Hạm đội Thái Bình Dương thông báo, một tàu chiến của Hải quân Mỹ vừa thử nghiệm thành công vũ khí laser năng lượng cao có thể phá hủy máy bay đang bay.
Hạm đội Thái Bình Dương của Mỹ (23/5) công bố hình ảnh và video cho thấy tàu vận tải đổ bộ USS Portland lần đầu tiên áp dụng laser năng lượng cao ở cấp độ hệ thống để vô hiệu hóa một chiếc máy bay không người lái (UAV). Hình ảnh và video clip ngắn cho thấy tia laser khởi phát từ bong tàu chiến Portland và drone bốc cháy. Hạm trưởng Portland Karrey Sanders cho biết, “bằng cách tiến hành các thử nghiệm tiên tiến trên biển chống lại UAV và tàu thuyền cỡ nhỏ, chúng tôi sẽ thu được thông tin quý giá về năng lực của LWSD ở thể rắn chống lại các mối đe dọa tiềm tàng. Với năng lực tiên tiến mới nhất này, chúng tôi sẽ định nghĩa lại chiến tranh trên biển”; nhấn mạnh việc Hải quân phát triển DEW mới như LWSD đem lại lợi ích ngay lập tức cho chiến binh và mang đến cho chỉ huy thêm không gian quyết định và lựa chọn phản ứng. Tuy nhiên, Hải quân Mỹ không tiết lộ vị trí thử nghiệm trình diễn hệ thống vũ khí laser (LWSD), chỉ nói rằng, thử nghiệm diễn ra ở Thái Bình Dương hôm 16/5.
Bên cạnh đsó, sức mạnh của vũ khí laser mới không được tiết lộ. Tuy nhiên, theo một báo cáo của Viện Nghiên cứu chiến lược quốc tế của Mỹ năm 2018, đó là loại laser có công suất 150 kW. Hiện Bộ Quốc phòng Mỹ đang hoàn tất các điều khoản hợp đồng cuối cùng để nhà thầu có thể sản xuất được vũ khí laser công suất 300 kW vào năm 2022, công suất 500 kW vào năm 2024, đủ mạnh để phá hủy tên lửa hành trình. Ông Thomas Karr, phó giám đốc phụ trách lĩnh vực laser và vi sóng năng lượng cao thuộc bộ phận Nghiên cứu & Phát triển của Lầu Năm Góc cho biết, Mỹ đang trong tiến trình đàm phán hợp đồng với 3 hãng khác nhau với 3 ý tưởng laser chạy điện khác nhau.
Theo giới chuyên gia, các vũ khí laser năng lượng cao phá hủy mục tiêu bằng cách đốt nóng bề mặt mục tiêu tới mức làm cho cấu trúc bị suy giảm đi và hư hỏng hoặc đốt cháy bề mặt mục tiêu để phá hủy những thành phần và phân hệ quan trọng của mục tiêu. Các vũ khí laser còn được sử dụng để đánh vào vật liệu chứa năng lượng trong mục tiêu và gây ra sự kích nổ ở mức độ thấp. Chúng cũng có thể được sử dụng một cách hiệu quả để chống các xen xơ theo nhiều cách khác nhau, bao gồm cả hủy diệt mềm (soft-kill) bên trong, khiến cho các xen xơ bị lóa nhưng có thể hồi phục; hủy diệt cứng (hard kill) bên trong, khiến cho các xen xơ bị lóa không thể khôi phục được; hủy diệt cứng bên ngoài, khiến cho các xen xơ bị phá hủy về mặt vật lý bởi năng lượng tác động.
Các vũ khí laser được xem là có một số ưu thế. Ít nhất về lý thuyết, chúng không có mối nguy hiểm của đạn dược, không lo ngại về tiêu hao đạn; giao chiến và chuyển đổi mục tiêu nhanh, tác dụng có thể điều chỉnh được và đảm bảo chính xác; và tác động lên mục tiêu nhanh.
Mặc dù những ưu thế về lý thuyết đã được nhận biết một cách rộng rãi, nhưng vũ khí laser năng lượng cao tồn tại một số khó khăn như khoảng không gian, khối lượng, nguồn điện và sự an toàn. Tính chất truyền lan vật lý đã tỏ ra là một thách thức lâu dài, nếu như muốn vũ khí laser hội tụ chính xác và dừng lại lâu tại một điểm xác định trên mục tiêu. Bài toán điểm ngắm còn phức tạp hơn nữa, bởi bản chất vật lý phức tạp và biến hóa của môi trường biển ẩm và mặn. Các tia laser còn bị tổn hại do nhiệt, xảy ra khi chùm tia laser được chiếu ra theo cùng một hướng trong một thời điểm nhất định đốt nóng không khí khi nó đi qua, khiến cho chùm tia bị phân tán và không còn hội tụ. Sự ăn mòn, nhiễm độc và sự che chắn cửa sổ quang trên chính hệ thống vũ khí, bởi hơi nước mặn và bụi cũng là những trở ngại, bởi vì luồng xoáy khí quyền dẫn đến các điều kiện thời tiết và môi trường thay đổi. Ngoài ra, việc tích hợp vào các phương tiện mang hải quân đặt ra những nhu cầu mới đối với cách bố trí nguồn phát và phân phối điện của phương tiện mang chủ, cùng với những nhu cầu kèm theo về các hệ thống quản lý nhiệt và làm mát. Tích hợp vào hệ thống chiến đấu rộng hơn cũng phải cần được xử lý. Tóm lại, cần phải tính đến những thực tế hoạt động về mặt sức khỏe và an toàn, quy tắc giao chiến và tính sát thương tiềm tàng.
Mỹ hiện là một trong những nước dần đầu về ứng dụng vũ khí laser trang bị cho tàu chiến. Vũ khí laser rất cuốn hút Hải quân Mỹ bởi vì những vũ khí này có chi phí cho mỗi phát bắn chưa đến 1 đô la, được xem là phương tiện vũ khí đạt hiệu quả chi phí cao để đối phó với những mối đe dọa không cân xứng giá trị thấp. So sánh với các vũ khí phòng thủ diệt ‘cứng’/phá hủy trang bị thông thường khác, như pháo và tên lửa có điều khiển, laser đem lại cơ số đạn gần như không giới hạn, chỉ tùy thuộc vào nguồn điện và chế độ làm mát. Các vũ khí laser năng lượng cao (HEL), do đó, có thể bổ sung cho các vũ khí động năng đạt hiệu quả kinh tế. Các laser có khả tạo ra sự phản ứng có kiểm soát và dần từng bước – mở rộng từ những lựa chọn phi sát thương như làm lóa mắt cho đến gây ra những ảnh hưởng đối với vật tư trang bị và phá hủy mục tiêu – phù hợp với các quy tắc giao chiến đặt ra.
Những nỗ lực khoa học và công nghệ về vũ khí laser đã có từ những năm 1960. Khi đó, Bộ Quốc phòng Mỹ, hiểu rõ được ảnh hưởng làm thay đổi thế trận tiềm tàng của vũ khí năng lượng định hướng, đã bắt đầu đầu tư cho nghiên cứu mang tính khai phá. Mặc dù, các khái niệm laser năng lượng cao ban đầu đều tập trung vào công nghệ laser khí động CO2, nhưng ngay sau đó sự chú ý đã chuyển sang các laser hóa học D2Cl sóng mang (continuous wave) trên cơ sở những laser này có thể điều chỉnh được tới mức công suất cao ở các bước sóng hồng ngoại giữa, cho phép truyền lan đi xa hơn, tốt hơn trong điều kiện khí quyển trên biển. Nỗ lực đầu tiên đối với thiết bị trình diễn thí nghiệm là Thiết bị chế thử laser hóa học tiên tiến Hải quân (NACL) do hãng TRW chế tạo, đi kèm với thiết bị đầu bám/thiết bị chỉ điểm hải quân (NPT) do hãng Hughes chế tạo trong vai trò của thiết bị điều khiển chùm tia. Tháng 3/1978, sự kết hợp của 2 thiết bị NACL và NPT đã thành công trong thử nghiệm bắn rơi một tên lửa TOW (đang bay ở tầng thấp, vận tốc cao và trên quỹ đạo bay cắt ngang qua).
Cuối những năm 1970, Hải quân Mỹ đã đầu tư vào thiết bị trình diễn laser năng lượng cao HEL D2Cl cỡ Mgw được biết đến là thiết bị laser hóa học tiên tiến dải hồng ngoại giữa (MIRACL). Hãng TRW chịu trách nhiệm chính về phát triển hệ thống, còn hãng Hughes là chủ thầu chính về thiết bị định hướng chùm tia SeaLite (SeaLite Beam Director). Thiết bị MIRACL và thiết bị định hướng chùm tia SeaLite đã được lắp đặt và tích hợp tại cơ sở kiểm nghiệm của trường thử tên lửa White Sand vào giữa những năm 1980 và được sử dụng cho các thí nghiệm của Bộ Quốc phòng Mỹ. Các hoạt động kiểm nghiệm hệ thống gồm có: phá hủy một bia bay không người lái BQM-34 Vandal bay ngang qua vào năm 1989. Tuy nhiên, một thử nghiệm chống mục tiêu tiếp cận gần đã không thành công, và sau đó hải quân Mỹ đã kết luận rằng sự rối loạn về nhiệt vẫn là một trở ngại, chưa thể khắc phục được. Họ cũng quyết định laser hóa học như loại MIRACL là không thích hợp cho sử dụng trên tàu hải quân, bởi chúng phụ thuộc vào các hóa chất có độc tính cao và gây ra những luồng ánh sáng nguy hiểm.
Những mối quan tâm của Hải quân Mỹ đến các vũ khí laser lại bùng lên vào những năm 1990, và lộ trình vũ khí laser năng lượng cao mới của hải quân đã được phòng Nghiên cứu Dahlgren của Trung tâm tác chiến mặt nước Hải quân Mỹ (NSWC) phổ biến để định hướng phát triển. Lộ trình đặt ra 6 điểm đột phá cần lần lượt đạt được gồm: các yêu cầu hoạt động; tính sát thương của laser; sự truyền lan trong khí quyển; bám mục tiêu; tích hợp lên tàu và cuối cùng phát triển/trình diễn hệ thống laser. Vào giữa những năm 1990, Hải quân Mỹ đã bị choáng ngợp bởi công nghệ laser điện tử tự do (FFL). Một tổ hợp laser điện tử tự do (FFL) có thể gia tốc các điện tử (electron) tới gần vận tốc ánh sáng, và sau đó biến đổi năng lượng của những điện tử này thành ánh sáng khi chúng đi qua một từ trường biến thiên. Các nhà khoa học xem laser điện tử tự do, về dài hạn, có thể đem lại tiềm năng tốt nhất cho các ứng dụng vũ khí trên biển tương lai bởi vì, không giống như các laser khác, một tổ hợp FFL cho phép hoạt động ở các bước sóng chọn lọc nhằm tối ưu năng lượng chùm tia khi truyền qua môi trường khí quyển biển. Công nghệ này sẽ cho phép một vũ khí laser năng lượng cao HEL được tinh chỉnh đến bước sóng thích hợp nhất, phù hợp với môi trường truyền lan.
Tuy nhiên, bất lợi căn bản của một tổ hợp laser FFL là cơ sở bảo đảm hậu cần kỹ thuật lớn. Do vậy, trong thập kỷ qua, trọng tâm chính của nổ lực nghiên cứu đã chuyển sang các laser bán dẫn/thể rắn. Mặc dù, laser bán dẫn tạo ra công suất thấp hơn nhiều so với laser hóa học và không có khả năng tinh chỉnh như laser FFL, nhưng, để vận hành, laser bán dẫn chỉ đòi hỏi điện năng và làm mát. Sự thay đổi này phản ánh độ chín lớn hơn và khả năng sẵn sàng của công nghệ laser bán dẫn thương mại, điều này cũng hứa hẹn cho phép đưa vào hoạt động các vũ khí laser ứng dụng thực tế và giá cả phải chăng nhanh hơn.
Tiềm năng của công nghệ laser bán dẫn đã được minh chứng vào năm 2011 bằng Chương trình trình diễn laser trên biển (MLD) của Văn phòng nghiên cứu hải quân (ONR). Được lắp đặt trên tàu phương tiện mang thử nghiệm của tàu thử nghiệm tự vệ (SDTS) mẫu chế thử laser trình diễn trên biển (MLD) bán dẫn đã giao chiến thành công và vô hiệu hóa một tàu mục tiêu nhỏ trong các đợt thử nghiệm tại đảo San Nicolas, bang Ca li phoóc nia. Sự kiện này đánh dấu, lần đầu tiên một thiết bị laser HEL đã được đưa lên tàu hải quân, được tàu cấp điện và được dùng để chống mục tiêu ở một khoảng cách xa trong môi trường biển. Những ứng dụng khác gồm tích hợp công cụ laser MLD với hệ thống ra đa và dẫn đường của tàu, và bắn laser điện từ một phương tiện mang di động trên biển trong môi trường ẩm.
Thành công tiếp theo của chương trình tổ hợp vũ khí laser (LaWS), mà đỉnh cao là đợt triển khai dự án laser bán dẫn có khả năng phản ứng nhanh (SSL-QRC) đang diễn ra, đã khẳng định niềm tin của Hải quân Mỹ đặt vào công nghệ laser bán dẫn. Đáng chú ý là mẫu chế thử tổ hợp vũ khí laser phần lớn được phát triển bởi ngân quỹ riêng của Cục các hệ thống trên biển hải quân Mỹ (NAVSEA), đặc biệt là Văn phòng chương trình hệ thống vũ khí điện và năng lượng định hướng (PMS 405), Văn phòng tác chiến năng lượng định hướng Phòng nghiên cứu NSWC Dahlgren và Văn phòng triển khai chương trình Các hệ thống tác chiến liên hợp. Ngoài ra, Văn phòng nghiên cứu Hải quân (ORN), Phòng thí nghiệm nghiên cứu Hải quân (NRL) và một số đối tác công nghiệp khác cũng tham gia hỗ trợ. Tổ hợp vũ khí laser (LaWS) đã được chế tạo mức chi phí tương đối thấp – Theo thông báo từ Hải quân Mỹ dự án được đầu tư khoảng 40 triệu đô la – nhờ sử dụng các phần cứng hiện có hoặc các phân hệ thương mại có sẵn ở mọi bộ phận có thể. Tuy nhiên, một số thành phần như bộ kết hợp chùm tia và phần lớn phần mềm hệ thống cần thiết cho hoạt động và bám mục tiêu, đều phải thiết kế, chế tạo và kiểm tra đặc biệt. Chính nhờ sử dụng một cách cải tiến một số thiết bị laser sợi quang (fibre) được kết hợp một cách ‘rời rạc/riêng rẽ’ (‘incoherently’) đã cho phép Hải quân Mỹ tiến bộ nhanh và không tốn kém trong phát triển tổ hợp vũ khí laser LaWS đạt đến thời điểm đưa vào hoạt động thực tế trên biển hiện nay. Tổ hợp vũ khí mẫu chế thử sử dụng 6 thiết bị laser sợi quang 5,4 kW riêng rẽ, thay vì hợp lại thành một chùm tia duy nhất, để chiếu lên mục tiêu (do vậy chúng kết hợp một cách rời rạc/riêng rẽ). Hoạt động này được thực hiện qua một bộ kết hợp chùm tia do Phòng thí nghiệm nghiên cứu Hải quân (NRL), sử dụng các gương điều chỉnh tia một cách riêng rẽ, để ngắm vào cùng một điểm trên mục tiêu.
Tổ hợp vũ khí laser bắn/chiếu tia thông qua bộ điều khiển tia được đặt trên giá thiết bị bám KINETO K433, cùng với một loạt các xen xơ quang điện tử lắp kèm, hỗ trợ cho nhận dạng, bám, và đo cự ly mục tiêu; cụ thể là camera hồng ngoại bước sóng trung dùng để bám sơ bộ; máy đo xa laser cung cấp tham số đo cự ly chính xác nhằm hội tụ chùm tia; một kính tiềm vọng độ phân giải cao 50 cm lắp trên giá đỡ quang của mặt mở chính để bám mục tiêu chính xác; và một camera truyền hình để đánh giá thiệt hại sau đòn đánh.
Việc điều khiển tổ hợp vũ khí laser được thực hiện bởi một trắc thủ, thông qua bộ điều khiển cầm tay, tương tự như thiết bị điều khiển của trò chơi điện tử và được đặt tại bàn điều khiển có 3 màn hình bên dưới boong tàu. Một hệ thống an toàn tranh va chạm dự báo trước kết hợp do Phòng nghiên cứu NSWC Dahlgren phát triển, được tích hợp để giải quyết xung đột hoạt động của hệ thống laser với các xen xơ và phương tiện mang quân nhà.
Hiện tổ hợp vũ khí LaWS đã được lắp đặt lên tàu Ponce vào tháng 8/2014; gói khí tài được đóng trong hộp được lắp đặt lên sân boong cầu tàu, còn thiết bị định hướng chùm tia được bố trí bên trong không gian kín chống chịu được điều kiện thời tiết sẽ mở ra và thu vào trước khi hoạt động. Cục NAVSEA đã lắp đặt thêm một tổ máy phát điện diezenl 500 kW lên tàu, cùng với các hệ thống làm mát, để đảm bảo tổ hợp vũ khí LaWS có đủ điện và các điều kiện môi trường cần thiết. Mục tiêu chính của việc đưa vào hoạt động dự án SSL-QRC là nhằm tạo thuận lợi cho việc đánh giá vũ khí laser bán dẫn trong các điều kiện hoạt động khó khăn thách thức (trong môi trường biển ở vùng Vịnh – nơi có nhiệt độ cao và độ ẩm, và còn phức tạp hơn bởi mật độ hạt bụi và cát trong khí quyển); cũng như kiểm tra tác dụng của hệ vũ khí này trong phòng vệ tàu, đối phó với những đám thuyền nhỏ cao tốc, các phương tiện bay không người lái, cũng như các xen xơ trinh sát, giám sát và thu thập thông tin tình báo (ISR). Mục tiêu đặt ra ở giai đoạn này là: tổ hợp laser chỉ đóng vai trò phương tiện bổ sung chứ không thay thế cho các tổ hợp vũ khí tự vệ động năng.