|
Kỹ
Thuật Tàng Hình Trương Văn Tân (Exryu 70) Mơ
khách đường xa khách đường xa Lúc nhỏ tôi có cái thói
quen xấu là thường bỏ bê việc nhà
len lén trèo lên gác trốn vào một góc mải mê
đọc truyện Tàu quên ăn quên ngủ.
Những bộ truyện Tàu nầy đa số
được dịch giả Tô Chẩn
chuyển ngữ và do Tín Đức Thư Xã
tại Sài Gòn xuất bản đã có một
thời là những truyện tiêu khiển rất
phổ biến từ thành thị đến thôn
quê và được mọi lứa tuổi
từ các ông bà cụ đến học trò
tiểu học yêu thích. Trong những bộ
truyện nầy phải nói "Tây Du Ký"
của Ngô Thừa Ân viết cách đây hơn
bốn trăm năm trước là một bộ
truyện hùng tráng đầy kịch tính đã
từng làm say mê những hằng triệu
độc giả qua nhiều thế hệ.
Sự hấp dẫn của bộ truyện cũng
phải kể đến công lao của ông
dịch giả có một lối hành văn
ngồ ngộ vừa xưa vừa nay rất
ư là "truyện Tàu". Tác giả đã khéo
tạo ra chú khỉ Tôn Ngộ Không với
bảy mươi hai phép thần thông biến hoá
sinh ra từ một cục đá được
thụ khí âm dương ngàn năm tại Hoa
Quả Sơn, Thủy
Liêm Động. Họ Tôn
đã từng đại náo Thiên Cung, Long Cung, Diêm
Cung thách thức Ngọc Hoàng lại ăn
trộm đào tiên để được
sống ngàn năm. Tôn Ngộ Không có thể
đằng vân bay thám thính từ nơi nầy
sang nơi khác, nhìn xa hằng trăm dặm.
Một trong những phép thần thông làm kích thích
sự tưởng tượng của các độc
giả nhí là họ Tôn tàng hình hay biến thành
con ruồi con muỗi hoặc một Tôn Ngộ Không
tí hon chui vào cơ thể của kẻ địch
để nghe ngóng "quậy quọ". Họ
Tôn còn có thể giựt ra một chùm lông
thổi phù một cái biến thành hằng
chục chú khỉ cũng áo quần tươm
tất cũng thiết bảng đàng hoàng
giả làm Tôn Ngộ Không. Kẻ địch
đâm ra bối rối thất
thần dáo dác như bị
đưa vào mê hồn trận đánh đấm
loạn xị không biết chân giả là ai.
Hồi nhỏ tôi thích cái đoạn nầy
lắm. Chúng ta không cần
phải đợi đến tiểu thuyết
của Jules Verne để so sánh khoa học
giả tưởng và khoa học hiện
thực. Những phép thần thông biến hoá
của Tề Thiên Đại Thánh đã từng
làm cho "lão Tôn" xem trời bằng vung tưởng
như chỉ là những câu chuyện thần
kỳ trong ký ức ấu thơ thì bây giờ đã
và đang trở thành những thực tế
khoa học có tầm áp dụng trong công nghệ dân
sự lẫn quốc phòng. Những con ruồi con
muỗi hay một Tôn Ngộ Không tí hon theo
thuật ngữ khoa học ngày nay là những
bộ cảm nhận (sensors) mà những nhà khoa
học ngày càng làm thu nhỏ lại
(miniaturization) thành những trang cụ (devices) có
tên là MEMS (micro-electromechanical systems: hệ thống
cơ điện vi mô) có kích thước trong
phạm vi micro mét (µm = 10-3 mili mét =
một phần ngàn mili mét; đường kính
sợi tóc có kích thước một phần mười
mili mét). Người ta gắn MEMS vào
những con robot nhỏ làm cho nó biết đi
biết bay biết cảm nhận và truyền thông
tin trong những công tác do thám hay phá rối rồi
tự huỷ diệt sau khi hoàn thành sứ
mệnh. Trong bài nầy, tôi không đề
cập đến MEMS vì tính chất phức
tạp và bao quát của nó nhưng có dịp
sẽ trở lại trong một bài viết tương
lai. Trong
thời Xuân Thu 2500 năm trước, nhà
chiến lược Tôn Tử từng nói
"Việc binh là việc giả dối" (Binh
giả, ngụy đạo dã). Những chùm lông mà lão
Tôn thổi ra hằng chục Tôn Ngộ Không
giả làm choá mắt kẻ địch là
vật nghi trang (decoy) thường được
sử dụng trên chiến trường. Ở
những cuộc giao tranh trên biển hay trên không
người ta thường bắn ra những
đám bụi kim loại (chaff) bay lơ lửng
giữa không trung làm vật nghi trang khiến cho
hoả tiễn địch tưởng lầm
mục tiêu mà đâm sầm vào. "Tàng hình"
(stealth) cũng có tác dụng "giả
dối" như vật nghi trang. Nhà ảo
thuật điển trai David Copperfield đã
từng làm khán giả vừa thán phục
vừa ngơ ngác khi ông ta làm tàng hình nguyên
một toa xe lửa hay cả bức tượng
nữ thần Tự Do của thành phố New York
hay ông ta tự tàng hình từ bức tường
bên nầy rồi xuất hiện sang bức tường
bên kia của Vạn Lý Trường Thành. Cái
mờ mờ ảo ảo bí mật nhà nghề
của các ông xiếc ảo thuật thường
cho người xem một ấn tượng
kỳ bí khó hiểu. Kỹ thuật tàng hình
"chân chính" được áp dụng trong
quân sự cũng được bảo mật
tuyệt đối và ít khi được công
bố trên báo chí. Tuy nhiên, khác với việc tàng
hình của David Copperfield khái niệm gọi là
"tàng hình" được áp dụng trong máy
bay "tàng hình" là một hiện tượng
mà ta có thể thoải mái "bật mí" dưới
ánh sáng của vật lý học. Người
ta thường bảo "Rõ như ban ngày"
thể hiện sự cảm nhận rõ ràng
của thị giác nhờ vào sự phản
hồi (reflection) của ánh sáng từ vật
thể đó vào mắt ta. Khi không còn sự
phản hồi của ánh sáng như lúc về
đêm thì sự cảm nhận của thị giác
sẽ không còn hiệu quả đưa đến
kết quả là ta sẽ không nhìn thấy
vật thể đó hay ta sẽ "trông gà hoá
cuốc". Nói ngược lại, nếu ta
đi đêm trong bóng tối mà không muốn
bị người khác phát hiện thì ta dùng
kỹ xảo "đạo chích" mặc áo
đen. Nếu ta lẫn vào bụi cây thì
phải bôi mặt và ăn mặc rằn ri. Như
vậy, trước mắt người xung quanh ta
đã tàng hình nhưng ta vẫn hiện hữu không
biến mất như nhiều
người thường lầm tưởng. Radar
là một "thiên lý nhãn" dùng để
"nhìn" sự di động của vật
thể từ xa. Kể từ lúc radar được
khám phá ở thập niên 30, radar đóng một
vai trò quan trọng trong ngành hàng không và hàng
hải, trong dân sự lẫn quốc phòng. Radar
là một phần của phổ sóng điện
từ có tần số của sóng radio
trải dài đến sóng vi ba (microwave) và sóng
mili mét. Để định vị trí của
một vật thể ở khoảng cách
hằng trăm hoặc hằng ngàn cây số, ta
phát sóng radar về hướng của vật
đó. Ta "nhìn" được là
nhờ sự phản hồi của radar
từ vật thể đó mà ta bắt được
nhờ máy thu (receiver) radar. Để làm vật
thể "tàng hình", ta sẽ phủ lên
vật thể nầy một lớp "sơn"
có khả năng hấp thụ (absorption) radar ngăn
chận sự phản hồi thì máy thu sẽ
không nhận được hoặc nhận
rất ít những làn sóng radar. Trên màn hình
của chiếc máy thu ta sẽ không còn nhìn
thấy vật thể hoặc chỉ thấy
vật thể bị thu nhỏ rất khó phân
biệt. Vật thể đã bị "tàng hình". Trên
cái nguyên lý đơn giản nầy, "tàng hình"
chẳng qua một hình thức ngụy trang
(camouflage) bằng cách lợi dụng sự
hấp thụ sóng radar cho đối phương
một ảo giác. Có lẽ, điểm chung
giữa tàng hình của David Copperfield và tàng hình
quân sự là cùng tạo một ảo giác làm cho đối
phương mờ mịt hoang mang. Sự
ra đời của những
chiếc hỏa tiễn "lùng và diệt" có
trang bị radar khiến
cho các nhà khoa học quốc phòng chuyên tâm vào công
tác nghiên cứu chống radar của phe địch.
Khi ta có một tuyệt chiêu thì đối phương
sẽ có một tuyệt chiêu cao hơn
(countermearsure) để chống lại, ta lại
sẽ có một tuyệt chiêu cao hơn nữa
(counter-countermeasure) nếu muốn sống còn.
Một trong những tuyệt chiêu chống hỏa
tiễn có trang bị radar là
thiết kế và chế tạo những vật
liệu có khả năng hấp thụ radar để
ngăn chận sự phản hồi. Lịch
sử nghiên cứu của vật liệu có
khả năng hấp thụ radar cũng có
những quá trình dài tương đương
với quá trình phát triển radar. Từ phương
trình sóng điện từ Maxwell người
ta có thể tính được độ phản
hồi và hấp thụ radar của một
vật liệu. Nếu là kim loại, radar sẽ
không bị hấp thụ và bị phản
hồi 100 %. Sự hấp thụ radar nhiều hay
ít tuỳ vào điện tính và từ tính
của vật liệu đó. Từ những tính
toán nầy người ta thấy bột than
(carbon powder), than chì (graphite) hay sợi carbon
(carbon fibres) với một độ dẫn
điện ở mức
trung bình có
thể trộn với sơn, polymer/plastic hoặc cao
su để tạo vật liệu hấp thụ
radar. Sơn có thể dùng để phủ lên
những chiến đấu cơ. Những
tấm cao su có thể dùng để che
những nơi trọng yếu của tàu
chiến. Ferrite là một loại bột oxít
sắt mang từ tính có thể hút radar trong vùng
vi ba như carbon nhưng hữu hiệu hơn.
Tiếc thay, ferrite có tỷ trọng nặng tương
đương với sắt và dễ
bị
rỉ sét nên không thể sử dụng cho máy bay và
ở trong môi trường ẩm và nóng. Với
độ dầy vào khoảng vài mm những
vật liệu nầy có thể hấp thụ
radar trên 90 % và phản hồi 10 % ở một
tần số radar nhất định. Trên màn hình
radar, vật thể bị thu nhỏ lại.
Nếu độ hấp thụ là 99 % thì vật thể
to như chiếc máy bay sẽ "tàng hình" thành
một vật có kích thước như con chim
nhỏ trên màn hình. Nếu độ hấp
thụ đạt đến con số lý tưởng
100 % (0 % phản hồi) thì vật thể hoàn toàn
biến mất trên màn hình. Như vậy, nếu
ta biết tần số radar của địch thì
ta có thể tạo ra một vật liệu hút
ở tần số đó. Thông thường
tần số radar quân sự là cơ mật
quốc phòng, tìm ra tần số của đối
phương có lẽ thuộc về phạm vi
hoạt động của James Bond 007! Để
khắc phục khó khăn nầy, nhiệm vụ
của các nhà khoa học là phải làm sao tạo
ra một vật liệu vừa nhẹ vừa
mỏng vừa có thể hút radar trên một băng
tần dải rộng (broadband) và lại có
thể sử dụng lâu dài mà không bị lão hoá.
Đây là một vấn đề nghiên cứu
đầy thử thách trong ngành vật liệu
hiện tại. Gần 8 năm trước, người viết và các đồng nghiệp phát hiện ra polymer (plastic) dẫn điện (electrically conducting polymers) cũng có tác dụng hấp thụ radar [1-2]. Khác với carbon với một độ dẫn điện nhất định, độ dẫn điện của polymer dẫn điện có thể được điều chỉnh tại chỗ lúc cao lúc thấp cho một khả năng chế tạo vật liệu hấp thụ radar "thông minh". Lúc ở thời bình, ta biến nó thành một vật liệu "ngu si" phản hồi radar; ở thời chiến nó trở thành "thông minh" hấp thụ radar.
Chiến
đấu cơ F-117A Vào một ngày của tháng 12 năm 1989, sáu chiếc máy bay "tàng hình" Nighthawk F-117A của không lực Mỹ lần đầu tiên thực hiện phi vụ không kích vào những mục tiêu mềm nhằm mục đích uy hiếp chính quyền chống Mỹ tại Panama. Sáu chiếc máy bay đều lọt lưới trời radar của quân đội Panama, lặng lẽ bay vào không phận Panama không ai hay biết. Máy bay "tàng hình" B-2 và Nighthawk F-117A là những thành quả rực rở của những công trình nghiên cứu "mờ mờ ảo ảo" mà theo Tôn Tử thì đây là những phương tiện "giả dối" dùng để trấn áp đối phương. Thừa thắng xông lên, không lực Mỹ liên tiếp triển khai B-2 và F-117A trên các chiến trường tại vùng Vịnh (1991) tại Yugoslavia (1999) và gần đây tại Iraq. Khác với những chiếc máy bay bình thường được chế tạo từ nhôm, phần lớn cấu trúc của oanh tạc cơ chiến lược B-2 và chiến đấu cơ chiến lược F-117A được chế tạo từ hợp chất composite gồm polymer (plastic) và sợi carbon (carbon fibres). Nghe đâu chất muối kiềm Schiff (Schiff base salts) - một khám phá của Đại Học Canergie-Mellon (Mỹ) - cũng được hoà tan vào composite [3]. Muối kiềm Schiff có thể hấp thụ radar trên một băng tần dải rộng. Tuy nhiên, thiết kế của máy bay tàng hình không phải chỉ dừng ở việc chọn lựa vật liệu cấu trúc. Sự phản hồi của radar có thể làm giảm thiểu bằng cách thiết kế hình dạng của chiếc máy bay để phân tán (scattering) sóng radar của phe địch. Radar phản hồi rất mạnh trên những vật thể có góc vuông hay góc nhọn, nhưng nếu vật thể có hình dạng tròn hay góc tù thì radar sẽ bị phân tán khắp nơi. Thiết kế nầy là những hình dạng ta thấy ở B-2 và F-117A. Đó là những thiết kế tối ưu (optimization) để cân bằng hai hiệu ứng đối chọi là "tàng hình" và khí động lực học (aerodynamics) nâng cao tốc độ của một phản lực cơ. Bởi vì nếu "tàng hình" được nhưng chỉ bay "rề rề" thì cao xạ địch cũng có thể "vớt" như chơi.... Sự phối hợp của vật liệu hấp thụ radar và hình dạng có khả năng phân tán radar đã thu nhỏ oanh tạc cơ B-2 và chiến đấu cơ F-117A vào cỡ một con chim trên màn hình radar. Radar bị phản hồi từ máy bay ít hơn 1 %.
Oanh
tạc cơ B-2 Cái
hoạt cảnh "đi đêm mặc áo đen,
chui vào bụi mặc áo rằn" nghe như
một việc làm mờ ám, đi ngang về
tắt nhưng lại là những việc suy
nghĩ vô cùng nghiêm túc của các chiến lược
gia về "tàng hình học" lưu tâm đặc
biệt cho tàu chiến và chiến đấu cơ
tương lai. Hiệu ứng "con cắc kè
hoa" (chameleon effect) của một lớp sơn
polymer dẫn điện được nhóm
của giáo
sư John
Reynolds (Đại Học Florida, Mỹ) nghiên
cứu gần 10 năm qua [4]. Lớp phủ
nầy có đặc tính đổi màu tuỳ
theo điện thế được áp đặt
vào vật liệu đó (electrochromism). Một
chiếc tàu màu xám có thể biến thành màu xanh
của biển. Một chiếc máy bay có thể
biến thành màu thiên thanh da
trời.
Chúng ta có thể dự phóng trong vòng vài thập
niên tới là một lớp sơn của
polymer dẫn điện sẽ được
phủ lên tàu chiến hoặc chiến đấu
cơ mang hai cơ năng tàng hình: hấp thụ radar
tầm xa của địch và khi đến
gần địch đổi màu cho phù hợp
với màu của môi trường xung quanh làm nhoà thị
giác của đối phương. Tơ sợi cũng
có thể "nhuộm" với các loại
polymer dẫn điện để dệt một
thành loại vải "thông minh" cho quân
phục với tác dụng tàng hình giống như
sơn. Khả năng nầy nghe như là một
câu chuyện giả tưởng nhưng ở
thời điểm hiện tại những khúc
mắc khoa học để thực hiện
được các hiệu quả nầy đang lần
lần được giải mã [5]. Kỹ
thuật tàng hình cho đến ngày hôm nay vẫn chưa
phải toàn bích, vì ta càng cố gắng tránh ánh
mắt của địch thì địch càng dùng
nhiều cách để soi mói ta. Chiếc
Nighthawk F-117A bị
bắn rơi
trên chiến trường Yugoslavia (1999) chứng
tỏ những sản phẩm công nghệ cao quốc
phòng mà chính phủ Mỹ đã phải đầu
tư hằng trăm tỷ Mỹ kim không phải
là những sản phẩm vô địch. Hiện
nay, B-2 và F-117A có thể bay lả lướt
trong làn sóng radar vi ba (tần số Giga Herzt, độ
dài sóng cm) mà không bị phát hiện. Nhưng
ngoài phạm vi của sóng vi ba chẳng hạn như
radar của sóng radio HF (tần số 5 - 28 Mega
Herzt, độ dài sóng 11 - 60 m) hoặc sóng mili mét
(tần số 40 - 300 Giga Herzt) là những
dải sóng có thể truy lùng được hai
loại máy bay nầy [6]. "Đỉnh cao
của trí tuệ loài người" lúc nào cũng
được nâng cao dường như vô
hạn bởi những thúc đẩy và thử
thách liên tục trong nghiên cứu khoa học.
Những thử thách nầy là những khoắc
khoải triền miên nhưng lại là cái "thú
đau thương" của những nhà khoa
học. Làm khoa học như đeo đuổi
một giai nhân vì khoa học cũng đẹp như
giai nhân và cũng giống giai nhân ở chỗ
khi càng đeo đuổi thì người đẹp
càng đỏm dáng làm cao.... Khoa học càng
đẹp khi khoa học phục vụ cho một
mục tiêu hoà bình. Điều làm nhà khoa
học bớt trăn trở với lương tâm
của mình trong cuộc đấu trí chết người giữa
"địch và ta" là ứng dụng hoà bình
của những sản phẩm quốc phòng trong
đó sự ứng dụng của radar là
một thí dụ điển hình. Loại vải
"thông minh" làm cho người mặc "tàng
hình" trong những cuộc hành quân tác
chiến có thể tiếp tục được nghiên
cứu để chế thành loại vải cung
cấp điện cá nhân từ năng lượng
mặt trời (photovoltaic effect) hay làm mát người
trong những ngày hè nóng bức, làm ấm người
trong những đêm đông giá buốt
(micro-climate control). Hãy nghĩ đến
một ngày ta có thể dùng chiếc áo đang
mặc trên người lợi dụng ánh sáng
mặt trời tạo ra một điện
thế để đổi màu áo cho vui, hay
nạp điện cho chiếc điện
thoại di động, hoặc chuyển sang cơ
năng điều hòa nhiệt độ cơ
thể nếu ta cảm thấy nóng nực hay rét
buốt. Niềm mơ ước tuổi thơ
muốn biến thành người hùng với bao phép
thần thông như chú khỉ của Ngô Thừa
Ân rồi đây cũng sẽ là hiện
thực. Tôi nghĩ ngày ấy chắc không xa. TVT Mùa
Đông Melbourne 4
July 2005 Ghi
Chú 1.
Xem
"Một phát hiện của thế kỷ 20:
Plastic dẫn điện"
cùng tác giả, www.erct.com 2.
V.-T. Truong, S. Z. Riddell, R. F.
Muscat, “Polypyrrole based microwave absorbers”,
J. Mater. Sci., 33
(1998), pp. 4971 3.
J. H. Goldberg, "The technology of stealth",
Technology Review (May/June 1989), pp. 33 4.
Thí
dụ: A. A. Argun, A. Cirpan, J. R. Reynolds, “The first
truly all-polymer electrochromic devices”, Advanced Materials,
15 (2003), pp. 1340 5.
S. S.
Hardaker, R. V. Gregory, "Progress toward dynamic
color-responsive "chameleon" fiber systems", MRS
Bulletin, 28 (August 2003), pp. 564 6.
R. A. Stonier, "Stealth aircraft & technology
from World War II to the Gulf", SAMPE Journal, 27
(September/October 1991), pp. 9 Tài
liệu đọc thêm về lịch sử phát
triển của máy bay tàng hình: Bill Sweetman, “Stealth
aircraft: Secrets of future airpower” (1986), Motorbooks
International Publisher, Wincosin, USA
|
Cảm tưởng xin gởi về : tvtan@erct.com
©
"Khi phát hành lại bài này
cần phải có sự đồng ý của tác
giả
và ghi rõ nguồn lấy từ www.erct.com"