Trung Quốc thử nghiệm vũ khí bắn từ vũ trụ

"Cây gậy của Chúa" có phép màu thực sự như tuyên truyền?

Một khái niệm vũ khí không gian siêu thanh, có biệt danh là "Cây gậy của Chúa", lần đầu tiên được nghĩ ra trong Chiến tranh Lạnh, có thể không hiệu quả như trước đây từng nghĩ, theo một nghiên cứu mới. Ý tưởng về vũ khí thanh vonfram siêu thanh liên quan đến việc thả một thanh vonfram lớn từ vệ tinh hoặc tàu vũ trụ khác trên quỹ đạo. Khi thanh này chạm vào mục tiêu với tốc độ Mach 10 (1 Mach tương đương 1.235 km/h), một lượng động năng cực lớn, tương tự như động năng của vũ khí hạt nhân, sẽ được giải phóng.

Khi lần đầu tiên được hình thành, người ta nghĩ rằng vũ khí này sẽ giống như một trận đại dịch trong Kinh thánh giáng xuống sự hủy diệt từ trên cao - do đó có thuật ngữ "Cây gậy của Chúa". Nhưng mặc dù quân đội Hoa Kỳ đã nhiều lần đề xuất trong nhiều thập kỷ, nhưng không có bằng chứng nào cho thấy bất kỳ quốc gia nào đã phát triển hoặc triển khai loại vũ khí như vậy.

Hiện nay, các nhà nghiên cứu tại Đại học Bắc Trung Quốc ở Thái Nguyên, tỉnh Sơn Tây, đã có kết quả đáng ngạc nhiên từ một thí nghiệm mà họ tiến hành để xem điều gì sẽ xảy ra nếu một loại vũ khí như vậy tấn công một boongke bê tông quân sự. Nhóm nghiên cứu, do nhà khoa học kỹ thuật cơ khí và điện Fu Jianping dẫn đầu tại viện nghiên cứu vũ khí thông minh của trường đại học, đã tăng tốc các thanh vonfram lên vận tốc cực đại lên tới 3km mỗi giây (1,86 dặm mỗi giây), hoặc gần gấp 9 lần tốc độ âm thanh. Vonfram rất đặc và cứng, và có điểm nóng chảy cao nhất trong tất cả các kim loại. Những đặc tính này khiến nó trở thành vật liệu tuyệt vời để sử dụng trong các loại vũ khí động năng có thể tiêu diệt bằng vận tốc và khối lượng.

Luôn là trọng tâm nghiên cứu của một số quốc gia

Khi một đầu đạn thanh vonfram tấn công một mục tiêu bê tông quân sự ở tốc độ cực cao, nó sẽ tạo ra sóng xung kích áp suất cao, nén và làm nóng vật liệu mục tiêu đến nhiệt độ và áp suất rất cao. Theo nhóm của Fu, điều này khiến mục tiêu chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái plasma (vật chất có thể uốn)  trong đó các electron bị tách khỏi các nguyên tử và vật liệu trở nên ion hóa.

Trạng thái plasma của vật liệu mục tiêu có tính dẫn điện cao đối với dòng điện do sóng xung kích áp suất cao tạo ra. Sau đó, các dòng điện này có thể tạo ra từ trường tương tác với plasma, tạo ra lực đẩy plasma lên vận tốc thậm chí còn cao hơn. Plasma được tăng tốc này tạo thành tia plasma làm xói mòn vật liệu mục tiêu và góp phần vào quá trình thâm nhập. Tuy nhiên, theo thí nghiệm, tia plasma cũng tương tác với thanh vonfram, khiến nó bị xói mòn do điều kiện nhiệt độ và áp suất cao. Khối lượng còn lại của thanh vonfram giảm đáng kể trong quá trình này. Ở Mach 8, nhóm của Fu phát hiện ra rằng toàn bộ thanh dài bằng cánh tay có thể biến mất gần như ngay lập tức sau khi va chạm.

Fu và các đồng nghiệp đã viết trong bài báo rằng, "Rất cần thiết phải nghiên cứu quá trình thâm nhập của thanh vonfram vào bê tông ở tốc độ siêu thanh". “Với sự phát triển của công nghệ bệ phóng, tốc độ của các đầu đạn dạng thanh đang tăng lên. Tuy nhiên, tác động phá hủy của các thanh vonfram đối với bê tông thay đổi giữa tốc độ siêu thanh và tốc độ thông thường. Cơ chế phá hủy cũng thay đổi theo đó”, bài báo cho biết. “Hiệu ứng xuyên thấu của các đầu đạn động năng đối với bê tông luôn là trọng tâm nghiên cứu của một số quốc gia”.

Theo thông tin công khai, trường đại học trên có liên hệ chặt chẽ với chương trình phòng thủ không gian của Trung Quốc. Trong Chiến tranh Lạnh, Không quân Hoa Kỳ đã khởi động một chương trình nghiên cứu về bắn phá động năng được gọi là Dự án Thor. Khái niệm này ban đầu được phát triển bởi nhà khoa học Jerry Pournelle của Boeing vào năm 1957 và sau đó được những người khác cải tiến, bao gồm cả Tập đoàn Rand vào những năm sau đó. Ý tưởng là thả một thanh vonfram dài 6 mét (19,7 feet) từ quỹ đạo để tấn công các mục tiêu trên Trái đất - đạt được lực của vũ khí hạt nhân mà không có bụi phóng xạ.

Năm 2003, một báo cáo của Không quân Hoa Kỳ đã giới thiệu một hệ thống mới có tên là Hypervelocity Rod Bundles (HRB). Hệ thống này bao gồm các thanh vonfram dài 6,1 mét và đường kính 0,3 mét. Những thanh này được thiết kế để phóng từ không gian bằng tên lửa thông thường hoặc hệ thống phóng khác và được điều khiển đến mục tiêu bằng nhiều hệ thống dẫn đường khác nhau.

HRB có khả năng tấn công mục tiêu trên toàn cầu với tốc độ khoảng 3km/giây khi va chạm. Theo một số tính toán, bằng cách triển khai 6 đến 8 vệ tinh trên một quỹ đạo nhất định, hệ thống có thể tấn công mục tiêu trong vòng 12-15 phút. Thời gian này ít hơn một nửa thời gian để tên lửa liên lục địa (ICBM) tiếp cận mục tiêu - và không có cảnh báo phóng. Một số nhà nghiên cứu cho biết một "Cây gậy của Chúa" lớn có thể có sức công phá của một quả bom hạt nhân chiến thuật nhỏ và chúng cũng có thể hiệu quả chống lại các boongke hạt nhân.

Nhưng những hệ thống này chưa bao giờ được triển khai. Một lý do chính là việc phát triển và triển khai những vũ khí này trong không gian sẽ đòi hỏi phải đầu tư đáng kể về thời gian, tiền bạc và nguồn lực, chẳng hạn như tên lửa siêu nặng. Một yếu tố khác là sự phát triển của các hệ thống vũ khí khác, chẳng hạn như đạn dược dẫn đường chính xác và tên lửa hành trình, được coi là thiết thực và hiệu quả hơn cho nhiều ứng dụng quân sự. Sau đó sẽ có những cân nhắc về chính trị và chiến lược. Ví dụ, một vụ nổ súng có thể gây ra thảm họa.

lCoi trọng bản thiết kế quân sự của Hoa Kỳ

Việc triển khai một hệ thống như vậy có thể bị các quốc gia khác coi là khiêu khích hoặc gây mất ổn định. Nhưng Trung Quốc đã coi trọng bản thiết kế quân sự của Hoa Kỳ. Trong một bài báo được công bố vào năm 2018, các nhà khoa học Trung Quốc đã báo cáo về một thí nghiệm nguyên mẫu liên quan đến một quả đạn động năng siêu tốc bắn trúng mục tiêu trên mặt đất ở Sa mạc Gobi.

Trong thí nghiệm chưa từng có này, một thanh vonfram nặng 140kg (308lbs) đã được bắn với tốc độ 4,6km/giây bằng một bệ phóng được phân loại từ trên cao trên sa mạc, tạo ra một hố va chạm hình parabol sâu 3m và đường kính 4,6m. Thanh vonfram có đường kính 11cm (4,33 inch) và dài 84cm. Khu vực mục tiêu là cát và sỏi. Theo một số nhà nghiên cứu, có thể thí nghiệm này nhằm mô phỏng tác động của vũ khí kiểu Dự án Thor hoặc HRB vì thanh vonfram được sử dụng trong thí nghiệm có thành phần tương tự như thành phần được đề xuất cho các hệ thống như vậy.

Nhưng thí nghiệm ở Gobi đã đặt ra một số câu hỏi về hiệu quả của vũ khí khi được sử dụng để chống lại mục tiêu ẩn dưới sa mạc. Dữ liệu do các nhà khoa học Trung Quốc thu thập được từ địa điểm này cho thấy hiệu ứng hố va chạm siêu tốc tương tự như hiệu ứng của một vụ nổ ngầm nông và khi vận tốc tăng lên, hiệu ứng sẽ giống với hiệu ứng của một vụ nổ tiếp xúc bề mặt hơn.

Điều này có nghĩa là "cây gậy của Chúa" có thể có khả năng xuyên đất hạn chế. Nền đất tự nhiên ở sa mạc Gobi khác với các boongke bê tông cốt thép, thường được thiết kế để chịu được va chạm tốc độ cao và các dạng hư hại khác. Trong nghiên cứu của mình, nhóm của Fu đã điều tra cách độ sâu xuyên của thanh vonfram vào các mục tiêu bê tông thay đổi theo vận tốc của đạn. Kết quả cho thấy độ sâu ban đầu tăng theo vận tốc của đạn, nhưng sau đó giảm sau khi đạt đến một điểm nhất định. "Có độ sâu xuyên tối đa khoảng 80 lần đường kính đạn ở tốc độ 1,2 km mỗi giây (khoảng 3,5 lần tốc độ âm thanh)", nhóm của Fu cho biết. Đẩy tốc độ lên cao hơn đến phạm vi siêu thanh hoặc trên Mach 5 sẽ không giúp thanh vonfram đi sâu hơn vào bê tông.

Nhóm nghiên cứu cho biết "Độ sâu xuyên trong điều kiện tốc độ cực cao không có lợi thế so với độ xuyên trung bình và tốc độ thấp". Ví dụ, ở tốc độ Mach 8, toàn bộ thanh sẽ biến thành tia plasma khi va chạm và tia này chỉ có thể xuyên sâu khoảng 50 lần đường kính thanh. Nhưng đó chỉ là một trong những yếu tố cần xem xét khi đo sức mạnh hủy diệt của vũ khí động năng như thanh vonfram. Các yếu tố khác bao gồm động năng của đầu đạn, vận tốc của đầu đạn, khối lượng của đầu đạn và đặc tính vật liệu của mục tiêu.

Các vụ nổ bề mặt cũng có thể gây ra nhiều loại thiệt hại, bao gồm thiệt hại về cấu trúc cho các tòa nhà và cơ sở hạ tầng khác, thương tích và gây tử vong cho người và động vật, và thiệt hại về môi trường. Một số nhà khoa học quân sự cho rằng sự phát triển của các công nghệ phóng mới, chẳng hạn như xe siêu thanh và súng ray, có thể làm tăng khả năng ứng dụng của thanh vonfram như một vũ khí động năng. Súng ray sử dụng lực điện từ để tăng tốc đầu đạn lên vận tốc cực cao và bắn trúng mục tiêu cách xa 200km với tốc độ Mach 7.

Trong khi đó, tên lửa siêu thanh, có thể di chuyển với tốc độ Mach 5 hoặc cao hơn, cung cấp một nền tảng khả thi khác để phóng thanh vonfram từ độ cao gần không gian. Trung Quốc là nước sản xuất vonfram lớn nhất thế giới, chiếm hơn 80% sản lượng toàn cầu. Nước sản xuất lớn thứ hai là Nga. Hoa Kỳ là nước tiêu thụ vonfram đáng kể, nhưng không phải là nước sản xuất chính. Quân đội Hoa Kỳ phụ thuộc rất nhiều vào nhập khẩu để đáp ứng nhu cầu vonfram của mình, với phần lớn nguồn cung đến từ Trung Quốc.