Sản xuất bởi: Science Popularization China
Sản xuất bởi: Dahui
Nhà sản xuất: Trung tâm thông tin mạng máy tính, Viện Hàn lâm khoa học Trung Quốc
Vào ngày 2 tháng 10 năm 2021, sau khi tàu ngầm hạt nhân tấn công lớp Seawolf của Hoa Kỳ "Connecticut" gặp tai nạn va chạm dưới nước, quân đội Hoa Kỳ đã che giấu nguyên nhân của vụ tai nạn. Phải đến ngày 1 tháng 11, Hạm đội 7 của Hoa Kỳ mới ra thông cáo điều tra vụ tai nạn, trong đó nêu rõ vật thể mà tàu ngầm va chạm ở vùng biển Biển Đông là một "ngọn núi dưới nước không xác định".
Ảnh vệ tinh của tàu ngầm hạt nhân USS Connecticut chụp ngày 20 tháng 10 (Nguồn ảnh: Chuyên mục "War Zone" của trang web The Drive)
Tại sao tàu ngầm tấn công hạt nhân lớp "Seawolf" tiên tiến nhất lại va chạm với "Sea Mountain"? Liệu có thể tránh được những vụ tai nạn tương tự như "Sói biển đâm vào núi Seamount" không? Tàu ngầm tránh va chạm và các tai nạn hàng hải khác như thế nào khi di chuyển dưới nước?
Hôm nay, chúng ta sẽ coi sự cố "Sói biển đâm vào núi" là cơ hội để thảo luận về phương pháp điều hướng dưới nước, định vị và tránh va chạm của tàu ngầm dựa trên thông tin công khai.
Có phải việc không bật sonar chủ động là nguyên nhân khiến máy bay đâm vào núi không?
Sau vụ va chạm, nhiều nhà phân tích tin rằng lý do chính dẫn đến vụ va chạm là tàu ngầm hạt nhân hoạt động bí mật và hệ thống sonar chủ động không được bật.
Tuy nhiên, liệu sonar chủ động có thực sự là nguyên nhân gây ra "vụ Sói Biển đâm vào núi ngầm" không?
Như chúng ta đã biết, sóng âm hiện là sóng mang duy nhất có thể truyền thông tin hiệu quả qua khoảng cách xa trong nước biển. Sonar, thiết bị chính dùng để định vị và dẫn đường tàu ngầm, sử dụng âm thanh để điều hướng, đo lường và định vị dưới nước.
Nguồn gốc của từ “SONAR” thực chất là viết tắt của “Sound Navigation And Ranging” trong tiếng Anh.
Tàu ngầm tiên tiến hiện đại thường được trang bị một mảng sonar hình cầu ở mũi tàu, một mảng sonar bên hông và một mảng sonar tuyến tính kéo ở đuôi tàu. Đặc biệt, tàu ngầm tấn công chạy bằng năng lượng hạt nhân có thể được trang bị tới 15 thiết bị sonar.
Sơ đồ phát hiện sonar dẫn đường dưới nước của tàu ngầm (Nguồn ảnh: Phoenix.com)
Các loại sonar này có thể được chia thành sonar cảnh báo, sonar tấn công, sonar phát hiện mìn, sonar liên lạc, sonar nhận dạng, sonar đo khoảng cách thụ động, sonar ghi và phân tích tiếng ồn môi trường, đo tốc độ âm thanh và sonar tính toán quỹ đạo âm thanh theo chức năng của chúng.
Chúng được tích hợp vào tàu ngầm dưới dạng hệ thống trạm gốc và được sử dụng để tìm kiếm, nhận dạng, theo dõi, cảnh báo, phát hiện, định vị và liên lạc âm thanh dưới nước với các mục tiêu trên mặt nước như tàu và tàu ngầm, mìn, ngư lôi, cũng như các mục tiêu cố định hoặc hoạt động dưới nước như tảng băng trôi và chướng ngại vật dưới đáy biển.
Sơ đồ đối đầu thủy âm giữa tàu ngầm và tàu nổi và máy bay (Nguồn ảnh: Tài liệu tham khảo 1)
Đồng thời, hệ thống sonar tàu ngầm có thể liên tục theo dõi và phân tích các điều kiện truyền âm thanh trong vùng biển hoạt động, bản thân tàu ngầm và tiếng ồn môi trường, để lựa chọn các động tác chiến thuật và phương pháp sử dụng sonar tốt nhất.
Cần nhấn mạnh rằng hầu hết các tàu ngầm hiện nay, bao gồm cả tàu ngầm tấn công chạy bằng năng lượng hạt nhân, đều được trang bị "sonar chủ động" ở mũi tàu, trong khi các mảng bên hông và mảng kéo ở đuôi tàu chủ yếu là "sonar thụ động".
Cái gọi là sonar chủ động là quá trình phát sóng âm chủ động để phát hiện mục tiêu và liên lạc dưới nước;
Sonar thụ động không phát ra sóng âm, nhưng thụ động theo dõi và thu thập thông tin âm thanh mục tiêu để phát hiện, định hướng và theo dõi.
Để duy trì khả năng tàng hình, hệ thống sonar tàu ngầm chủ yếu hoạt động ở chế độ thụ động.
Chế độ làm việc chủ động chỉ được sử dụng để xác định vị trí mục tiêu trước khi ngư lôi được bắn và cung cấp dữ liệu tọa độ mục tiêu chính xác cho hệ thống chỉ huy bắn ngư lôi.
Có thể nói, sonar chủ động không chủ yếu được sử dụng để đảm bảo dẫn đường cho tàu ngầm mà để thực hiện các cuộc tấn công bằng ngư lôi.
Theo thông tin công khai, tàu ngầm hạt nhân lớp Seawolf được trang bị hệ thống sonar AN/BQQ-10 ARCI V5. Trong đó, mũi tàu được trang bị sonar chủ động/thụ động BQS-13DNA, mạn tàu được trang bị sáu sonar mảng khẩu độ rộng BQG-5 (ba cái mỗi bên), đuôi tàu được trang bị hai sonar kéo (sâu thô TB-16D và sâu tinh TB-29A). Ngoài ra, tàu còn được trang bị sonar định hướng tiếng ồn BQR-20, sonar phát hiện và tránh va chạm mìn BQS-24, sonar trinh sát WLR-9A và sonar liên lạc WQC-2.
Điều đặc biệt quan trọng cần lưu ý là hệ thống sonar lớp Seawolf cực kỳ tiên tiến, đạt tới cấp độ cao nhất của tàu ngầm hạt nhân tấn công. Nó có thể sử dụng sonar thụ động để đo chính xác góc nghiêng của mục tiêu trong quá trình di chuyển của thuyền, tính toán chính xác các yếu tố chuyển động của mục tiêu ở xa và tự động tạo ra các thông số điều khiển hỏa lực.
Vậy nên, hãy ngừng nói rằng Sea Wolf đâm vào núi vì sonar chủ động không được bật!
Vậy, ngoài sonar, còn có phương tiện nào khác giúp tàu ngầm định hướng và định vị dưới nước?
Tàu ngầm di chuyển và định vị như thế nào khi di chuyển dưới nước?
Bạn có thể quen thuộc với việc định vị và định hướng tàu thuyền, ô tô, v.v. Chỉ cần có biểu đồ hoặc bản đồ hàng hải chi tiết, cũng như các ký hiệu hàng hải hoặc biển báo đường bộ, bạn có thể lên đường một cách an toàn, thuận tiện và đến đích chính xác.
Tuy nhiên, khi tàu ngầm di chuyển dưới nước, nó không thể nhìn thấy các dấu hiệu dẫn đường hoặc nhận được tín hiệu GPS, chứ đừng nói đến việc nhận được tín hiệu vô tuyến. Ngay cả việc tiếp nhận thông tin chỉ huy cũng phải được hoàn thành trong thời hạn quy định. Đặc biệt khi tàu ngầm hạt nhân thực hiện nhiệm vụ dẫn đường tàng hình dưới nước, ngay cả tiếng ồn quá mức cũng không được phép phát ra trên tàu ngầm.
Trong trường hợp này, tàu ngầm di chuyển, định vị và tránh va chạm như thế nào? Sonar có phải là phương tiện duy nhất không?
Trên thực tế, tàu ngầm hiện đại thường được trang bị hệ thống biểu đồ điện tử tiên tiến, hệ thống dẫn đường quán tính, hệ thống định vị từ trường địa từ, hệ thống định vị trường trọng lực và hệ thống khớp địa hình/hình ảnh đáy biển.
Trong số đó, hệ thống dẫn đường quán tính là thiết bị dẫn đường tiên tiến giúp tàu ngầm xác định và duy trì hướng đi của mình. Các thành phần chính của hệ thống là con quay hồi chuyển và máy đo gia tốc. Thiết lập hệ thống tọa độ dẫn đường dựa trên dữ liệu đầu ra của con quay hồi chuyển và tính toán tốc độ và vị trí của xe trong hệ thống tọa độ dẫn đường dựa trên dữ liệu đầu ra của máy đo gia tốc.
Hơn nữa, hệ thống dẫn đường quán tính là hệ thống dẫn đường tự động có khả năng chống nhiễu mạnh. Nó không dựa vào thông tin bên ngoài và cũng không bức xạ năng lượng ra bên ngoài. Nó rất phù hợp cho tàu ngầm cần di chuyển bí mật dưới nước trong thời gian dài.
Hệ thống này được lắp đặt trên tàu ngầm. Bằng cách đo gia tốc của tàu ngầm và tự động thực hiện các hoạt động tích hợp, hệ thống sẽ thu được dữ liệu về tốc độ và vị trí tức thời của tàu ngầm và hiển thị chúng trên hệ thống tọa độ dẫn đường, qua đó thu được các thông tin như hướng đi, tốc độ, góc lệch và vị trí của tàu ngầm.
Sau khi hệ thống dẫn đường quán tính giải quyết được các vấn đề về nhận thức tốc độ và hướng đi của tàu ngầm, thì cũng cần phải giải quyết vị trí của bản thân tàu ngầm, vị trí tương đối của tàu ngầm và các chướng ngại vật dẫn đường dưới nước khác nhau (vật cản), mối quan hệ nhận thức vị trí giữa tàu ngầm và các mục tiêu di chuyển dưới nước khác, đồng thời thiết lập đầy đủ các tư thế chuyển động tương đối, nhằm tránh va chạm hiệu quả và đảm bảo dẫn đường an toàn.
Lúc này, cần phải sử dụng toàn diện hệ thống định vị trường địa từ, trường trọng lực và hệ thống so khớp địa hình/hình ảnh đáy biển, v.v., kết hợp với hệ thống sonar, để trình bày vị trí, hướng đi, tốc độ và các thông tin khác của tàu ngầm, thông tin về môi trường biển xung quanh tàu ngầm, tàu ngầm không xác định, mìn, tảng băng trôi và chướng ngại vật dưới đáy biển và các thông tin khác thông qua hệ thống hải đồ điện tử dưới dạng bản đồ tình hình tổng hợp. Chỉ huy tàu ngầm sử dụng kỹ thuật này để điều khiển tàu ngầm tránh nguy hiểm và tấn công kẻ thù.
Có thể nói, tàu ngầm hiện đại, ngoài hệ thống sonar, còn dựa vào nhiều hệ thống khác nhau để bổ sung và xác minh lẫn nhau, thông qua công nghệ hiển thị thông minh, chúng có thể phát hiện kịp thời các chướng ngại vật, tránh chính xác các mối nguy hiểm hàng hải khác nhau, đảm bảo tàu ngầm di chuyển an toàn dưới nước theo đúng lộ trình và độ sâu đã định.
Vấn đề an toàn hàng hải dưới nước luôn là mối quan tâm của mọi người và sự cố "Sói biển đâm vào núi" này một lần nữa lại thu hút sự chú ý của tất cả các bên về vấn đề an toàn hàng hải dưới nước. Do đó, như người phát ngôn Bộ Ngoại giao Trung Quốc Vương Văn Bân đã nói, chỉ bằng cách cung cấp lời giải thích chi tiết về các tình tiết liên quan đến vụ tai nạn, chúng ta mới có thể giải đáp đầy đủ những lo ngại và nghi ngờ của mọi lĩnh vực.
Tài liệu tham khảo:
Du Zhaoping và cộng sự, "Đánh giá sự phát triển của công nghệ sonar nước ngoài", Khoa học và công nghệ tàu thủy, 2019.41-1.
