Hoàn toàn tự động

11 giờ 19 phút ngày 14/5/2013, từ boong hàng không mẫu hạm USS George H.W. Bush đậu ngoài khơi bang Virginia, chiếc máy bay không người lái X-47B đã thực hiện thành công, một trong những thao tác được đánh giá là phức tạp nhất của kỹ thuật hàng không: cất cánh từ hàng không mẫu hạm. Sau chặng bay ngắn 1 tiếng 5 phút, nó hạ cánh xuống căn cứ không - hải quân Patuxent River tại Maryland. Trước đó 10 ngày, cũng tại căn cứ trên, X-47B đã ghi một dấu ấn quan trọng không kém khi thực hiện thành công cú hạ cánh bằng kỹ thuật bắt cáp (arrested landing) - như thường thấy đối với các chiến đấu cơ (có người lái) hạ cánh xuống hàng không mẫu hạm. Cuối năm 2012, X-47B cũng được thử nghiệm thao tác di chuyển qua lại trên boong hàng không mẫu hạm USS Harry S. Truman.

Nói là “dấu ấn lịch sử” cũng không quá lời vì cho đến nay, chưa quốc gia nào sở hữu một máy bay không người lái có thể cất cánh từ hàng không mẫu hạm - một môi trường mà ngay cả phi công cũng đòi hỏi phải trải qua nhiều năm huấn luyện và phải đạt số giờ bay quy định, cùng sự điều phối tức thời của đội ngũ kỹ thuật trên tàu mà bất kỳ sai sót dù nhỏ nào cũng có thể gây ra một thảm họa kinh hoàng.

X-47B trên boong tàu sân bay USS George H.W. Bush

Không như các loại máy bay không người lái (UAV) như Predator hay Reaper, X-47B là một robot tự động hoàn toàn! Với Predator, người ta cần đến nhóm kỹ thuật viên và phi công ngồi trong trạm điều khiển mặt đất để vận hành, dựa vào loạt không ảnh mà camera Predator truyền về. Với X-47B, nó được lập trình trước để có thể tác chiến tự động và chỉ bị can thiệp khi được phát hiện có vấn đề bất thường. Đô đốc Ted Branch, Tư lệnh trưởng Lực lượng Không - Hải quân Đại Tây Dương, nói: “Không có ai điều khiển cỗ máy này bằng cần gạt. Chúng tôi lái nó bằng con chuột và bàn phím!”.

Như tác giả Clay Dillow viết trên Popular Science (13/8/2012), thách thức lớn nhất đối với nhóm nghiên cứu X-47B (kỹ sư Northrop Grumman phối hợp với nhóm Hệ thống không chiến không người thuộc hải quân) là tạo ra một bộ não với trí thông minh nhân tạo để X-47B có thể tự xử lý các tình huống, tự đưa ra những quyết định tức thời và đặc biệt có thể “phối hợp” để làm việc với con người. Cần biết, một robot tự động khác với một sự tự động! Một hệ thống tự động hóa sẽ thực hiện những thao tác - công việc được chương trình hóa trước, lặp đi lặp lại.

Hải quân Mỹ đã có hệ thống dựa vào radar để tự động giúp F/A-18 hạ cánh bắt cáp từ đầu thập niên 90 của thế kỷ trước. Trong khi đó, một sự tự động phải bao hàm khả năng tự quản, phải có khả năng lượng định tình huống và từ đó tính toán tìm ra cách thức phản hồi một cách tích cực và hiệu quả. Một số hệ thống bay tự động hiện đại đã mang vài đặc điểm này: chúng có thể tự điều chỉnh cần gạt để tối ưu hóa vận tốc hoặc đẩy nhiên liệu từ bồn này sang bồn kia nhằm cân bằng trọng lượng máy bay mà không cần sự can thiệp con người…

Và thông minh

Khi hải quân trao gói thầu cho Northrop Grumman trong dự án X-47B, họ có ba yêu cầu chính: nó phải có khả năng hoạt động trên hàng không mẫu hạm; phải biết “tàng hình” (vô hiệu hóa radar đối phương); và phải “tự động” (autonomous - hiểu theo nghĩa “tự chủ”) chứ không phải “được tự động” (automated - làm theo những gì được lập trình sẵn). Về kỹ thuật tàng hình, nhóm nghiên cứu đã thành công trong việc thiết kế bộ khung sườn với góc cạnh triệt tiêu sóng radar. Nhóm cũng thỏa mãn yêu cầu hoạt động trên hàng không mẫu hạm khi thiết kế cặp cánh gập như diều để giảm diện tích…

Quan trọng nhất, người ta đã lắp cho nó một hệ thống điện tử phức tạp, với thiết bị GPS, con quay hồi chuyển, máy gia tốc, phần cứng truyền dữ liệu tốc độ cao để nhận thông tin từ trạm mặt đất hoặc từ hàng không mẫu hạm ở khoảng cách tối thiểu 50 hải lý (92,6km), một hệ thống tự bay (autopilot) được điều khiển bởi một lớp (layer) trí thông minh nhân tạo; một hệ thống phần mềm có thể diễn dịch các dữ liệu từ camera và thiết bị cảm ứng giúp nó phân tích để đưa ra quyết định đồng thời truyền về hệ thống máy tính chỉ huy (khi “huấn luyện” X-47B, người ta đã cho chạy phần mềm này hàng chục ngàn lần với những điều kiện giả định, rồi viết lại bộ mã tự động sau mỗi lần thử để tối ưu khả năng tự động của X-47B)…

... và được phóng thành công

Tháng 7/2010, nhóm kỹ sư Northrop tại phân xưởng sản xuất Plant 42 (Palmdale, California) bắt đầu đưa X-47B lên xe toa và kéo nó đến căn cứ không quân Edwards để chuẩn bị tiến hành chuyến bay thử nghiệm đầu tiên vào tháng 2/2011. Lần đó, X-47B bay 29 phút, lượn vòng căn cứ Edwards ở độ cao 1.524m và truyền dữ liệu xuống mặt đất. Dự tính thực hiện 50 lần thử nhưng X-47B hoạt động tốt đến mức người ta rút xuống chỉ còn 16 lần. Bước khó khăn tiếp theo là cho X-47B hạ cánh theo kỹ thuật bắt cáp.

Cần biết, khi lướt đến hàng không mẫu hạm, phi công đang bay vào một trong những môi trường phức tạp nhất với vùng điện từ trường gây nguy cơ thiệt mạng cao nhất trên trái đất (!): diện tích hạ cánh hẹp, bãi đáp đang chuyển động, trên đó đầy “chướng ngại vật”, gió biển lại quật phần phật… Sau khi phi công báo hạ cánh, hệ thống không lưu hàng không mẫu hạm sẽ cho anh ta biết có thể hạ hay tiếp tục bay chờ. Họ cũng cung cấp các dữ liệu về thời tiết và điều kiện trên boong. Khi chuẩn bị hạ cánh, phi công còn phải dựa vào nhân viên kỹ thuật tín hiệu hạ cánh (landing signal officer-LSO). Trong cùng thời gian, giám sát trưởng (air boss) - ngồi trên tháp không lưu (PriFly) - cũng theo dõi mọi diễn biến… Tiến trình hạ cánh như vậy (còn được gọi là “recovery”) đã được tuân thủ nghiêm ngặt và gần như không thay đổi từ Thế chiến thứ II đến nay. Với X-47B, vấn đề là làm sao để nó ăn khớp với hệ thống và quy trình trên.

Nhóm kỹ sư đã xử lý vấn đề bằng nhiều cách. Đầu tiên, họ tự động hóa hầu hết quy trình hạ cánh bắt cáp giữa phi công và nhân viên điều khiển không lưu. Thay vì phi công liên lạc và báo trực tiếp (bằng giọng nói) về độ cao lẫn hiện trạng mực nhiên liệu máy bay cho kiểm soát không lưu, máy bay sẽ tự truyền dữ liệu trực tiếp xuống tháp không lưu. Thay vì dựa vào việc nhận thông báo trực tiếp về điều kiện thời tiết, máy bay sẽ tự tải vị trí, tọa độ, tốc độ… của hàng không mẫu hạm, từ những thiết bị cảm ứng trên tàu, với 100 lần/giây, rồi tự điều chỉnh đường bay hạ cánh.

Nhóm thiết kế X-47B đã mã hóa tất cả khẩu lệnh thiết yếu nhất thành ngôn ngữ số, bắt đầu từ quyển cẩm nang hoạt động hàng không mẫu hạm hơn 100 trang, tập trung chủ yếu vào 53 câu lệnh quan trọng nhất, liên quan hạ - đỗ máy bay. Nhóm kỹ sư sau đó xây dựng một phần mềm giao diện thể hiện những câu lệnh trên. Làm việc với giao diện trên trong PriFly, giám sát viên có thể đưa ra những yêu cầu cho X-47B theo cách tương tự như họ yêu cầu phi công thật.

Ngoài ra, người ta còn chế tạo một thiết bị điều khiển cầm tay mà LSO dùng để cho phép hay khước từ một cuộc hạ cánh của X-47B. Thiết bị này đặc biệt hữu dụng khi đường kết nối (phần cứng) giữa X-47B và hàng không mẫu hạm bị hỏng. Trong tình huống xấu nhất, khi X-47B không nhận được lệnh hạ cánh từ LSO, nó sẽ tự tìm nơi hạ cánh trên mặt đất hoặc lao thẳng xuống biển… Để kiểm tra mức độ hiệu quả của hệ thống tự động trên X-47B, người ta đã gắn nó vào một chiếc F/A-18. Ngày 2/7/2012, chiếc chiến đấu cơ (có người lái) này đã thực hiện 36 đợt bay tiếp cận, 16 đợt hạ cánh rồi bay lên và 6 đợt hạ cánh bắt cáp, trên hàng không mẫu hạm USS Eisenhower. Trong tất cả loạt thử nghiệm nói trên, viên phi công chỉ ngồi trong cabin và không hề chạm tay điều khiển bất kỳ thiết bị nào!

Với hệ thống bay tự động X-47B được lắp trên chiếc F/A-18, viên phi công trên đã không còn cần đến cái gọi là “Hệ thống hạ cánh tiếp cận chính xác” (Precision Approach Landing System-PALS) trong đó dàn radar SPN-46 giúp định vị phương tuyến giữa máy bay và hàng không mẫu hạm. Tháng 12/2011, X-47B được đưa đến căn cứ Patuxent River. Đây là một trong hai nơi duy nhất thế giới có mô hình boong hàng không mẫu hạm, với hệ thống hạ cánh bắt cáp. Nó được thiết kế giống thật đến mức có cả tháp không lưu, hệ thống màn hình radar và hệ thống liên lạc...! Người ta còn dựng một cả tháp điều khiển PriFly, nơi có 4 màn hình với kích cỡ như trên tàu thật... Và như đã nói, cuộc thử nghiệm hạ cánh bắt cáp của X-47B đã được thực hiện thành công, 10 ngày trước khi X-47B làm một cú xé gió từ boong chiếc USS George H.W. Bush…

Với chiến lược Không - Hải chiến (Air - Sea Battle) đang thậm chí được nâng lên tầm học thuyết mà giới quân sự Mỹ đề cập thường xuyên thời gian gần đây, X-47B chắc chắn chiếm vị trí và đóng vai trò quan trọng đáng kể nhất định. Khi được đưa vào tác chiến, theo tác giả Richard Parker viết trên New York Times (12/5/2013), X-47B có thể được trang bị thiết bị phát sóng vi ba siêu mạnh, phóng ra luồng phóng xạ kinh khủng đến mức có thể nướng cháy trong tích tắc hệ thống lưới điện đối phương, làm hỏng hoàn toàn mạng máy tính liên kết với vệ tinh, tàu chiến và tên lửa hành trình. Để có một ví dụ cho cái “phương tiện” của “cứu cánh” trong chiến lược tái cân bằng của quân đội Mỹ tại Châu Á - Thái Bình Dương, X-47B là một minh họa cụ thể nhất.

Sự xuất hiện X-47B càng cho thấy mức độ chênh lệch và khoảng cách hữu hình giữa kỹ thuật quân sự Mỹ và phần còn lại của thế giới, trong đó có “người hùng mới nổi” Trung Quốc. Nếu có một cuộc “chạy đua vũ trang” đang bùng nổ giữa Trung Quốc với Mỹ, dù gọi như thế hoàn toàn không chính xác, thì Trung Quốc vẫn tiếp tục loay hoay ở vạch khởi động! Chẳng hiểu họ có biết rằng, chỉ với mỗi cặp máy bay thám thính không người lái Triton phối hợp với một máy bay chống tàu ngầm có người lái P-8A Poseidon, Hải quân Mỹ đã có thể quan sát được một diện tích khổng lồ 6.992.967km² chỉ trong một phi vụ và họ có thể đếm chính xác Trung Quốc đang xua bao nhiêu “con vịt” ra Biển Đông…

Được khai sinh từ Tập đoàn Northrop Grumman (theo hợp đồng ký năm 2007), X-47B có chiều dài 11,63m; sải cánh 18,92m (9,41m khi gấp lại); cao 3,10m; nặng 6,35 tấn (không tải); chạy bằng động cơ cánh quạt Pratt & Whitney F100-220U (tương tự chiến đấu cơ F-15 và F-16); bay với vận tốc Mach 0,9 (955,9km/giờ); tầm hoạt động hơn 3.889km (so với 1.250km của Predator và gần gấp đôi so với F-35); bay ở độ cao tối đa 12.190m; thời gian hoạt động (hiện tại) 6 giờ; được thiết kế có thể mang theo hai tấn vũ khí… Sau cuộc thử nghiệm hạ cánh trên hàng không mẫu hạm thật (dự kiến tháng 7 hoặc tháng 8 năm nay), bước tiếp theo của chương trình trị giá 1,2-1,4 tỉ USD này là cho X-47B tiếp liệu trên không. Nếu tất cả suôn sẻ, X-47B có thể đưa vào tác chiến vào năm 2020…

Mạnh Kim