Nghiên cứu của các nhà khoa học Trung Quốc hé lộ điểm yếu của tàu ngầm tiên tiến

Theo thông tin mới nhất trên South China Morning Post, một nghiên cứu được công bố trên một trong những tạp chí được đánh giá có uy tín nhất Trung Quốc tiết lộ các tàu ngầm tiên tiến có thể bị phát hiện.

Mỹ được cho là đang vận hành một số tàu ngầm khó phát hiện nhất, với các hệ thống giảm rung và âm thanh rất tinh vi nhằm trộn lẫn vào tiếng ồn của đại dương.

Hồi tháng 4/2023, ông Carl Schuster - cựu thuyền trưởng Hải quân Mỹ, kiêm cựu giám đốc hoạt động tại Trung tâm Tình báo chung của Bộ Tư lệnh Thái Bình Dương ở Hawaii chia sẻ với CNN rằng, “tàu ngầm là một lĩnh vực mà Mỹ duy trì ưu thế vượt trội so với Trung Quốc”.

Tuy nhiên, nghiên cứu của các chuyên gia thuộc Viện Nghiên cứu Cấu trúc Vật chất Phúc Kiến - Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc phát hiện một máy dò từ tính cực nhạy có khả năng phát hiện dấu vết của tàu ngầm tiên tiến nhất từ khoảng cách xa.

Cụ thể, nhóm nghiên cứu do nhà khoa học Zou Shengnan đứng đầu đã sử dụng mô hình máy tính để xác định xem liệu có thể phát hiện các bong bóng gần như không thể nhận thấy được tạo ra bởi tàu ngầm năng lượng hạt nhân di chuyển với tốc độ cao hay không.

Theo bài báo đăng trên Tạp chí Nghiên cứu Tàu biển Trung Quốc hôm 1/8, kết quả thử nghiệm đã “mang đến một giải pháp mới để phát hiện và theo dõi tàu ngầm”.

Nhóm nghiên cứu tại Trung Quốc cho biết, các định luật vật lý có thể giúp phát hiện tàu ngầm chạy bằng năng lượng hạt nhân bằng các công nghệ hiện có. Ảnh minh họa: Hải quân Mỹ/ SCMP

Các nhà nghiên cứu đã tính toán rằng, tín hiệu tần số cực thấp (ELF) do bong bóng của tàu ngầm tạo ra có thể mạnh hơn độ nhạy của các máy dò dị thường từ tính tiên tiến từ 3 - 6 bậc cường độ. “Cường độ của điện trường cảm ứng và từ trường nằm trong phạm vi phát hiện của một số cảm biến hàng đầu”, bài báo thông tin.

Bong bóng tạo ra là hệ quả tất yếu của tốc độ hành trình của tàu ngầm, khiến nước chảy quanh thân tàu di chuyển nhanh hơn khi khi động năng của nó tăng lên, còn thế năng (được biểu thị bằng áp suất) giảm xuống.

Tình trạng nói trên là do tổng năng lượng của một hệ thống nhất định phải không đổi. Nếu chất lỏng chuyển động, tổng động năng do chất lỏng chuyển động gây ra và thế năng sẽ không đổi nhưng sự cân bằng của hai lực sẽ thay đổi.

Trường hợp áp lực giảm đến mức vừa đủ, các bong bóng nhỏ hình thành trên bề mặt thân tàu khi một phần nước bốc hơi. Quá trình tạo bong bóng này nhiều khả năng xảy ra nhất trên các bề mặt có độ cong rõ rệt hoặc gồ ghề, có thể tạo ra các vùng áp suất thấp.

Khi nước tiếp tục chuyển động xung quanh thân tàu, các bong bóng lớn dần lên và di chuyển ra khỏi bề mặt - nơi có áp suất lớn hơn như gần mép sau của thân tàu, khiến chúng tan biến nhanh chóng.

Quá trình này dẫn đến nhiễu loạn và có thể tạo ra dấu hiệu điện từ, trong một hiện tượng được gọi là hiệu ứng thủy động lực học (MHD). Sự nhiễu loạn càng nhanh thì điện áp MHD càng mạnh. Kết quả thử nghiệm mô hình máy tính cho thấy, “có thể quan sát các tín hiệu điện trường cảm ứng đáng kể xung quanh mũi tàu, đuôi tàu và phía sau thân tàu.

XEM THÊM: Đức kêu gọi nỗ lực ngoại giao lớn hơn nhằm chấm dứt cuộc xung đột tại Ukraine

Theo chia sẻ của các nhà nghiên cứu, phát xạ điện từ do bong bóng tại bọt daao động theo thời gian, tạo ra tín hiệu riêng biệt trong dải tần số cực thấp, từ 49,94 Hz đến 34,19 Hz.

Mặc dù không rõ nhưng các tín hiệu ELF có thể truyền đi trong những khoảng cách rất xa nhờ khả năng xuyên qua nước và đến tầng điện ly, nơi chúng phản xạ trở lại bề mặt Trái Đất. Đặc tính này đã được khai thác để liên lạc với tàu ngầm.

Nhóm nghiên cứu của bà Zou Shengnan chia sẻ, phát hiện của họ có thể “cung cấp tài liệu tham khảo cho việc lựa chọn tần số liên lạc điện từ cho tàu ngầm tốc độ cao”.

Phát hiện của nhóm nghiên cứu có thể “cung cấp tài liệu tham khảo cho việc lựa chọn tần số liên lạc điện từ cho tàu ngầm tốc độ cao”. Ảnh minh họa: Hải quân Mỹ/ Cnet

South China Morning Post thông tin, các công nghệ phát hiện điện từ truyền thống xác định vị trí và theo dõi sự nhiễu loạn trong từ trường của Trái Đất được tạo ra bởi chuyển động trong nước của tàu ngầm, thường được làm bằng vật liệu sắt từ như thép. Việc phân tích cường độ và hướng của trường điện từ có thể xác định vị trí, chuyển động của tàu ngầm.

Tuy nhiên, các công nghệ nói trên ngày càng gặp nhiều hạn chế do các nhà thiết kế tàu triển khai biện pháp ứng phó, gồm sử dụng vật liệu từ tính thấp hoặc phi kim loại trong thiết kế vỏ tàu ngầm và nhiều biện pháp khác để liên tục giảm các đặc tính điện từ của tàu.

Nhóm nghiên cứu của bà Zou Shengnan cho rằng, nhu cầu cấp thiết hiện tại là nghiên cứu một loại nguồn tín hiệu mới. Dù vậy, họ cảnh báo có một số thách thực thực tiễn trong việc phát hiện các tín hiệu điện từ do bong bóng của tàu ngầm tạo ra.

Những thách thức này gồm sự biến mất của tín hiệu khi tàu ngầm giảm tốc độ hoặc dừng lại, sự gây nhiễu từ các nguồn khác như tiếng ồn điện từ tự nhiên hoặc tín hiệu do con người tạo ra. Dòng nước xung quanh tàu ngầm có thể rất hỗn loạn và không ổn định, khả năng ảnh hưởng đến sự hình thành và phát triển của bong bóng tạo bọt, các tín hiệu điện từ.

Theo nhận định của các nhà khoa học, cần nghiên cứu thêm để hiểu rõ hơn về tính chất vật lý phức tạp phía sau sự liên kết dòng chảy - điện từ nhằm phát triển các mô hình chính xác, đáng tin cậy hơn nhằm dự đoán các dấu hiệu tàu ngầm điện từ cảm ứng này.

Đinh Kim (Theo SCMP)