Có thể theo dõi máy bay chiến đấu mà không cần radar? Câu trả lời EO/IR sau sự cố F-15E

Sự cố F-15E gần đây đã đưa một câu hỏi ra ánh sáng:

Nếu các phần của một mạng lưới phòng không đã bị hư hại, làm thế nào nó vẫn có thể phát hiện, theo dõi hoặc đe dọa một máy bay chiến đấu tiên tiến?

Câu hỏi đó trở nên thú vị hơn sau khi các báo cáo công khai xác nhận rằng một Máy bay F-15E Strike Eagle của Mỹ đã bị bắn rơi trên không phận Iran và rằng Hoa Kỳ sau đó đã tiến hành một chiến dịch cứu hộ rất lớn để hồi phục các thành viên phi hành đoàn. Báo cáo công khai cũng làm rõ một điều: trong khi sự kiện đó là có thật, chuỗi phát hiện và tương tác chính xác chưa được xác nhận đầy đủ công khai. Nói cách khác, mọi người biết điều gì đã xảy ra, nhưng không chính xác làm thế nào mục tiêu được tìm thấy và theo dõi. (

Sự không chắc chắn đó chính là lý do tại sao chủ đề này quan trọng.

Nhiều người vẫn nghĩ rằng phòng không hoạt động theo cách đơn giản: radar bật lên, radar nhìn thấy máy bay, tên lửa được phóng. Nhưng phòng không hiện đại phức tạp hơn nhiều. Trong nhiều trường hợp, nó không còn tập trung vào một radar đơn lẻ. Thay vào đó, nó hoạt động giống như một mạng lưới các cảm biến và hệ thống khác nhau hỗ trợ lẫn nhau. Đó là nơi các hệ thống điện quang (EO) và các hệ thống hồng ngoại (IR) xuất hiện.

Một Cách Đơn Giản Để Hiểu Các Hệ Thống EO/IR

Nếu radar giống như việc sử dụng một chiếc đèn pin trong bóng tối và tìm kiếm phản chiếu, thì một hệ thống điện quang hoặc hồng ngoại giống như theo dõi một cách yên lặng từ bóng tối.

Các hệ thống EO/IR thường bao gồm:

• camera ánh sáng nhìn thấy,
• hình ảnh nhiệt,
• phát hiện hồng ngoại,
• và đôi khi khả năng Tìm Kiếm và Theo Dõi Hồng Ngoại (IRST). Các hệ thống này là thụ động. Có nghĩa là, chúng không cần phát sóng sóng radio để phát hiện một mục tiêu. Thay vào đó, chúng quan sát ánh sáng, nhiệt, độ tương phản và chuyển động. Tính chất thụ động đó là một lý do khiến chúng trở nên quý giá trong những môi trường tranh chấp. Các tham chiếu quốc phòng mô tả các hệ thống EO/IR như là các cảm biến hình ảnh thụ động có thể cung cấp nhận thức tình huống và theo dõi chính xác ở khoảng cách xa mà không phát ra năng lượng có thể phát hiện.

Các hệ thống này là thụ động. Điều đó có nghĩa là chúng không cần phát sóng sóng radio để phát hiện một mục tiêu. Thay vào đó, chúng quan sát ánh sáng, nhiệt, độ tương phản và chuyển động. Tính chất thụ động đó là một lý do khiến chúng trở nên quý giá trong những môi trường tranh chấp. Các tham chiếu quốc phòng mô tả các hệ thống EO/IR như là các cảm biến hình ảnh thụ động có thể cung cấp nhận thức tình huống và theo dõi chính xác ở khoảng cách xa mà không phát ra năng lượng có thể phát hiện. 

Khoa học chính là đơn giản:

Bất kỳ thứ gì trên không tuyệt đối đều phát ra bức xạ nhiệt.

Điều đó bao gồm con người, phương tiện, tên lửa và máy bay.

Vì vậy, ngay cả khi một máy bay chiến đấu khó phát hiện bằng radar, nó vẫn có thể được chú ý theo các cách khác:

• khí thải của nó rất nóng,
• khung máy bay nóng lên trong chuyến bay nhanh,
• và máy bay có thể nổi bật trên nền trời hoặc địa hình mát hơn.

Đó là lý do tại sao phát hiện hồng ngoại thụ động lại luôn trở lại trong cuộc trò chuyện khi mọi người thảo luận về máy bay tàng hình, cảm biến chống tàng hình, hoặc môi trường phòng không bị suy giảm.

Các Hệ Thống EO/IR Có Thực Sự Phát Hiện Được Máy Bay Chiến Đấu Không?

Có—nhưng không theo cách kỳ diệu hoặc không giới hạn.

Một máy bay chiến đấu không chỉ là một hình dạng di chuyển trên bầu trời. Nó cũng là một nguồn nhiệt di chuyển. Đám khí thải, khu vực động cơ nóng và bề mặt nóng của nó đều tạo ra một chữ ký hồng ngoại. Đó là ý tưởng cơ bản đứng sau IRST và các hệ thống phát hiện nhiệt liên quan: chúng có thể phát hiện và theo dõi các mục tiêu trên không dựa trên bức xạ hồng ngoại phát ra thay vì năng lượng radar phản xạ. Điều này quan trọng vì nhiều người hiểu lầm về độ tàng hình. Độ tàng hình không có nghĩa là một máy bay trở nên vô hình trong mọi phần của phổ. Nó thường có nghĩa là nó khó phát hiện hơn bằng radar, không phải là nó không sản sinh ra nhiệt chút nào. Trên thực tế, các cuộc thảo luận được công bố về IRST cụ thể lưu ý rằng các hệ thống hồng ngoại là thụ động, có thể theo dõi máy bay bằng chữ ký hồng ngoại của chúng, và trong một số trường hợp cung cấp độ phân giải góc mạnh, mặc dù tầm hoạt động của chúng bị ảnh hưởng bởi khí quyển và thời tiết. 

Vậy khi mọi người hỏi, “Có hệ thống nào vẫn có thể nhìn thấy một máy bay chiến đấu mà không cần radar không?” câu trả lời là:

Có, trong điều kiện thích hợp, một hệ thống EO/IR thụ động vẫn có thể phát hiện và theo dõi một máy bay.

Điều đó không có nghĩa là nó hoạt động hoàn hảo trong mọi môi trường. Nhưng điều đó hoàn toàn có nghĩa là một mạng lưới phòng thủ bị hư hại hoặc có giới hạn phát sóng không tự động bị mù.

Vậy Làm Thế Nào Một Mục Tiêu Được Theo Dõi Mà Không Cần Radar?

Đây là nơi cuộc thảo luận trở nên thú vị.

Một chiếc máy ảnh hoặc máy ảnh nhiệt đơn lẻ thường có thể cho bạn biết nơi Cái gì đó đang ở trên bầu trời, nhưng nó có thể không luôn cung cấp thông tin mục tiêu 3D hoàn hảo chỉ bằng chính nó. Đó là lý do tại sao các hệ thống hiện đại thường dựa vào hơn một cảm biến.

1. Theo dõi thụ động liên tục

Khi một hệ thống EO/IR đã tìm thấy một mục tiêu, nó có thể tiếp tục theo dõi mục tiêu đó bằng cách đo lường vị trí, hướng đi và chuyển động từng khung hình. Nói một cách đơn giản, nó có thể "giữ mắt" vào nó.

Điều đó là hữu ích. Ngay cả khi hệ thống không thể làm mọi thứ mà radar làm, nó vẫn có thể duy trì một đường theo dõi mục tiêu sử dụng được để phân loại, quan sát và chuyển giao cho các hệ thống khác.

2. Nhiều góc nhìn

Nếu có nhiều trạm EO/IR nhìn thấy cùng một mục tiêu từ các vị trí khác nhau, hệ thống có thể ước lượng vị trí chính xác hơn bằng cách so sánh các đường nhìn. Người ta thường gọi đây là tam giác hóa.

Bạn không cần phải giải thích toán học trong một blog phổ biến. Phiên bản đơn giản là đủ:

Một cảm biến có thể quan sát, hai hoặc nhiều cảm biến có thể ước lượng vị trí thực sự của vật thể trong không gian.

3. Kết hợp cảm biến

Có lẽ đây là khái niệm quan trọng nhất trong toàn bộ bài viết.

Phòng thủ hàng không hiện đại thường không là:

• EO hoặc radar,
• thụ động hoặc chủ động,
• máy ảnh hoặc kiểm soát hỏa lực.

Thường thì tất cả chúng hoạt động cùng nhau.

Một mạng lưới hiện đại có thể kết hợp:

• các cảm biến EO/IR cho quan sát thụ động,
• radar để cảnh báo diện rộng,
• các hệ thống hỗ trợ điện tử cho nhận thức tín hiệu,
• UAV để trinh sát thêm,
• và phần mềm chỉ huy cho kết hợp dữ liệu.

Đó là những gì mọi người có nghĩa khi họ nói chiến tranh hiện đại ngày càng trở nên tập trung vào hệ thống. Một cảm biến đơn lẻ có thể bị giới hạn. Nhưng một nhóm các cảm biến làm việc cùng nhau trở nên mạnh mẽ hơn nhiều.

Tại sao Phát hiện Thụ động Quan trọng Ngày Nay

Có ba lý do lớn khiến các hệ thống thụ động nhận được nhiều sự chú ý.

Đầu tiên: chúng khó bị phát hiện hơn

Radar phải phát ra năng lượng. Điều đó có thể tiết lộ vị trí của nó hoặc khiến nó trở thành mục tiêu. Các hệ thống EO/IR thường không gặp vấn đề đó vì chúng chủ yếu quan sát, không phát sóng.

Thứ hai: chúng thoải mái hơn trong chiến tranh điện tử

Radar có thể bị nhiễu, giả mạo, hoặc bị ép vào việc kiểm soát phát xạ. Các hệ thống EO/IR không phải là không thể bị tổn hại, nhưng chúng không phụ thuộc vào phát xạ RF chủ động để nhìn thấy mục tiêu. Điều đó làm cho chúng có giá trị trong các môi trường điện từ bị tranh chấp hết sức gay gắt. Các tiêu chuẩn EO/IR và tài liệu tham khảo phòng thủ thường nhấn mạnh giá trị của chúng trong việc đánh giá mối đe dọa thụ động và theo dõi mục tiêu trong điều kiện ban ngày, ban đêm và điều kiện bất lợi. 

Thứ ba: chúng có thể giúp chống lại máy bay khó phát hiện

Một diện tích cắt ngang radar thấp có thể giảm thiểu khả năng phát hiện radar. Nó không loại bỏ nhiệt động cơ, nhiệt bề mặt hoặc độ tương phản nhiệt. Đó là lý do tại sao IRST vẫn có liên quan trong các cuộc thảo luận về việc theo dõi máy bay hiện đại.

Nhưng Các Hệ Thống EO/IR Cũng Có Giới Hạn Thực Sự

Để giữ cho bài viết này công bằng, điều quan trọng là phải nói rõ: các hệ thống EO/IR không phải là phép màu.

Chúng có những hạn chế thực sự.

Thời tiết rất quan trọng

Mây, sương mù, độ ẩm và hấp thụ khí quyển có thể làm giảm hiệu suất hồng ngoại. Hướng dẫn kỹ thuật về cảm biến EO/IR làm rõ rằng điều kiện khí quyển ảnh hưởng mạnh mẽ đến khả năng hoạt động của các hệ thống này. 

Phạm vi có thể bị giới hạn

Các hệ thống thụ động có thể xuất sắc trong việc nhìn thấy một mục tiêu trong điều kiện tốt, nhưng chúng không luôn so sánh với radar cho tìm kiếm diện rộng ở xa.

Đo lường khoảng cách trực tiếp thì khó hơn

Một camera thụ động có thể cho bạn biết nơi để nhìn, nhưng không phải lúc nào cũng biết mục tiêu ở xa bao nhiêu trừ khi nó được kết hợp với các cảm biến khác, hình học, hoặc xử lý bổ sung.

Rối rắm nền là có thật

Địa hình nóng, môi trường đô thị, phản xạ ánh sáng mặt trời, và các biện pháp đối phó như pháo sáng có thể làm cho việc theo dõi phức tạp hơn.

Vì vậy, kết luận thực tế không phải là:

"EO thay thế radar."

Kết luận tốt hơn là:

“EO/IR giúp duy trì hình ảnh phòng không khi radar không thể làm mọi thứ một mình.”

Sự cố F-15E gợi ý điều gì

Đây là phần đã khiến câu chuyện trở thành điểm nói chuyện toàn cầu.

Báo cáo công khai xác nhận rằng một chiếc F-15E của Mỹ đã bị mất, rằng cả hai thành viên phi hành đoàn cuối cùng đã được phục hồi, và rằng nỗ lực cứu hộ cực lớn và rủi ro, bao gồm hàng chục máy bay và một hoạt động phối hợp lớn. Đồng thời, báo cáo công khai chưa thiết lập được một giải thích từ cảm biến đến người bắn đã được xác minh đầy đủ về cách phát hiện, theo dõi và tham gia. 

Điều đó có nghĩa là mọi người nên thận trọng khi đưa ra những tuyên bố tự tin quá mức.

Nhưng sự cố vẫn tiết lộ điều gì đó quan trọng:

Một tư thế phòng không bị hư hại có thể vẫn còn nguy hiểm nếu đủ khả năng cảm nhận, theo dõi và phối hợp vẫn tồn tại.

Khả năng đó có thể bao gồm:

• các thành phần radar còn sống sót,
• quan sát EO/IR thụ động,
• cảm biến di động hoặc phân tán,
• việc chuyển giao theo dõi giữa các hệ thống,
• và điều khiển hỏa lực tích hợp.

Nói cách khác, câu hỏi thực sự không chỉ là liệu radar có bị hư hỏng hay không. Câu hỏi lớn hơn là liệu toàn bộ hệ thống vẫn có đủ nhận thức để phát hiện và theo dõi một mục tiêu.

Bài học lớn hơn: Phòng không hiện đại là về các hệ thống

Điều này có thể là điểm mang tính thay đổi hữu ích nhất cho người đọc.

Phòng không hiện đại không còn chỉ là về một xe radar, một pin tên lửa, hoặc một tháp camera. Nó là về cách các phần khác nhau của hệ thống làm việc cùng nhau:

• radar để cảnh báo sớm,
• EO/IR để xác nhận thụ động và theo dõi,
• các nền tảng ổn định để quan sát liên tục,
• các hệ thống chỉ huy và kiểm soát để ra quyết định,
• và các hệ thống tham gia để phản ứng.

Đó là lý do tại sao phát hiện thụ động đã trở thành một chủ đề nóng sau sự cố F-15E. Mọi người bắt đầu nhận ra rằng ngay cả khi một mạng lưới radar bị suy yếu, một hệ thống phòng thủ vẫn có thể duy trì khả năng nguy hiểm nếu nó có thể nhìn, theo dõi và phối hợp thông qua các phương tiện khác.

Điểm mang tính thay đổi cuối cùng

Vậy, các hệ thống quang điện có thể theo dõi máy bay chiến đấu mà không cần radar không?

Có—đến một điểm, và đặc biệt là như một phần của một mạng lưới lớn hơn.

Chúng có thể không hoàn toàn thay thế radar trong mọi tình huống, nhưng chúng chắc chắn có thể hỗ trợ phát hiện, phân loại và theo dõi trong các kiến trúc phòng không hiện đại. Và trong một số tình huống tranh chấp, khả năng thụ động đó có thể trở nên cực kỳ quan trọng.

Bài học lớn hơn từ cuộc tranh luận hiện tại là đơn giản:

Một mạng lưới radar bị hư hại không phải lúc nào cũng có nghĩa là một mạng lưới phòng không mù lòa.

Trong chiến tranh hiện đại, bên nào kết hợp radar, EO/IR, hệ thống theo dõi và tích hợp chỉ huy hiệu quả nhất thì thường là bên đó giữ được nhận thức—và mối đe dọa—của mình còn sống.