Khí cầu - vũ khí mới của Lầu Năm Góc

Quân đội Mỹ đã sử dụng máy bay không người lái tàng hình làm gián điệp cho đến thời điểm này, nhưng giờ đây, khí cầu tầng bình lưu thử nghiệm đang trở thành giải pháp thay thế khả thi, có khả năng không bị phát hiện bởi hệ thống phòng không của đối phương. Những quả bóng bay kết hợp khả năng tàng hình để thực hiện các nhiệm vụ không thể đối với các máy bay khác và chúng đang hoàn thành những bài kiểm tra và trình diễn để thực hiện mọi hoạt động quân sự.

Tốt hơn so với vệ tinh

Các máy bay trinh sát như máy bay không người lái và khinh khí cầu bị giới hạn bởi thời gian chúng có thể khảo sát một khu vực quan tâm - một thuộc tính mà Justin Bronk, nhà phân tích của tổ chức quốc phòng Anh RUSI, gọi là sự bền bỉ. Ông nói: “Ngay cả với một cái gì đó như Global Hawk (máy bay không người lái trinh sát chiến lược chính của Mỹ), bạn chỉ mất khoảng 20 giờ trong khu vực quan tâm và ít hơn thế nếu phải di chuyển một khoảng cách đáng kể để đến đó. Khả năng theo dõi một khu vực trong nhiều ngày tại một thời điểm với một nền tảng chi phí thấp có nghĩa là khả năng thu thập thông tin tình báo của quân đội sẽ tăng lên đáng kể”.

Vệ tinh lấp đầy một số khoảng trống tồn tại, nhưng các vệ tinh ở quỹ đạo Trái đất thấp chỉ thường xuyên nhìn thấy một khu vực cụ thể, trong khi vệ tinh ở quỹ đạo địa tĩnh - nghĩa là chúng di chuyển cùng Trái đất khi nó quay, ở trên một vị trí trên mặt đất - chỉ hữu ích cho ứng dụng chiến lược như phát hiện những vụ phóng tên lửa đạn đạo.

World View Enterprises, một công ty tư nhân phát triển công nghệ vũ trụ gần cho Lầu Năm Góc và NASA, gọi khinh khí cầu của họ là Stratollite - những chiếc máy bay hình quả bí ngô khổng lồ. Những chiếc thuyền gondola này có thể chứa ánh sáng ban ngày và camera nhiệt, radar, cảm biến tần số vô tuyến và các tấm pin mặt trời.

Với cảm biến mới được phát triển có thể đo các kiểu gió và thiết kế có thể thực hiện các thay đổi của chuyến bay một cách hiệu quả; Stratollite có thể thay đổi độ cao, đón gió và duy trì vị trí trong vòng 12 dặm quanh một mục tiêu cụ thể trong 4 ngày. “Chúng tôi nghĩ rằng điều này có khả năng thay đổi cuộc chơi đối với chúng tôi: một nền tảng giám sát tuyệt vời và tồn tại lâu dài” - Đô đốc Tidd, Tư lệnh Bộ chỉ huy miền Nam nước Mỹ tại Trung Mỹ, Nam Mỹ và Caribe, cho biết.

Các nhà khoa học Nhật Bản lần đầu tiên khai thác khí cầu xuyên lục địa cho mục đích quân sự vào năm 1944. Bóng bay “Fu-go” của họ mang bom cháy trong nỗ lực không thành công để đốt cháy rừng trên khắp Tây Bắc Thái Bình Dương. Một loạt các dự án khinh khí cầu đã được thực hiện trong Chiến tranh Lạnh.

Dự án Genetrix của Không quân Mỹ đã thả những quả bóng bay do thám được ngụy trang thành những quả bóng bay thời tiết trên bầu trời Liên Xô vào năm 1956, máy ảnh hướng xuống của chúng nhằm mục đích chụp ảnh những công trình tối mật. Đây là cách duy nhất để quan sát bên trong đất nước trước khi có vệ tinh, nhưng vì những quả bóng bay không được tăng cường lực chỉ có thể bay ngẫu nhiên theo gió nên chúng thu thập được rất ít thông tin hữu ích.

Một giải pháp cho thách thức điều hướng đã xuất hiện bằng cách tiếp cận tầng bình lưu, một phần không có đối lưu của khí quyển, trong đó độ cao cao hơn trùng với nhiệt độ ấm hơn. Không có đối lưu, các kiểu gió vẫn nhất quán ở một độ cao nhất định, vì vậy với đủ thông tin thời tiết, khí cầu có thể “trôi” theo bất kỳ hướng nào mong muốn bằng cách điều chỉnh đến độ cao phù hợp và cưỡi theo chiều gió. Dự án Loon, do công ty mẹ của Google là Alphabet điều hành, đã phát triển các khinh khí cầu tầng bình lưu với khả năng này vào năm 2017. Một số khinh khí cầu này cưỡi gió đối kháng ở những độ cao khác nhau để bay qua Puerto Rico sau cơn bão Maria năm 2017, cung cấp truy cập Internet cho 100.000 người.

"Lò vi sóng" có laser

Cả World View và Loon đều tinh chỉnh các thuật toán dự đoán gió cho dự án khinh khí cầu của họ, cung cấp báo cáo thời tiết và dữ liệu chuyến bay vào quy trình máy học để giúp khinh khí cầu của họ tìm được độ cao phù hợp để bay. Nhưng Cơ quan Dự án Nghiên cứu Tiên tiến Quốc phòng Mỹ (DARPA), phát triển một cảm biến dựa trên laser để đo gió trực tiếp, thay vì sử dụng một mô hình dự đoán. Được gọi là Strat-OAWL (Stratospheric Optical Autocovariance Wind Lidar), cảm biến này có nguồn gốc từ một công cụ của NASA được sử dụng để quan sát bầu khí quyển từ không gian.

Alexander Walan, giám đốc chương trình của dự án Lighter Than Air (ALTA) tại DARPA, cho biết công nghệ ban đầu có kích thước bằng một chiếc bàn bếp, nhưng Strat-OAWL lại có kích thước bằng một chiếc lò vi sóng. Strat-OAWL sử dụng cảm biến Doppler để theo dõi chuyển động của không khí. Nó phản xạ một chùm tia laze ra khỏi các hạt trong không khí và thu thập sự trở lại bằng kính viễn vọng để đo những thay đổi trong bước sóng của tia laze và “đọc” gió.

Đây là một dự án rủi ro cao đối với DARPA; với ít tiền lệ về công nghệ này, nhưng trong một thử nghiệm năm 2019, dự án ALTA đã trang bị các chương trình khinh khí cầu bên ngoài với cảm biến Strat-OAWL để bay trên khắp nước Mỹ với khả năng điều hướng chính xác và đáng tin cậy. Một máy nén tuabin được chế tạo có mục đích đã giúp các quả bóng bay thay đổi độ cao theo tốc độ và hiệu quả. ALTA cũng đưa ra kinh nghiệm vận hành quý báu cho các chuyến bay khinh khí cầu ở tầng bình lưu.

Các nhà phát triển học được rằng họ cần thiết bị điện tử chắc chắn có thể chịu được những điều kiện giống như ở độ cao không gian. Thiết bị phải chịu được môi trường áp suất thấp thường có nhiệt độ khắc nghiệt. Theo Walan, bản thân những quả bóng bay có thể tồn tại đến 1 tháng ở những độ cao này - mặc dù nhiệm vụ kéo dài hàng tuần là một sự đặt cược an toàn hơn. Các thế hệ khinh khí cầu sau này có thể có độ bền cao hơn, có thể theo dõi một điểm ưa thích trong nhiều tháng.

Ngày nay, sự bền bỉ đó đòi hỏi sự chuyển tiếp của máy bay không người lái, với các thành viên phi hành đoàn mặt đất quản lý việc hạ cánh và cất cánh. ALTA đã chuyển giao công nghệ của mình cho quân đội Mỹ để sử dụng trong hoạt động và mặc dù Walan không thể cung cấp thêm thông tin chi tiết, các tài liệu ngân sách cho thấy công nghệ này có thể tiếp cận các nền tảng không gian gần hoạt động ở cấp độ của khinh khí cầu thử nghiệm.

Chương trình COLD STAR

Nỗ lực của Lầu Năm Góc nhằm vận hành tầng bình lưu bắt đầu với chương trình mật COLD STAR (Kiến trúc tầng bình lưu COvert Long Dwell), một khí cầu có thể ẩn nấp mà không bị phát hiện trong không phận đối phương. Khí cầu của COLD STAR có điều hướng tự động, cảm biến độ trung thực cao và AI trên bo mạch. Các tài liệu ngân sách lưu ý rằng nó đã tham gia vào những cuộc tập trận chung trong năm 2021, vì vậy nó có thể là khí cầu không tên được nhìn thấy trong các bức ảnh về cuộc tập trận Northern Edge ở Alaska, một “hoạt động khinh khí cầu thử nghiệm” với Không quân Mỹ (USAF).

Khinh khí cầu bằng nhựa của COLD STAR trong suốt đối với radar có thể tàng hình bằng cách loại bỏ những đường thẳng và góc nhọn tạo ra phản xạ radar mạnh trong thiết kế máy bay. Bronk lưu ý rằng nhiều radar cũ hơn tự động lọc ra mọi vật thể di chuyển chậm có nhiều khả năng là chim hoặc côn trùng, vì vậy ngay cả một khí cầu không tàng hình cũng sẽ vô hình đối với công nghệ cũ.

Hơn nữa, không có ống xả động cơ phản lực nóng hoặc các cạnh cánh bị nung nóng do ma sát không khí trên khí cầu - cả hai đều tỏa sáng như đèn hiệu khi nhìn qua tia hồng ngoại. COLD STAR sẽ “tinh chỉnh các chuỗi tiêu diệt siêu thanh và tầm xa để chống lại các mục tiêu nhạy cảm với thời gian”, theo tài liệu ngân sách của Bộ Quốc phòng cho năm tài chính 2022.

Tương lai của Chiến tranh Khinh khí cầu

Một chương trình khác, TRIPPWIRE - Nền tảng tình báo phản ứng chiến thuật, giám sát và trinh sát (ISR) và tải trọng theo dõi môi trường từ xa biệt lập - sẽ bao gồm một thử nghiệm hoạt động phản tầng bình lưu trong năm 2022. Điều này rõ ràng có nghĩa là chiến tranh khinh khí cầu.

Việc thay thế khinh khí cầu có thể rẻ hơn so với các máy bay khác - World View tuyên bố sứ mệnh Stratollite kéo dài một tháng sẽ rẻ hơn “đơn hàng tầm cỡ” so với sứ mệnh bay không người lái cùng thời gian - vì vậy Lầu Năm Góc có thể dựa vào sự kết hợp của khả năng tàng hình và khả năng dự phòng khi tiếp cận các máy bay này để chiến đấu. Nếu một chiếc bị bắn hạ, một chiếc khác có thể ở gần đó để tiếp quản.

Tổng thống Biden chỉ ra rằng sau khi rút quân khỏi Afghanistan, Mỹ sẽ dựa nhiều hơn vào hoạt động “trên đường chân trời”. Điều này sẽ đặt sự phụ thuộc nhiều hơn vào hệ thống cảm biến từ xa như máy bay không người lái, có nghĩa là bóng bay có thể bắt đầu bổ sung và thay thế các loại máy bay không người lái truyền thống.