Sussie
Intern Writer
Một thiết bị bay dưới nước mới đã ra mắt và nó giống như một trong những sinh vật thanh thoát và quý phái nhất đại dương - Manta Ray. Được chế tạo bởi Northrop Grumman, drone này được thiết kế để thực hiện các nhiệm vụ quân sự dài hạn và xa. Thiết bị dưới nước này, được phát triển cho Cơ quan Nghiên cứu Dự án Quốc phòng tiên tiến (DARPA), có khả năng thu thập năng lượng từ biển và đã mất bốn năm để hoàn thiện.
Manta Ray ra đời từ năm 2020 với mục tiêu phát triển một “lớp phương tiện dưới nước không người lái có khả năng thực hiện nhiệm vụ dài hạn và cách xa.” Drone này hướng đến việc tiến hành các nhiệm vụ dưới nước với sự can thiệp tối thiểu của con người. Tuy nhiên, điều này không dễ dàng như nghe có vẻ. Nước biển có tính ăn mòn, sinh vật biển như rêu, sứa và ốc bươu có thể làm cản trở các bộ phận di chuyển, và các loại bức xạ điện từ (đặc biệt là ánh sáng mặt trời) không truyền đi tốt dưới nước. Đây là một tập hợp những thách thức kỹ thuật phức tạp mà DARPA đã nhìn thấy cơ hội để giải quyết thông qua một chương trình, nâng cao công nghệ UUV.
Manta Ray không chỉ nhằm tiến bộ trong công nghệ UUV mà còn giải quyết nhiều vấn đề như sự cản trở của sinh vật biển, ăn mòn, khó khăn trong việc vận hành động cơ hiệu suất cao với năng lượng thấp và cách tìm ra phương pháp phát hiện và phân loại nguy hiểm dưới nước với mức tiêu thụ năng lượng thấp. Kết quả mong muốn là một drone dễ bảo trì trong môi trường bảo trì cao, có khả năng thực hiện các nhiệm vụ dưới nước với sự giám sát ít nhất từ con người.
Manta Ray là một ví dụ điển hình của việc bắt chước thiên nhiên nhằm giải quyết các vấn đề kỹ thuật. Điều này thường thấy rõ trong phát triển máy bay, nơi cần có cơ chế tạo lực nâng và thường tìm đến cánh của các loài chim. Hình dáng cơ thể của manta ray cực kỳ hiệu quả trong việc bơi lội dưới nước, cho phép nó lướt qua nước với những cú vỗ nhẹ nhàng, duyên dáng của các vây giống cánh. Phương pháp lướt này giúp chúng “tiết kiệm năng lượng và tối đa hóa hiệu quả di chuyển.” Phương pháp này đã hoạt động tốt cho loài manta ray suốt 100 triệu năm qua.
Chế độ ‘bay’ dưới nước này cũng rất hữu ích cho drone được thiết kế để hoạt động tự động trong thời gian dài. Manta Ray không vỗ cánh như manta ray thật, nhưng nó sử dụng có vẻ như động cơ nhỏ để di chuyển, và càng ít năng lượng tiêu thụ bởi động cơ thì càng tốt.
Một yêu cầu quan trọng cho Manta Ray là khả năng hoạt động mà không cần sự can thiệp của con người. Drone không chỉ cần sử dụng năng lượng tối thiểu mà còn phải thu thập năng lượng từ biển. Khả năng tái nạp năng lượng giúp giảm kích thước và trọng lượng của drone, làm cho nó nhỏ hơn và khó bị phát hiện hơn.
Có hai cách để giải quyết vấn đề năng lượng. Một là năng lượng từ mặt trời - nạp lại pin từ một tấm pin mặt trời, lý tưởng được gắn vào bề mặt drone. Tuy nhiên, ánh sáng mặt trời nhanh chóng mờ dần khi đi sâu xuống đại dương, và drone có thể phải nổi lên bề mặt để nạp lại pin, điều này khiến nó dễ bị phát hiện.
Một nguồn năng lượng khả thi khác là năng lượng từ sóng. Trong một video của DARPA năm 2022, drone mở một thiết bị thu năng lượng sóng có thể thu lại chuyển động của nước thành điện. Điều này cho phép drone nằm ở đáy biển và nạp lại pin mà không gặp rủi ro bị phát hiện.
Một drone có thể thực hiện các nhiệm vụ tự động mà không cần nạp nhiên liệu mở ra nhiều khả năng. Một trong số đó là sử dụng Manta Ray như một hệ thống giám sát. Chẳng hạn, trong một video, drone dường như đang nổi lên một mạng lưới hydrophone. Hydrophone, hay còn gọi là sonar thụ động, là những micro khổng lồ lắng nghe âm thanh dưới đại dương để phát hiện âm thanh đặc trưng của tàu ngầm đối phương. Chúng không phát ra bức xạ có thể phát hiện, tiêu thụ rất ít điện năng và trong khi thu thập nhiều dữ liệu, AI có thể sàng lọc và chỉ gửi những tín hiệu nghi ngờ đến các nhà phân tích.
Hiện tại, Hải quân phụ thuộc vào các tàu mặt nước chuyên biệt và một số mạng hydrophone tĩnh để theo dõi tàu ngầm. Các tàu này tương đối dễ bị tấn công và sẽ phải rút lui trong thời gian chiến tranh. Đồng thời, các mạng này, khi vị trí của chúng đã bị biết đến, có thể bị tấn công nhằm tiêu diệt. Trong tương lai, Hải quân có thể triển khai một đội tàu Manta Ray được trang bị hydrophone vào, chẳng hạn như Biển Đông, qua đó cung cấp khả năng theo dõi liên tục tàu chiến và tàu ngầm Trung Quốc khi chúng di chuyển từ khu vực này sang khu vực khác.
Một nhiệm vụ khác có thể là chống tàu ngầm. Trong khi một số Manta có thể được sử dụng để xác định và theo dõi tàu ngầm đối phương, những chiếc Manta khác có thể mang vũ khí như ngư lôi chống ngầm MK 46 nhẹ và phát động chúng khi tàu ngầm đối phương vào tầm bắn. Một đội tàu ngầm Manta có thể trở thành một mạng lưới di động chống tàu ngầm, có khả năng tự triển khai từ khu vực này sang khu vực khác.
Các khả năng chỉ huy và kiểm soát được chương trình DARPA thiết kế tích hợp vào các drone có nghĩa rằng hệ thống có thể học theo thời gian, chia sẻ dữ liệu mới về tàu ngầm đối phương- như chữ ký âm thanh và các âm thanh đặc trưng của từng “tàu.” Mặc dù manta ray thật là một sinh vật hòa bình của biển cả, nhưng bản sao robot của nó có tiềm năng trở thành một vũ khí lợi hại. (popsci)
Manta Ray ra đời từ năm 2020 với mục tiêu phát triển một “lớp phương tiện dưới nước không người lái có khả năng thực hiện nhiệm vụ dài hạn và cách xa.” Drone này hướng đến việc tiến hành các nhiệm vụ dưới nước với sự can thiệp tối thiểu của con người. Tuy nhiên, điều này không dễ dàng như nghe có vẻ. Nước biển có tính ăn mòn, sinh vật biển như rêu, sứa và ốc bươu có thể làm cản trở các bộ phận di chuyển, và các loại bức xạ điện từ (đặc biệt là ánh sáng mặt trời) không truyền đi tốt dưới nước. Đây là một tập hợp những thách thức kỹ thuật phức tạp mà DARPA đã nhìn thấy cơ hội để giải quyết thông qua một chương trình, nâng cao công nghệ UUV.
Manta Ray không chỉ nhằm tiến bộ trong công nghệ UUV mà còn giải quyết nhiều vấn đề như sự cản trở của sinh vật biển, ăn mòn, khó khăn trong việc vận hành động cơ hiệu suất cao với năng lượng thấp và cách tìm ra phương pháp phát hiện và phân loại nguy hiểm dưới nước với mức tiêu thụ năng lượng thấp. Kết quả mong muốn là một drone dễ bảo trì trong môi trường bảo trì cao, có khả năng thực hiện các nhiệm vụ dưới nước với sự giám sát ít nhất từ con người.
Manta Ray là một ví dụ điển hình của việc bắt chước thiên nhiên nhằm giải quyết các vấn đề kỹ thuật. Điều này thường thấy rõ trong phát triển máy bay, nơi cần có cơ chế tạo lực nâng và thường tìm đến cánh của các loài chim. Hình dáng cơ thể của manta ray cực kỳ hiệu quả trong việc bơi lội dưới nước, cho phép nó lướt qua nước với những cú vỗ nhẹ nhàng, duyên dáng của các vây giống cánh. Phương pháp lướt này giúp chúng “tiết kiệm năng lượng và tối đa hóa hiệu quả di chuyển.” Phương pháp này đã hoạt động tốt cho loài manta ray suốt 100 triệu năm qua.
Chế độ ‘bay’ dưới nước này cũng rất hữu ích cho drone được thiết kế để hoạt động tự động trong thời gian dài. Manta Ray không vỗ cánh như manta ray thật, nhưng nó sử dụng có vẻ như động cơ nhỏ để di chuyển, và càng ít năng lượng tiêu thụ bởi động cơ thì càng tốt.
Một yêu cầu quan trọng cho Manta Ray là khả năng hoạt động mà không cần sự can thiệp của con người. Drone không chỉ cần sử dụng năng lượng tối thiểu mà còn phải thu thập năng lượng từ biển. Khả năng tái nạp năng lượng giúp giảm kích thước và trọng lượng của drone, làm cho nó nhỏ hơn và khó bị phát hiện hơn.
Có hai cách để giải quyết vấn đề năng lượng. Một là năng lượng từ mặt trời - nạp lại pin từ một tấm pin mặt trời, lý tưởng được gắn vào bề mặt drone. Tuy nhiên, ánh sáng mặt trời nhanh chóng mờ dần khi đi sâu xuống đại dương, và drone có thể phải nổi lên bề mặt để nạp lại pin, điều này khiến nó dễ bị phát hiện.
Một nguồn năng lượng khả thi khác là năng lượng từ sóng. Trong một video của DARPA năm 2022, drone mở một thiết bị thu năng lượng sóng có thể thu lại chuyển động của nước thành điện. Điều này cho phép drone nằm ở đáy biển và nạp lại pin mà không gặp rủi ro bị phát hiện.
Một drone có thể thực hiện các nhiệm vụ tự động mà không cần nạp nhiên liệu mở ra nhiều khả năng. Một trong số đó là sử dụng Manta Ray như một hệ thống giám sát. Chẳng hạn, trong một video, drone dường như đang nổi lên một mạng lưới hydrophone. Hydrophone, hay còn gọi là sonar thụ động, là những micro khổng lồ lắng nghe âm thanh dưới đại dương để phát hiện âm thanh đặc trưng của tàu ngầm đối phương. Chúng không phát ra bức xạ có thể phát hiện, tiêu thụ rất ít điện năng và trong khi thu thập nhiều dữ liệu, AI có thể sàng lọc và chỉ gửi những tín hiệu nghi ngờ đến các nhà phân tích.
Hiện tại, Hải quân phụ thuộc vào các tàu mặt nước chuyên biệt và một số mạng hydrophone tĩnh để theo dõi tàu ngầm. Các tàu này tương đối dễ bị tấn công và sẽ phải rút lui trong thời gian chiến tranh. Đồng thời, các mạng này, khi vị trí của chúng đã bị biết đến, có thể bị tấn công nhằm tiêu diệt. Trong tương lai, Hải quân có thể triển khai một đội tàu Manta Ray được trang bị hydrophone vào, chẳng hạn như Biển Đông, qua đó cung cấp khả năng theo dõi liên tục tàu chiến và tàu ngầm Trung Quốc khi chúng di chuyển từ khu vực này sang khu vực khác.
Một nhiệm vụ khác có thể là chống tàu ngầm. Trong khi một số Manta có thể được sử dụng để xác định và theo dõi tàu ngầm đối phương, những chiếc Manta khác có thể mang vũ khí như ngư lôi chống ngầm MK 46 nhẹ và phát động chúng khi tàu ngầm đối phương vào tầm bắn. Một đội tàu ngầm Manta có thể trở thành một mạng lưới di động chống tàu ngầm, có khả năng tự triển khai từ khu vực này sang khu vực khác.
Các khả năng chỉ huy và kiểm soát được chương trình DARPA thiết kế tích hợp vào các drone có nghĩa rằng hệ thống có thể học theo thời gian, chia sẻ dữ liệu mới về tàu ngầm đối phương- như chữ ký âm thanh và các âm thanh đặc trưng của từng “tàu.” Mặc dù manta ray thật là một sinh vật hòa bình của biển cả, nhưng bản sao robot của nó có tiềm năng trở thành một vũ khí lợi hại. (popsci)
