Mỹ phát triển công nghệ dẫn đường không phụ thuộc GPS

Cục Các dự án nghiên cứu quốc phòng tiên tiến DARPA thuộc Bộ Quốc phòng Mỹ đã mở thầu chế tạo hệ thống dẫn đường quán tính mới không phụ thuộc GPS.

DARPA - Cục Các dự án nghiên cứu quốc phòng tiên tiến

Hệ thống này sẽ cho phép sử dụng vũ khí chính xác cao chống các nước có các phương tiện tác chiến điện tử và chống vệ tinh mạnh.

Hiện nay, hầu như toàn bộ các vũ khí chính xác cao của Mỹ đều dựa vào GPS. Tuy nhiên, tín hiệu GPS yếu nên ở nhiều khu vực, nhất là vùng núi thì thiết bị GPS không hoạt động được.

Ngoài ra, một số quốc gia có lực lượng tác chiến điện tử nên Mỹ không hy vọng GPS làm việc ổn định khi xảy ra chiến tranh chống lại các nước này (ví dụ như Iran). Còn Trung Quốc thậm chí còn có các vũ khí tiêu diệt vệ tinh định vị của đối phương.

Các hệ thống dẫn đường quán tính vi cơ điện tử dựa trên điện tử silic được phát triển từ lâu tại phòng thí nghiệm MicroSystems Laboratory, Đại học California ở Irvine. Nhưng nay quân đội Mỹ cần các phương tiện còn hiệu quả hơn (UC Irvine)

Để hành động trong tình huống đó, các hệ thống riêng biệt của vũ khí được trang bị các bộ ổn định con quay lắp liền, bảo đảm tính toán vị trí của tên lửa, ổn định bay cho nó…

Những thiết bị đầu tiên như vậy đã được lắp cho ngư lôi từ thế kỷ 19. Nhưng khó khăn là ở chỗ chúng đắt đỏ, cồng kềnh, nặng nề và không phải lúc nào cũng tin cậy. Chúng không thể sử dụng cho nhiều hệ thống chiến thuật cần nhẹ và cơ động cao.

Mới đây, DARPA đã mở thầu chế tạo các mẫu hệ thống dẫn đường quán tính dựa trên một module micro hỗn hợp cơ sở duy nhất. Việc này được tiến hành trong khuôn khổ một giai đoạn của chương trình micro-PNT (Positioning, Navigation and Timing).

Được sự quan tâm là Chip-Scale Combinatorial Atomic Navigator (C-SCAN), một hệ thống kết hợp các sensor quán tính có nguyên lý làm việc khác nhau có khả năng bổ sung thông tin cho nhau và bảo đảm cungc ấp dữ liệu chính xác và được kiểm chứng về vị trí của thiết bị.

Các mục tiêu chính của chương trình con C-SCAN là nghiên cứu khả năng vi hình hóa và sản xuất các hệ thống dẫn đường quán tính cỡ nano và phát triển các thuật toán và cấu trúc cho phép hợp nhất dễ dàng trong một thiết bị các dữ liệu từ các thiết bị quán tính microв làm việc theo các nguyên lý khác nhau.

Hệ thống dẫn đường quán tính micro mà DARPA muốn có được có thể tích không quá 20 cm³ và tiêu thụ không quá 1W. Hiệu suất của C-SCAN phải “cao hơn mọi thiết bị có sẵn hiện nay”. Giới hạn sai số cho phép khi xác định giá tốc của vật thể là 10-6g, còn khi xác định tốc độ góc là 10-4 độ/h. Hệ thống đạt khả năng hoạt động đầy đủ kể từ thời điểm khởi động lạnh là không quá 10 giây.

Các nguyên lý làm việc của những hệ thống đó không còn là bí mật. Trong khuôn khổ chương trình Micro-PNT, Mỹ từ lâu phát triển các con quay dựa trên cộng hưởng từ vi hạt nhân (micro-nuclear magnetic resonance), sử dụng chuyển động quay của hạt nhân nguyên tử trong từ trường. “Loại con quay này không có các bộ phận chuyển động và không nhạy cảm với các dao động gia tốc và rung động”, lãnh đạo chương trình Andrei Shkel cho biết.

Ngoài ra, nó lại nhỏ hơn hai chục lần và không tiêu thụ nhiều năng lượng như các loại tương tự hiện có. Theo ông Shkel, các phương án khác để giải quyết nhiệm vụ tham vọng này như các hệ thống vi cơ điện tử dựa trên điện tử silic lại nhạy cảm hơn nhiều với rung động nên không thể đáp ứng yêu cầu của DARPA. Tuy nhiên, không loại trừ sử dụng chúng làm các hệ thống phụ trợ, dự phòng cho các con quay dựa trên cộng hưởng từ vi hạt nhân.

Phạm vi sử dụng các hệ thống dẫn đường quán tính micro có thể rất rộng, từ bảo đảm dẫn đường cho các toán lính chạy bộ trên chiến trường cho đến định hướng cho máy bay không người lái và máy bay không người lái tiểu hình, tàu lặn quân sự và tên lửa có điều khiển mà không cần đến GPS. Những hạn chế về trọng lượng và kích thước nêu trong yêu cầu cuộc thầu khắt khe đến mức về lý thuyết có thể ứng dụng cho cả các hệ thống trước đây thuộc loại chính xác cao.

Việc thực hiện toàn quy mô các chương trình kiểu như vậy sẽ củng cố ưu thế của quân đội Mỹ trong lĩnh vực vũ khí chính xác cao trong mấy chục năm tới. Dĩ nhiên là nếu các quốc gia phát triển còn lại tiếp tục thụ động quan sát những gì đang diễn ra và không định nhảy vào cuộc đua này.

Nam Xương (theo DARPA, Compulenta)