Vào thập niên 1960, Cục Tình báo Trung ương Mỹ (CIA) lên kế hoạch và chuẩn bị cho nhiệm vụ hy vọng thu thập dữ liệu tên lửa Liên Xô mà không máy bay có người lái nào có được.
Drone kích thước nhỏ và tầm bay xa
Trước đó, một số máy bay không người lái (drone) từng cố gắng tìm hiểu bí mật của SA-2 nhưng tất cả đều thất bại. Nhưng lần này, nó sẽ khác? Tên lửa đất đối không dẫn đường bằng radar (SAM) là mối đe dọa ngày càng tăng đối với máy bay Mỹ.
Tên lửa dẫn đường SA-2, còn được gọi là S-75 Dvina, là hệ thống phòng không được sử dụng rộng rãi nhất tronglịch sử, và nổi tiếng đã hạ gục chiếc U-2 của Francis Gary Power vào năm 1960.
Đôi khi được gọi là “cột điện bay” vì kích thước khổng lồ của nó, SA-2 dài 10,6 mét và đường kính hơn 1 mét. Nó cũng mang một đầu đạn phân mảnh nặng 181,4kg và di chuyển với tốc độ trên Mach 3.
Điều khiến SA-2 trở nên hiệu quả là nó không cần phải bắn trúng máy bay mà chỉ cần bay trong vòng vài chục mét và mảnh đạn bắn ra đủ sức tiêu diệt máy bay đối phương. Nhưng dường như không hề hay biết, nhóm nhà thiết kế tên lửa Liên Xô đã tạo ra một lỗ hổng mà CIA nghĩ rằng họ có thể khai thác.
SA-2 kích hoạt đầu đạn khi phát hiện một máy bay gần đó bằng phản xạ vô tuyến. Nếu CIA chỉ có thể tìm ra đặc điểm sóng vô tuyến kích hoạt đầu đạn, đội ngũ kỹ sư điện tử Mỹ có thể xây dựng các biện pháp đối phó để gây nhiễu hoặc kích nổ đầu đạn ở khoảng cách an toàn.
Nhưng hoạt động gián điệp và các nỗ lực ban đầu khác để thu thập dữ liệu đã thất bại. Máy bay bay gần vị trí radar mới có thể thu thập được nhiều thông tin.
Tình báo Mỹ tìm cách có được một bản dịch của sổ tay huấn luyện SA-2, nhưng thật thất vọng, bản dịch quá mơ hồ khiến họ không thể chắc chắn về các chi tiết kỹ thuật chính xác. Nhưng làm thế nào để nắm bắt được sóng vô tuyến được thiết kế để tiêu diệt máy bay đối phương vào 1/1.000 giây sau đó? Câu trả lời: điều động drone.
CIA có rất nhiều thiết bị thu thập thông tin tình báo điện tư ã(ELINT) trên các máy bay như SR-71 Blackbird và U-2, nhưng không có thiết bị nào gần như đủ nhỏ gọn. Vì vậy, các kỹ sư Mỹ đã thu nhỏ System X (Hệ thống X) nặng 181,4kg xuống còn 79,4kg.
Steve Miller, người từng làm việc với những chiếc drone này, cho biết việc thu nhỏ yêu cầu loại bỏ những thứ không cần thiết. Các kỹ sư đơn giản hóa hệ thống ăng-ten phức tạp của drone và loại bỏ tất cả các thiết bị điện tử phân tích – sẽ không có thời gian để phân tích bất cứ thứ gì trước khi drone trở thành một quả cầu lửa nóng chảy.
Miller cho biết: “Phiên bản máy bay của thiết bị cũng mang nhiều máy thu sóng và ăng-ten để phủ sóng tần số rộng. Thứ duy nhất mà drone mang theo là một bộ thu sóng băng tần đơn và mạch điều hòa tín hiệu”.
Năm 1948, Ryan Aeronautical đã phát triển drone phản lực Fire Fly, tạo ra các phiên bản khác nhau cho Lục quân, Hải quân và Không quân Mỹ để thử nghiệm các hệ thống tên lửa phòng không chống lại một mục tiêu thực tế.
Sau khi chiếc U-2 của Gary Power bị Liên Xô bắn rơi năm 1960, Không quân Mỹ cần một giải pháp thay thế không người lái để thực hiện các nhiệm vụ do thám trên lãnh thổ nguy hiểm.
Sau một vài lần khởi động sai lầm, Không quân Mỹ thực hiện phương án đơn giản là sửa đổi drone Ryan Firebee, kéo dài thân máy bay để chứa thiết bị máy ảnh và nhiên liệu bổ sung. Các chiếc drone đã sẵn sàng cho vai trò gián điệp mới của Mỹ vào năm 1964.
Mẫu cơ bản 147 hay AQM-34 dài 7 mét với sải cánh dài 3,9 mét và động cơ phản lực J69-T-29 đạt tốc độ tối đa 1.126km/giờ. Một chiếc C-130 Hercules với bộ điều khiển trên tàu, mang theo 2 chiếc drone.
Thân máy bay được làm bằng sợi thủy tinh và khả năng tàng hình của drone được cải thiện bằng cách thêm các tấm hấp thụ radar và đặt các tấm chắn lưới thép trên cửa hút máy bay phản lực, khiến nó khó bị phát hiện hơn trên radar.
Hệ thống dẫn đường và lái tự động của 147 bay theo lộ trình được lập trình sẵn, nhưng người điều khiển máy bay cũng có thể phóng drone bằng tay thông qua liên kết vô tuyến UHF.
Sau khi hoàn thành, các nhà nghiên cứu tiếp tục lắp ráp lại thiết bị để phù hợp với kích thước của máy bay không người lái với System XVII.
Sau đó, trang thiết bị sẽ được lắp đặt trên 3 chiếc drone đặc biệt có tên Ryan Model 147D, chúng có mật danh là Long Arm. Những chiếc máy bay này đã trải qua quá trình thử nghiệm nghiêm ngặt để đảm bảo vẫn có thể bay dưới lực cản do các ăng-ten lớn cần cho ELINT.
Bởi vì những chiếc drone này chỉ là “tấm vé một chiều” cho nên cách tiếp cận thông thường của CIA là phân tích dữ liệu sau nhiệm vụ sẽ không hoạt động. Thay vào đó, Long Arm cần nắm bắt một tín hiệu và truyền lại nó.
Để truyền dữ liệu trong khoảng 200 mili giây, drone sẽ chia dữ liệu thành nhiều thành phần bằng cách sử dụng một quy trình gọi là “ghép kênh”. Cách đó vài kilomet, một chiếc RB-47H Stratojet – được tạo ra cho mục đích trinh sát điện tử – sau đó sẽ thu thập dữ liệu.
Điều khiển drone từ xa với công nghệ thập niên 1960 không phải là một hoạt động đơn giản. Miller cho biết các kỹ thuật viên đã phải tập điều khiển drone trong các nhiệm vụ chiến đấu để xử lý sự cố.
Các điều kiện trong máy bay điều khiển DC-130 cũng khá thô sơ, với các kệ thiết bị được gọi là Các Đơn vị thay thế xếp hàng (LRU), mỗi kệ có một quạt làm mát chạy ở công suất 400 Hertz đinh tai nhức óc.
Miller nói: “Bạn có thể đứng cạnh ai đó trong phòng điều hành và để được lắng nghe, bạn phải hét vào tai họ. Tất cả chúng tôi đều đeo nút tai với tai nghe trùm qua tai”. Người điều khiển drone không thể để mất liên lạc quá vài giây, nếu không chế độ lái tự động của drone sẽ chuyển sang chế độ hủy bỏ nhiệm vụ và bay trở lại khu vực phục hồi được lập trình trước.
Mặc dù một trong những chiếc drone Long Arm đã bị rơi trong các cuộc thử nghiệm, hai chiếc còn lại đã được gửi đến Cuba vào năm 1963, nơi tên lửa SA-2 thường xuyên đe dọa các chuyến bay do thám của Mỹ. Nhưng những chiếc drone nhỏ bé không phải là một mục tiêu đủ hấp dẫn, và các nhà khai thác tên lửa Cuba đã hoàn toàn phớt lờ chúng.
Để trông giống một con chim chiến đáng sợ hơn, kỹ sư Mỹ trang bị cho drone một “Ống sóng chạy (Traveling Wave Tube hay TWT – thiết bị điện tử được sử dụng để khuếch đại tín hiệu cao tần thành tín hiệu cao tần công suất cao, chúng được biết đến như là bộ khuếch đại sóng chạy Traveling Wave Tube Amplifier, hay TWTA), giúp tăng khả năng phản xạ radar của drone.
Cấu hình radar lớn hơn này khiến chiếc drone Long Arm trông giống như máy bay do thám U-2, một mục tiêu đáng bị tấn công.
Vào thời điểm họ sẵn sàng đi tiếp vào năm 1964, tình hình chính trị ở Cuba đã thay đổi. Thay vào đó, hai chiếc 147D còn lại đã lên đường đến châu Á, để thử vận may trên bầu trời Bắc Triều Tiên. Trong vòng 2 tháng, radar của Triều Tiên đã “trúng mồi nhử” nhưng cả hai chiếc drone đều bị hạ gục mà không thu thập được bất kỳ thông tin quan trọng nào.
Miller nói rằng vấn đề là drone bay quá thấp và người Triều Tiên quá thành thạo trong việc theo dõi và thu nhận nhanh chóng, khiến các cảm biến của drone có quá ít thời gian để phản ứng.
Giải pháp Shoehorn
Nếu bay ở độ cao thấp không cung cấp đủ thời gian cho các cảm biến, chiếc drone Long Arm sẽ phải bay cao hơn. CIA bố trí 3 chiếc drone ELINT mới – được chỉ định là 147E với sải cánh tăng từ 4,6 mét lên đến 8,2 mét.
Sự thay đổi lớn này có nghĩa là những chiếc 147E có thể bay cao hơn 6.000 mét, giúp chúng có nhiều thời gian hơn để phản ứng với tên lửa đang bay tới và cũng khiến chúng nằm ngoài tầm với của máy bay đánh chặn MiG-21 đáng gờm.
Chiếc 147E sống sót sau chuyến bay đầu tiên trên chiến trường, nhưng thiết bị ELINT liên tục bị lỗi. Sau khi phân tích sâu hơn, các kỹ sư Mỹ phát hiện vấn đề quá nhiệt. Các drone nhanh chóng được trang bị hệ thống làm mát bằng amoniac, nhưng Miller nói rằng chất làm mát này “nguy hiểm” đến mức các nhân viên mặt đất cần phải nín thở… và bỏ chạy càng nhanh càng tốt nếu có rò rỉ.
Nhưng sau đó chiếc drone mới đầu tiên của 147E lại bị hạ gục mà không thu được gì. Nhưng ngày 13-20-1966, mọi thứ đã thay đổi. Dale Weaver, nhà thầu cấp cao của Ryan trong dự án sau đó cho biết: “Cú đánh chặn rất hoàn hảo”. Chiếc 147E đã bắt được một tín hiệu hoàn chỉnh của radar dẫn đường và tín hiệu kích hoạt đầu đạn. Thậm chí, drone còn ghi lại được lực phát ra từ vụ nổ đã phá hủy nó.
Tháng 7-1966, Hải quân Mỹ cho những chiếc máy bay này vào không phận đối phương để làm mồi nhử tên lửa. Đã có ít nhất 11 tên lửa SA-2 được bắn lên nhưng không quả nào có thể hạ gục những mục tiêu này.
Cuối cùng thì chiếc drone cũng bị bắn hạ bởi quả tên lửa thứ 12. Shoehorn trở thành xương sống cho các biện pháp đánh chặn AN/APR-26 được trang bị cho nhiều máy bay Mỹ – bao gồm B-52 Stratofortress, F-4 Phantom II và C-130 Hercules.
AN/APR-26 sẽ cảnh báo một máy bay đã bị radar phát hiện, tạo cơ hội cho phi công chuyển hướng và ra khỏi vùng nhận dạng phòng không. Hệ thống này cũng có thể xác định khi nào máy bay bị radar khóa mục tiêu và báo cho phi công biết có một tên lửa đang bay đến để có thể thực hiện các động tác tránh né tên lửa.
Trong giai đoạn cuối của cuộc tấn công bằng SAM, khi cảm biến khoảng cách gần được kích hoạt, âm thanh cảnh báo sẽ tăng cao độ và chuyển từ kêu liên tục sang hú, báo hiệu cho phi công biết phải làm gì đó hoặc là chết. Và nếu tên lửa đã đến quá gần mục tiêu, hệ thống phòng thủ cuối cùng sẽ cố gắng đánh bại cảm biến nổ của đầu đạn.
Với tất cả những lớp phòng thủ đó, tỉ lệ sống sót của máy bay Mỹ trước tên lửa SA-2 dần tăng lên. Năm 1965, một năm trước khi nhiệm vụ của CIA thành công, chỉ với 4 tên lửa SA-2 đã phá hủy được một máy bay Mỹ – nhưng đến năm 1967, con số cần thiết đã lên đến xấp xỉ 50 tên lửa.
Thành công này khiến Trợ lý Bộ trưởng Quốc phòng Eugene Fubini gọi sứ mệnh máy bay dò tìm SAM là “đóng góp quan trọng nhất cho hoạt động trinh sát điện tử trong 20 năm qua”.
Nhưng đó không phải là kết thúc của giai đoạn Chiến tranh Lạnh này. Biết được dữ liệu tên lửa bị rò rỉ, các kỹ sư Liên Xô đã nhanh chóng nâng cấp hệ thống vũ khí của họ, sản xuất thêm nhiều phiên bản SA-2.
Mỗi lần nâng cấp sẽ yêu cầu một nỗ lực mới của tình báo Mỹ để có được dữ liệu cập nhật. Sau đó, có rất nhiều tên lửa khác được đánh số SA-3, SA-4… Hệ thống tên lửa hiện tại của Nga được gọi là S-400, mà NATO gọi là SA-21.