Nga đang tập trung phát triển vũ khí laser lợi hại với khả năng vô hiệu hóa các vệ tinh do thám của phương Tây trong bối cảnh xung đột Ukraine nóng bỏng chưa có hồi kết.
Theo một báo cáo gần đây trên tạp chí The Space, Nga đang xây dựng một cơ sở laser mới trên mặt đất nhằm can thiệp vào các vệ tinh bay trên trời. Ý tưởng chính ở đây sẽ là làm chói lóa cảm biến quang học của các vệ tinh do thám của các nước khác, bằng cách làm cho các cảm biến ngập tràn ánh sáng laser.
Công nghệ laser đã phát triển đến mức có thể vận dụng để khắc chế các vệ tinh gián điệp dù cho không phải quốc gia nào cũng có thể thử nghiệm thành công loại laser đó.
Nếu chính phủ Nga xây dựng được loại vũ khí laser này, họ sẽ có khả năng che chắn phần lớn lãnh thổ của mình trước con mắt của các vệ tinh trang bị cảm biến quang học. Công nghệ này cũng mở đường cho khả năng xây dựng các vũ khí laser lợi hại hơn nữa, có thể vô hiệu hóa lâu dài các vệ tinh.
Cơ chế hoạt động của laser
Một thiết bị laser tạo ra tia năng lượng hẹp có định hướng. Thiết bị laser đầu tiên được phát triển vào năm 1960 và kể từ đó, người ta đã tạo ra vài loại thiết bị laser sử dụng các cơ chế vật lý khác nhau để tạo ra các photon hay các hạt ánh sáng.
Các thiết bị laser dạng khí sẽ bơm lượng lớn năng lượng vào các phân tử cụ thể như là carbon dioxide. Các thiết bị laser hóa học thu năng lượng từ các phản hứng hóa học cụ thể giải phóng năng lượng. Các thiết bị laser thể rắn sử dụng các vật liệu kết tinh để chuyển năng lượng điện thành photon.
Trong tất cả các loại laser, photon sau đó sẽ được khuếch đại bằng việc cho đi qua một loại vật liệu đặc biệt gọi là môi trường khuếch đại và sau đó hội tụ thành một tia đơn nhất bằng bộ phận định hướng tia.
Hiệu ứng laser
Phụ thuộc vào cường độ và bước sóng của photon, tia năng lượng có định hướng này (được hình thành qua thiết bị laser) có thể tạo ra một loạt hiệu ứng tại mục tiêu. Chẳng hạn, nếu các photon nằm trong khoảng nhìn thấy được của quang phổ, thiết bị laser có thể phóng ánh sáng vào mục tiêu.
Để tạo ra một dòng chảy đủ cao các photon năng lượng cao, thiết bị laser có thể làm nóng, làm bốc hơi và thậm chí đốt cháy vật liệu của mục tiêu. Yếu tố quyết định năng lực tạo các hiệu ứng này là mức độ năng lượng của thiết bị laser, khoảng cách giữa thiết bị và mục tiêu, và khả năng hội tụ tia sáng vào mục tiêu.
Các ứng dụng laser
Các hiệu ứng khác nhau do laser tạo ra được ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống hàng ngày, bao gồm bút trình chiếu laser, máy in laser, thiết bị chạy đĩa DVD, các quy trình phẫu thuật võng mạc và y khoa khác, và quá trình sản xuất công nghiệp như hàn và cắt bằng tia laser.
Các nhà nghiên cứu hiện đang phát triển laser để thay thế công nghệ sóng vô tuyến trong liên lạc giữa tàu vũ trụ và mặt đất.
Tất nhiên laser cũng được vận dụng rộng rãi trong hoạt động quân sự. Quân đội Mỹ đã ứng dụng tia laser để bắn hạ tên lửa đạn đạo đối phương. Công nghệ ABL của Mỹ liên quan đến một thiết bị laser lớn năng lượng cao gắn trên một máy bay Boeing 747. Chương trình vũ khí này cuối cùng bị gác lại do khó khăn trong quản lý nhiệt và bảo dưỡng thiết bị laser hóa học.
Một ứng dụng quân sự thành công hơn của Mỹ là hệ thống LAIRCM, dùng để bảo vệ máy bay trước các tên lửa phòng không tầm nhiệt. LAIRCM phát ánh sáng từ một thiết bị laser thể rắn vào một cảm biến của tên lửa khi tên lửa tiến sát máy bay, khiến tên lửa bị “chói mắt” và mất dấu mục tiêu.
Tính năng ngày một cải thiện của các thiết bị laser thể rắn đã làm nở rộ các ứng dụng mới trong quân sự. Quân đội Mỹ đã gắn thiết bị laser lên xe tải lục quân và tàu hải quân Mỹ để đối phó với các mục tiêu nhỏ như UAV, đạn súng cối và các mối đe dọa khác. Không quân Mỹ cũng đang nghiên cứu sử dụng thiết bị laser trên máy bay cho cả mục đích tấn công và phòng ngự.
Laser Nga
Cơ sở laser mới của Nga có tên gọi là Kalina. Mục đích của nó là “gây chói mắt”, từ đó làm mù tạm thời các cảm biến quang học của các vệ tinh thu thập thông tin tình báo.
Với trường hợp LAIRCM của Mỹ, việc gây lóa được thực hiện bằng cách gửi lượng lớn ánh sáng đến mức bão hòa vào cảm biến, khi chúng không hoạt động được nữa. Để đạt được mục tiêu này, cần phải phóng chính xác một lượng ánh sáng đủ đầy cần thiết vào đúng cảm biến vệ tinh. Nhiệm vụ này không dễ dàng chút nào khi xét tới khoảng cách rất lớn giữa vệ tinh và thiết bị laser cũng như việc tia laser phải đi xuyên qua cả lớp khí quyển của Trái Đất.
Hệ thống Kalina của Nga được cho là hoạt động theo phương thức xung ở dải hồng ngoại, tạo ra năng lượng khoảng 1.000 joule trên mỗi cm2. Để so sánh, tia laser xung dùng cho phẫu thuật võng mạc chỉ mạnh bằng 1 phần vạn so với tia laser trong hệ thống Kalina. Kalina phát một mảng lớn photon do nó tạo ra trên khoảng cách lớn mà vệ tinh đi qua. Nó có khả năng làm được điều này vì các thiết bị laser hình thành các tia chuẩn trực, nghĩa là các photon sẽ đi song song để không bị phân tán ra ngoài. Kalina sử dụng một kính tiềm vọng (có bán kính vài mét) để tập trung các tia sáng của mình.
Các vệ tinh do thám dùng cảm biến quang học thường hoạt động ở quỹ đạo Trái Đất thấp với độ cao vài trăm km tính từ mặt đất. Các vệ tinh này thường mất vài phút để bay qua một điểm cụ thể nào đó trên bề mặt Trái Đất. Do vậy Kalina có thể hoạt động liên tục trong quãng thời gian đó trong khi duy trì theo dõi lâu dài cảm biến quang học. Các chức năng này được thực hiện nhờ vào hệ thống tiềm vọng.
Dựa trên các chi tiết do kính tiềm vọng cung cấp, Kalina sẽ có khả năng nhằm vào một vệ tinh trên cao trong hành trình hàng trăm dặm của nó. Như vậy, Kalina có thể che chắn cho một dải lãnh thổ rất rộng (khoảng 100.000km2) khỏi hoạt động thu thập tình báo của các cảm biến quang học trên vệ tinh. Để dễ hình dung, 100.000km2 là diện tích của bang Kentucky (Mỹ).
Cấp độ năng lực của thiết bị laser có khả năng tiếp tục phát triển, vượt ra ngoài việc chỉ gây lóa mắt tạm thời cho vệ tinh, tiến tới làm hư hại lâu dài phần cứng ghi hình của cảm biến. Công nghệ laser quân sự đang phát triển theo hướng này. Tuy nhiên, cần phải tính đến các yếu tố chính sách như việc phá hủy cảm biến laser theo kiểu này có thể bị coi là hành động gây hấn, dẫn tới leo thang căng thẳng.
Laser trong vũ trụ
Người ta còn quan ngại về tiềm năng phát triển vũ khí laser trong vũ trụ. Các hệ thống như vậy sẽ hiệu quả cao do khoảng cách tới mục tiêu sẽ bị giảm đáng kể và không có khí quyển trong vũ trụ để làm suy yếu tia laser. Trong môi trường vũ trụ, mức năng lượng cần thiết để hệ thống laser gây hư hại cho tàu vũ trụ sẽ thấp hơn so với hệ thống đặt trên mặt đất.
Các hệ thống laser trong vũ trụ cũng có thể nhắm vào các vệ tinh bằng cách chĩa tia laser vào các bình chứa nhiên liệu và hệ thống năng lượng của vệ tinh. Các bình này và hệ thống này mà bị hư hại thì vệ tinh sẽ bị vô hiệu hóa hoàn toàn.
T.P