công nghệ mới tại Mạng lưới Lãnh đạo Châu Âu, một tổ chức tư vấn có trụ sở tại London (Anh), nói rằng bà ấy 'quan ngại nhiều hơn về các vấn đề dưới đáy biển'.

'Cho đến gần đây, sự di chuyển dưới các đại dương là mục tiêu của các chính phủ. Tuy nhiên, hiện nay, có một ngành công nghiệp đang phát triển dưới đáy biển. Đơn cử, các công ty đang đặt nhiều cáp thông tin liên lạc dưới nước, điều này có thể dẫn đến tắc nghẽn nhiều hơn do có nhiều phương tiện kiểm tra dưới nước và dẫn đến khả năng xảy ra nhầm lẫn' - Sylvia Mishra cho biết.

Sự nhầm lẫn có thể bắt nguồn từ thực tế rằng máy bay không người lái, không giống như tàu nổi, không mang cờ quốc gia, và do đó quyền sở hữu của chúng có thể không rõ ràng. Sự không chắc chắn này, cùng với khả năng máy bay không người lái cũng có thể mang theo trọng tải gây chết người, làm tăng nguy cơ lực lượng hải quân có thể coi một máy bay không người lái thương mại vô hại là thù địch.

Sylvia Mishra nói: 'Bất kỳ hành động nào khiến tài sản chiến lược của đối thủ gặp rủi ro đều có thể tạo ra những điểm tiếp xúc mới cho xung đột và làm trầm trọng thêm nguy cơ chiến tranh'.

Với tầm quan trọng chiến lược của khả năng tàng hình tàu ngầm, Chuẩn đô đốc đã nghỉ hưu John Gower đặt câu hỏi: 'Tại sao bất kỳ quốc gia nào cũng muốn phát hiện và theo dõi tàu ngầm? - Đó chỉ là điều bạn phải làm nếu bạn muốn khiến một cường quốc vũ trang hạt nhân lo lắng'.

Nằm trong kế hoạch hiện đại hóa hạt nhân, Mỹ đã bắt đầu thay thế toàn bộ hạm đội gồm 14 tàu ngầm tên lửa đạn đạo lớp Ohio bằng các tàu lớp Columbia mới. Chương trình thay thế dự kiến sẽ tiêu tốn hơn 128 tỷ USD để mua lại và 267 tỷ USD trong toàn bộ vòng đời của chúng.

Các quan chức chính phủ Mỹ và các chuyên gia biện minh cho chi phí đắt đỏ của những chiếc tàu ngầm này là do vai trò quan trọng của chúng trong việc tăng cường khả năng răn đe hạt nhân thông qua khả năng bất khả xâm phạm của đội tàu ngầm.

'Để bảo vệ tính tàng hình của tàu ngầm, cần phải có sự sáng tạo trong tư duy' - Sylvia Mishra kết luận.