Vũ khí siêu vượt âm là gì?
Vũ khí siêu vượt âm là loại phương tiện bay với vận tốc gấp nhiều lần tốc độ âm thanh trong không khí, gấp từ 6-7 lần hoặc 18-20 lần, tức là 2km/s hay 6-7km/s là tốc độ vũ trụ cấp 1, nhưng không phải ngoài không gian như các vệ tinh mà bay trong tầng khí quyển, thậm chí là phải bay ở tầng có ô xy, nếu dùng động cơ phản lực siêu vượt âm.
Ưu điểm của vũ khí này là không thể đánh chặn, thời gian bay ngắn hoặc cực ngắn làm cho đối phương không đủ thời gian chạy trốn hay lẩn tránh dù cho có phát hiện được.
Do đó, các siêu cường như Mỹ, Nga, Trung Quốc… không tiếc tiền của đổ vào nghiên cứu chế tạo loại vũ khí này. Nhưng hiện nay chỉ có Nga là thành công trong việc thử nghiệm và đưa vào chế tạo sử dụng vũ khí siêu vượt âm với tên gọi Avangard.
Thực ra chưa có tên lửa siêu vượt âm, vì động cơ phản lực dòng thẳng quá khó chế tạo, dù cho được nghiên cứu cùng với động cơ phản lực tua bin và hiện nay một số loại tên lửa hành trình đã được dùng động cơ này như Brahmos của Ấn Độ, nhưng vận tốc mới đạt tầm Mach 3.
Chỉ có đầu đạn siêu vượt âm gắn trên tên lửa đạn đạo liên lục địa, nhưng chỉ cần đầu đạn siêu vượt âm là đã tạo thành ưu thế răn đe vượt trội rồi.
Vậy khoan hãy nói đến tên lửa siêu vượt âm. Để chế tạo được đầu đạn phải vượt qua ba cản trở ngại về mặt kỹ thuật: Vật liệu siêu chịu nhiệt, điều khiển và liên lạc.
Ảnh cắt từ video Nga giới thiệu hành trình bay của đầu đạn siêu vượt âm Avangard. Ảnh: TASS
Vấn đề thứ nhất: Vật liệu chịu nhiệt
Như chúng ta đã biết, khi một vật chuyển động với tốc độ lớn trong khí quyển, ma sát giữa vật thể và các phân tử không khí bao quanh vỏ trái đất làm bề mặt các vật thể nóng lên, có khi tới 1.500 đến 2.000 độ C. Các thiên thạch lao vào Trái Đất nóng đến bốc cháy gọi là sao băng, nhiều khi thiên thạch quá lớn, không cháy hết và lao xuống mặt đất.
Các tàu vũ trụ dùng một lần phổ biến hiện nay là hy sinh lớp vỏ bọc ngoài, nếu chỉ đưa vệ tinh lên thì chỉ có một lớp vỏ ngoài bị cháy, nếu quay trở lại Trái Đất thì có hai lớp vỏ bị cháy và còn lớp thứ ba bên trong.
Các tàu con thoi, dùng các miếng gốm chịu nhiệt tới 1.800 độ C bọc ở bên ngoài nên có thể sử dụng nhiều lần. Vũ khí siêu vượt âm cũng phải có một lớp vỏ chịu nhiệt này. Cả Mỹ và Nga đều chế tạo được tàu con thoi, tại sao Nga làm được mà Mỹ không làm được vỏ tên lửa?
Xin thưa rằng, lớp gốm của tàu con thoi chỉ cần chịu nhiệt độ thấp hơn khoảng 1.500 độ C và thời gian chịu đựng ngắn hơn, chỉ là 15 phút khi đi qua lớp khí quyển vẫn tương đối loãng ở độ cao từ 40 tới 80 km.
Đầu đạn siêu vượt âm đi với tốc độ cao hơn, độ cao thấp hơn nên nhiệt độ lên tới 2.000 độ C. Ở nhiệt độ này vỏ bọc tàu con thoi cũng bốc cháy. Nên nhớ là các đầu đạn thử nghiệm của Mỹ chỉ bay được khoảng 1 phút là bốc cháy mà các tên lửa này phải bay khoảng 30 phút đến 60 phút..
Một vị tướng Nga úp mở rằng vỏ đầu đạn làm bằng ti tan. Ông ta nói hớ chăng? Không, hoàn toàn không! Vị tướng này nói thật và ông ta đang xát muối vào ruột người Mỹ.
Cái gọi là vỏ gốm chịu nhiệt của tàu con thoi thực ra nó là sản phẩm hợp kim của ngành luyện kim bột. Các kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao như Von –fram tới 3.000 độ C thì không có loại lò luyện kim nào mà nấu chảy được kim loại như vậy.
Muốn có hợp kim thì người ta phải nghiền các kim loại thành bột trộn theo tỉ lệ rồi ép thành hình dạng thiết bị, cuối cùng cho dòng điện chạy qua để nung nóng chảy các kim loại này để tạo thành hợp kim.
Như vậy nó cần một kim loại làm dung môi và thường là sắt, tuy nhiên người Nga đề cập kim loại này là ti tan. Chỉ có ti tan mới tạo ra loại gốm chịu nhiệt đến 2.000 độ C. Trên thế giới hiện nay có duy nhất người Nga có đủ trình độ tạo ra ti tan kim loại.
Để chế tạo máy bay SR-70 bay nhanh nhất thế giới, nước Mỹ cũng phải mua ti tan từ Liên Xô qua một điệp vụ gián điệp với trung gian Thụy Sỹ. Không những vậy, cho đến tận bây giờ, vẫn chỉ có nước Nga mới đủ trình độ gia công và hàn với các hợp kim ti tan.
Hơn 50 năm qua nước Mỹ và các nước khác vẫn chưa thể luyện được ti tan kim loại, vậy 50 năm nữa có làm được không?
Vụ thử Avangard thành công được Tổng thống Putin gọi là "món quà năm mới" dành tặng cho nước Nga. Ảnh: Sputnik
Vấn đề thứ hai: Điều khiển học
Ngay từ năm 1980 Liên Xô đã hạ cánh thành công tàu con thoi Buran hoàn toàn tự động. Mãi gần đây Mỹ mới hạ cánh tự động tàu vũ trụ X-47, nhưng tàu X-47 chỉ nặng vài tấn so với tàu Buran hơn 80 tấn và hạ cánh trong điều kiện bão tuyết thì độ phức tạp còn kém xa lắm.
Tuy vậy, độ phức tạp của hạ cánh tàu con thoi vẫn chưa thể bằng việc điều khiển một đầu đạn bay nhanh gấp hàng chục lần. Vấn đề này lại liên quan đến con quay hồi chuyển, một lĩnh vực mà Mỹ lại đi sau Nga đến 50 năm.
Rất dễ hiểu thôi, Nga là nước duy nhất chế tạo được máy li tâm quay với tốc độ 100.000 vòng một phút để làm giàu Urani. Đức là nước đi ngay sau Nga trong lĩnh vực này nhưng họ cũng mới chế tạo được máy li tâm quay khoảng 40.000 vòng trên phút, tức là công nghệ Liên Xô những năm 1980.
Nhân tiện đây cũng xin nhắc lại, rất nhiều công nghệ Liên Xô những năm 1980 mà thế giới đang phải phụ thuộc, điển hình là cái động cơ tên lửa RD-180.
Phải có những con quay hồi chuyển siêu nhạy, quay hàng triệu vòng một phút, mới cấp tín hiệu chuyển hướng kịp thời cho đầu đạn mà chậm 1 giây thì sai lệch mục tiêu 10 km. Bao nhiêu năm nữa Mỹ mới đuổi kịp trình độ Nga bây giờ?
Vấn đề thứ ba: Liên lạc
Khi một vật thể chuyển động nhanh trong khí quyển, nó tạo ra lớp Plasma, lớp này ngăn chặn sóng điện từ ra sao thì ai cũng biết. Cho nên khi tàu vũ trụ quay về trái đất nó mất liên lạc khoảng 15 phút là do hiện tượng này. 15 phút tử thần khi nhiệt độ lên 1.500 độ C, lớp khí Plastma bao quanh làm mất liên lạc.
Tàu con thoi Columbia của Mỹ gặp nạn khi quay về trái đất chính trong thời khắc này, thời khắc mà mặt đất nín thở chờ 15 phút trôi qua và rồi 60 phút sau họ mới dám công bố mất liên lạc.
Ý tưởng thiết kế đầu đạn siêu vượt âm của Mỹ vẫn được biết tới với tên gọi Phương tiện công nghệ siêu vượt âm Falcon (Hypersonic Technology Vehicle 2). Ảnh: DARPA
Người Nga làm thế nào mà liên lạc được, không ai biết mà chỉ dám phỏng đoán thôi, một đầu đạn không kết nối điều khiển được thì ai phóng nó lên làm gì? Có điều, người Nga đã tuyên bố kỹ thuật tàng hình plasma rất nhiều lần rồi, nhưng chưa ai thấy chiếc máy bay nào của Nga có kỹ thuật này.
Tuy nhiên, đầu đạn tàng hình plasma có lẽ là có, vậy người Nga đã điều khiển được plasma thì phản plasma cũng chẳng khó khăn gì. Cái máy phát ra plasma thì cũng có thể tạo ra phản plasma.
Chỉ cần nó tạo ra một (cửa sổ) nhỏ thôi, không bị bao phủ bởi plasma, để sóng điện từ có thể đi qua được là việc điều khiển có thể thực hiện được ngay.
Vấn đề này không quá khó với người Nga, nhưng người Mỹ có lẽ còn chưa đặt ra, họ vẫn đang loanh quanh với vận tốc Mach 6-7, chứ còn lâu lắm mới đạt vận tốc Mach 18-20.
Với ba lý do này, điều dễ hiểu là trong khoảng 20 -30 năm nữa thì nước Mỹ chưa chế tạo được vũ khí siêu vượt âm và họ phải phát triển các loại vũ khí khác để mà cân bằng với Nga.
Tuy nhiên, thực tế thì với tiềm lực kinh tế siêu vượt trội và kho vũ khí khổng lồ gấp hàng chục lần nước Nga, có lẽ người Mỹ cũng không cần vội vã, và xét cho cùng, các loại vũ khí của Nga phần lớn vẫn manh tính chất phòng thủ phi đối xứng.
Nga phóng thử hệ thống Avangard