Nhận diện vũ khí: Năng lượng định hướng – vũ khí mới thay đổi cuộc chơi?

Bài toán chi phí trong chiến tranh UAV và tên lửa

Những diễn biến trong các cuộc xung đột gần đây cho thấy rõ áp lực ngày càng lớn đối với các hệ thống phòng thủ truyền thống. Khi các lực lượng vũ trang sử dụng UAV và tên lửa giá rẻ với số lượng lớn, bên phòng thủ buộc phải triển khai những mạng lưới đánh chặn dày đặc để bảo vệ các mục tiêu quan trọng.

Các hệ thống phòng không hiện nay chủ yếu dựa vào những tên lửa đánh chặn có chi phí rất cao. Nhiều loại tên lửa được sử dụng trong các mạng lưới phòng thủ hiện đại có giá lên tới hàng triệu USD mỗi quả. Chẳng hạn, chi phí cho một tên lửa Patriot dao động khoảng từ 3–5 triệu USD. Tên lửa SM-3 có giá từ 10–30 triệu USD, trong khi một quả SM-6 cũng có giá khoảng 4 triệu USD. Tên lửa Arrow-3 được ước tính có giá khoảng 3 triệu USD.

Sự chênh lệch chi phí giữa vũ khí tấn công và vũ khí phòng thủ đang trở thành một vấn đề chiến lược. Các UAV tấn công một chiều hoặc rocket giá rẻ có thể được sản xuất với chi phí thấp hơn rất nhiều so với những tên lửa đánh chặn mà bên phòng thủ phải sử dụng để tiêu diệt chúng.

Hệ thống vũ khí năng lượng định hướng laser DragonFire khai hỏa trong một cuộc thử nghiệm vào tháng 1-2024. Ảnh: Bộ Quốc phòng Anh

Thực tế này đã được thể hiện rõ trong nhiều cuộc xung đột gần đây. Theo ước tính của các chuyên gia, chỉ riêng chi phí phòng thủ của Israel và các đồng minh trong cuộc tấn công quy mô lớn hồi tháng 4-2024 có thể đã vượt quá 1 tỷ USD. Với tốc độ tiêu hao như vậy, việc duy trì các chiến dịch phòng thủ kéo dài trở thành thách thức lớn cả về tài chính lẫn năng lực sản xuất.

Không chỉ chi phí cao, nhiều loại tên lửa đánh chặn còn có thời gian sản xuất dài. Điều này khiến việc bổ sung kho dự trữ trở nên khó khăn trong ngắn hạn. Nếu phải đối mặt với các cuộc tấn công quy mô lớn và kéo dài, các hệ thống phòng không có nguy cơ nhanh chóng tiêu hao lượng đạn dự trữ.

Sự mất cân bằng về chi phí đang khiến nhiều chuyên gia quốc phòng lo ngại rằng các hệ thống phòng thủ hiện nay có thể rơi vào thế bất lợi trước những chiến thuật tấn công dựa vào số lượng lớn UAV và rocket giá rẻ.

Vũ khí năng lượng định hướng và tương lai phòng thủ đa tầng

Trong bối cảnh đó, vũ khí năng lượng định hướng đang được xem là một giải pháp công nghệ có khả năng thay đổi bài toán chi phí của phòng không hiện đại.

Các hệ thống này chủ yếu bao gồm hai nhóm công nghệ chính: Laser năng lượng cao và vũ khí điện từ công suất lớn. Cả hai đều chuyển đổi điện năng thành công cụ tác chiến có độ chính xác cao.

Laser năng lượng cao có thể tập trung chùm tia vào mục tiêu để làm nóng các bộ phận của UAV hoặc đầu đạn cho đến khi chúng bị phá hủy. Trong khi đó, các hệ thống điện từ công suất lớn có thể phát ra các xung điện từ đủ mạnh để làm hỏng hoặc vô hiệu hóa các mạch điện tử của mục tiêu.

Một trong những ưu điểm nổi bật của các hệ thống này là tốc độ tác chiến. Cả laser và vũ khí điện từ đều hoạt động với tốc độ ánh sáng, cho phép phản ứng gần như tức thời khi phát hiện mục tiêu. Ngoài ra, chúng có thể tấn công nhiều mục tiêu liên tiếp mà không cần nạp lại đạn.

Giới hạn chính của các hệ thống năng lượng định hướng hiện nay nằm ở nguồn điện và khả năng tản nhiệt. Tuy nhiên, nếu các điều kiện kỹ thuật được đáp ứng, chi phí cho mỗi lần khai hỏa có thể rất thấp, chỉ từ vài xu đến khoảng 10 USD.

So với chi phí hàng triệu USD của các tên lửa đánh chặn, sự chênh lệch này là rất lớn. Ví dụ, một hệ thống laser như Iron Beam của Israel có thể tiêu diệt các mục tiêu tương tự với chi phí chưa đến 1.000 USD cho mỗi lần khai hỏa, nếu không tính chi phí phát triển ban đầu.

Ngoài yếu tố kinh tế, vũ khí năng lượng định hướng còn mang lại một số lợi thế khác trong tác chiến. Việc sử dụng laser giúp giảm rủi ro cho phi công và hạn chế gánh nặng hậu cần liên quan đến việc vận hành các hệ thống vũ khí động năng.

Một khái niệm thường được sử dụng để phân tích hiệu quả kinh tế của các hệ thống này là “đường cong trung hòa chi phí”. Khái niệm này được phát triển từ một nghiên cứu của RAND năm 2012, trong đó so sánh chi phí giữa việc sử dụng tên lửa hành trình dùng một lần và các nền tảng có thể tái sử dụng.

Theo nghiên cứu này, trong các cuộc xung đột ngắn và cường độ thấp, các loại vũ khí dùng một lần thường có lợi thế về chi phí. Tuy nhiên, khi chiến tranh kéo dài và cường độ tăng lên, chi phí ban đầu của các hệ thống tái sử dụng sẽ được phân bổ theo thời gian, khiến chúng trở nên hiệu quả hơn về mặt kinh tế.

Các nghiên cứu của cơ quan phát triển vũ khí năng lượng định hướng thuộc Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Không quân Mỹ đã áp dụng mô hình này cho kịch bản phòng thủ căn cứ không quân. Kết quả cho thấy trong các tình huống tác chiến cường độ cao, chẳng hạn khi phải đối phó với khoảng 500 tên lửa mỗi ngày, vũ khí năng lượng định hướng có thể trở nên tiết kiệm chi phí hơn so với tên lửa đánh chặn chỉ sau khoảng hai ngày.

Sự xuất hiện của ODIN trong chiến dịch của Mỹ nhằm vào Iran mới đây cho thấy quá trình chuyển đổi của hệ thống từ giai đoạn đánh giá sang thực chiến. Ảnh: Army Recognition

Một mô hình mô phỏng khác với 100 mối đe dọa cho thấy hệ thống phòng thủ nhiều lớp có thể kết hợp 70 lần bắn năng lượng định hướng và 30 tên lửa đánh chặn để vô hiệu hóa toàn bộ mục tiêu. Cách tiếp cận này giúp tiết kiệm ít nhất 70 triệu USD chi phí tên lửa.

Trong thực tế, các hệ thống phòng thủ tên lửa hiện nay thường áp dụng phương thức khai hỏa “shoot-shoot-look”. Theo phương thức này, hệ thống phóng tên lửa vào mục tiêu đang lao tới, ngay sau đó phóng thêm một tên lửa thứ hai rồi mới quan sát xem mục tiêu đã bị hạ hay chưa. Phương thức khai hỏa này đem lại hiệu quả tiêu diệt mục tiêu cao nhưng lại rất tốn tên lửa. Đây chính là lĩnh vực mà vũ khí năng lượng định hướng có thể phát huy vai trò quan trọng. Thay vì thay thế hoàn toàn tên lửa đánh chặn, các hệ thống laser có thể giúp “làm mỏng” các đàn UAV hoặc các mục tiêu tấn công đơn giản, qua đó giúp bảo tồn lượng tên lửa đánh chặn cho những mối đe dọa phức tạp hơn như máy bay tàng hình, vũ khí siêu vượt âm hoặc tên lửa đạn đạo mang nhiều đầu đạn.

Công nghệ này đặc biệt phù hợp để đối phó với các UAV tấn công một chiều, loại vũ khí được thiết kế với chi phí thấp nhưng có khả năng gây gián đoạn lớn. Các đàn UAV có thể tạo ra áp lực hậu cần rất lớn đối với các hệ thống phòng thủ chỉ dựa vào tên lửa. Vũ khí năng lượng định hướng giúp phá vỡ “đường cong chi phí” của tác chiến phòng không bằng cách cung cấp khả năng tác chiến liên tục với chi phí rất thấp. Khi được kết hợp với các hệ thống theo dõi mục tiêu hiện đại và hệ thống điều khiển hỏa lực sử dụng trí tuệ nhân tạo, hiệu quả của các hệ thống này có thể được nâng cao đáng kể.

Trên toàn cầu, nhiều quốc gia và doanh nghiệp quốc phòng đang đẩy mạnh phát triển công nghệ này. Các nhà thầu quốc phòng Mỹ như Raytheon, Lockheed Martin và Boeing đang phát triển nhiều hệ thống laser và vũ khí điện từ công suất cao. Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Không quân Mỹ cũng đã thử nghiệm các hệ thống có khả năng vô hiệu hóa đàn UAV bằng các xung điện từ. Một số hệ thống đã bắt đầu xuất hiện trong các hoạt động thực tế. Các hình ảnh và video do Bộ Tư lệnh Trung tâm Mỹ (CENTCOM) công bố cho thấy một tàu khu trục thuộc nhóm tác chiến tàu sân bay tham gia chiến dịch “Cơn thịnh nộ dữ dội” được trang bị hệ thống laser ODIN.

Ngoài Mỹ, nhiều quốc gia khác cũng đang thúc đẩy các chương trình tương tự. Israel được cho là đã triển khai hệ thống Iron Beam trong các cuộc xung đột gần đây. Tại Anh, hệ thống laser DragonFire đã đạt được các thử nghiệm thành công trong việc tiêu diệt mục tiêu trên không vào năm 2024. Đức, Nhật Bản và Australia cũng đang đầu tư mạnh vào các chương trình phát triển vũ khí năng lượng định hướng trong khuôn khổ các hệ thống phòng không tích hợp.

Những hạn chế

Mặc dù được xem là công nghệ đầy tiềm năng, các hệ thống laser hiện nay vẫn tồn tại nhiều hạn chế về địa hình, môi trường và cách thức tác chiến. Những yếu tố này khiến chúng khó có thể thay thế hoàn toàn các hệ thống phòng không truyền thống.

Một trong những hạn chế quan trọng của laser phóng từ mặt đất là phụ thuộc vào tầm nhìn trực tiếp tới mục tiêu. Tia laser không thể xuyên qua các vật cản như tòa nhà, đồi núi hoặc các chướng ngại địa hình khác. Hệ thống phải “nhìn thấy” mục tiêu vì chùm tia cần chiếu liên tục vào một điểm trong một khoảng thời gian nhất định để tạo đủ nhiệt lượng phá hủy mục tiêu.

Ngoài yếu tố địa hình, môi trường khí quyển cũng có thể ảnh hưởng đến hiệu quả của laser. Thời tiết xấu, bụi hoặc các hạt nhỏ trong không khí có thể làm suy yếu chùm tia năng lượng vốn có đường kính rất hẹp. Khi tia laser bị tán xạ hoặc hấp thụ bởi các hạt trong khí quyển, lượng năng lượng truyền tới mục tiêu sẽ giảm đi, làm suy giảm khả năng phá hủy mục tiêu.

Một hạn chế khác của vũ khí laser là tầm bắn còn tương đối ngắn. Ví dụ, khoảng cách hiệu quả của hệ thống Iron Beam vào khoảng 10km. Đây là phạm vi khá hạn chế khi phải đối phó với các mối đe dọa đường không có tầm hoạt động rất xa. Chẳng hạn, UAV Shahed-136 do Iran phát triển có thể bay với tầm hoạt động lên tới khoảng 2.000km. Điều này có nghĩa là laser chỉ có thể đánh chặn mục tiêu trong giai đoạn cuối của hành trình bay.

Các hệ thống laser thường được vận hành từ một thiết bị có hình dạng tương tự máy ảnh hoặc kính thiên văn cỡ lớn. Thiết bị này phát ra chùm tia năng lượng tập trung để phá hủy mục tiêu. Quá trình tiêu diệt mục tiêu không diễn ra ngay lập tức mà có thể kéo dài vài giây. Hệ thống phải khóa mục tiêu và duy trì chùm tia liên tục vào một điểm trên mục tiêu để đốt nóng và phá hủy bộ phận đó. Chính đặc điểm này dẫn đến một hạn chế quan trọng: Một thiết bị laser không thể đồng thời tấn công nhiều mục tiêu cùng lúc. Nếu nhiều rocket hoặc một bầy UAV bay tới, hệ thống cần thời gian để xử lý từng mục tiêu, hoặc phải có nhiều thiết bị laser hoạt động song song.

Hệ thống vũ khí laser Iron Beam của Israel. Ảnh: Bộ Quốc phòng Israel

Những bước tiến trong phát triển vũ khí năng lượng định hướng cho thấy công nghệ này không còn là những gì chỉ xuất hiện trong các bộ phim khoa học viễn tưởng. Tuy nhiên, nhiều chuyên gia cho rằng các hệ thống laser trên chiến trường hiện nay có thể được so sánh với những chiếc xe tăng đầu tiên xuất hiện trong Chiến tranh Thế giới thứ nhất. Dù công nghệ đã tồn tại, cách thức triển khai, quy mô sử dụng và vai trò chiến thuật của chúng vẫn đang trong quá trình hình thành.  

Theo các dự báo, trong vòng khoảng 5 năm tới, công nghệ này có thể được triển khai trên nhiều nền tảng khác nhau, từ các căn cứ cố định, phương tiện mặt đất và tàu chiến cho đến máy bay.

Trong bối cảnh các mối đe dọa trên không ngày càng rẻ và xuất hiện với số lượng lớn, các hệ thống có thể tái sử dụng như vũ khí năng lượng định hướng đang được xem là một thành phần quan trọng của chiến lược phòng thủ trong tương lai. Dù chưa thể thay thế hoàn toàn các hệ thống phòng không truyền thống, công nghệ này được nhiều chuyên gia đánh giá có thể góp phần thay đổi cách thức tiến hành chiến tranh trên không trong những thập niên tới.