Gửi bình luận
Nhóm nghiên cứu ở Trung Quốc tuyên bố đã phát hiện ra một lỗ hổng tiềm ẩn nghiêm trọng trong phần mềm khí động học siêu thanh của Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Mỹ (NASA).
Theo nhóm nghiên cứu do Giáo sư Liu Jun (thuộc Phòng thí nghiệm Công nghệ Siêu thanh của Đại học Công nghệ Quốc phòng Trung Quốc) dẫn đầu, lỗi nhỏ này giữa các phương trình phức tạp có thể dẫn đến "kết quả không tránh khỏi sai lầm" khi các nhà khoa học mô phỏng và phân tích những vấn đề quan trọng, chẳng hạn sự mài mòn ở nhiệt độ cao. Thông tin này được đăng trên tạp chí học thuật Acta Aerodynamica Sinica (Trung Quốc).
Khi tốc độ của máy bay vượt qua Mach 5, ma sát dữ dội với không khí tạo ra nhiệt độ cao đến mức có thể ion hóa các phân tử không khí và gây ra các phản ứng hóa học. Mach 5 là đơn vị đo tốc độ, cụ thể là gấp 5 lần tốc độ âm thanh.
Những phản ứng phức tạp này có thể làm xói mòn bề mặt máy bay và thay đổi nhiệt độ hoặc mật độ của không khí xung quanh. Sự thiếu chính xác trong dữ liệu mô hình có thể có tác động sâu sắc đến hiệu suất và độ an toàn của máy bay.
Phần mềm mà Liu Jun đề cập là Vulcan-CFD, được phát triển bởi Trung tâm nghiên cứu Langley của NASA. Do tiềm năng sử dụng trong việc phát triển vũ khí siêu thanh, Vulcan-CFD phải chịu sự kiểm soát xuất khẩu với việc phân phối giới hạn trong biên giới Mỹ.
Trung tâm nghiên cứu Langley là một trong những trung tâm nghiên cứu lâu đời nhất và lớn nhất của NASA, nằm ở thành phố Hampton, bang Virginia, Mỹ.
Trung tâm Langley tập trung nghiên cứu trong các lĩnh vực khí động học, kỹ thuật hàng không, vật liệu, cấu trúc, hệ thống điều khiển, hệ thống thông tin, khoa học Trái đất, vệ tinh, khám phá vũ trụ.
Trung tâm Langley đóng vai trò quan trọng trong nhiều thành tựu của NASA, gồm chuyến bay đầu tiên của anh em nhà Wright, chương trình Apollo, tàu con thoi, Trạm vũ trụ Quốc tế.
Các nhà nghiên cứu Trung Quốc thu thập thông tin từ một bài báo học thuật xuất bản năm 2020, trong đó nhóm phát triển phần mềm NASA đã giới thiệu nguyên lý hoạt động của Vulcan-CFD và một số phương trình chính mà nó sử dụng.
Liu Jun và các cộng sự của ông cho biết phần mềm này đã “nổi tiếng” trong ngành.
Có phòng thí nghiệm ở tỉnh Hồ Nam, Liu Jun đã tham gia nghiên cứu cùng các nhà khoa học từ Đại học Kỹ thuật Hàng không Vũ trụ của Quân đội Trung Quốc ở thủ đô Bắc Kinh cùng Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Khí động lực học tại đô thị Miên Dương thuộc tỉnh Tứ Xuyên. Những tổ chức này đã góp phần vào sự phát triển nhanh chóng công nghệ vũ khí siêu thanh của Trung Quốc trong hai thập kỷ qua.
Tốc độ phát triển vũ khí siêu thanh của Mỹ tụt hậu so với Trung Quốc, Nga và đang dần bị một số quốc gia nhỏ hơn vượt qua. Triều Tiên cho biết đã thử thành công tên lửa siêu thanh lượn trên mặt đất Mars 16B vào ngày 3.4.
Trong khi đó, vũ khí siêu thanh tầm xa (LRHW) của Quân đội Mỹ, tương tự tên lửa của Triều Tiên, đã thất bại liên tiếp vào năm 2021 và 2022. Ba lần phóng LRHW theo kế hoạch tiếp theo đều bị hủy bỏ hoặc hoãn lại.
Những thất bại này phải trả giá đắt. Quân đội Mỹ đã yêu cầu 1,28 tỉ USD chỉ riêng trong năm tài chính 2025 từ người đóng thuế "để cung cấp một nguyên mẫu thử nghiệm với khả năng chiến đấu hạn chế vào năm 2024".
Văn phòng Ngân sách Quốc hội Mỹ đổ lỗi tiến độ không thuận lợi là do nhiệt độ cao.
“Thách thức cơ bản còn lại liên quan đến việc quản lý nhiệt độ cực cao mà tên lửa siêu thanh tiếp xúc khi di chuyển với tốc độ cao trong bầu khí quyển ở phần lớn hành trình của chúng”, Văn phòng này viết trong một báo cáo sau khi tiến hành điều tra kỹ lưỡng về các chương trình vũ khí siêu thanh của Mỹ vào năm ngoái.
“Việc che chắn các thiết bị điện tử nhạy cảm của tên lửa siêu thanh, hiểu cách thức hoạt động của các vật liệu khác nhau và dự đoán khí động học ở nhiệt độ duy trì cao tới 3.000 độ F (khoảng 1.649 độ C) đòi hỏi phải thử nghiệm chuyến bay rộng rãi. Các cuộc thử nghiệm đang diễn ra nhưng những thất bại vài năm gần đây đã làm chậm tiến độ”, Văn phòng Ngân sách Quốc hội Mỹ cho hay.
Nhóm của Liu Jun nói đã phát hiện ra lỗ hổng trong phương trình được NASA sử dụng ở Vulcan-CFD để mô tả sự thay đổi nồng độ các thành phần hóa học khác nhau, chẳng hạn như oxy và nitơ, trong hỗn hợp khí ở nhiệt độ cao. Phương trình này không tính đến sự trộn lẫn và vận chuyển các thành phần do nhiễu loạn quy mô nhỏ xảy ra khi nhiệt độ thay đổi nhanh chóng hoặc dao động.
Do tính phức tạp của khí động học siêu thanh, các nhà thiết kế mô hình có thể bỏ qua một số chuyển động quy mô nhỏ vì thiếu hiểu biết hoặc tính toán quá phức tạp để giải quyết.
Nhóm của Liu Jun cho biết việc NASA thiếu chú ý đến chi tiết này đã dẫn đến việc phần mềm không thể dự báo chính xác thành phần hóa học và sự thay đổi nhiệt độ trên bề mặt máy bay, có thể tác động đáng kể đến công việc mô phỏng, thiết kế hoặc phân tích dựa trên phần mềm.
NASA là một trong những tổ chức đầu tiên trên thế giới khám phá công nghệ siêu thanh.
Thuật ngữ “siêu thanh” được đặt ra bởi Qian Xuesen, “cha đẻ” của tên lửa Trung Quốc, khi ông đang làm việc tại NASA với tư cách là một trong ba nhà khoa học sáng lập Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực (JPL) vào năm 1946.
Các nhà khoa học và kỹ sư tại NASA đã tiến hành nhiều nghiên cứu tiên phong và thử nghiệm chuyến bay trong lĩnh vực này, song những năm gần đây, họ liên tục phải chịu cảnh cắt giảm ngân sách và chảy máu chất xám.
JPL đã sa thải 530 nhân viên vào tháng 2 do tình trạng thiếu chắc chắn về tài trợ.
Nằm ở thành phố Pasadena (bang California, Mỹ), JPL là một trung tâm nghiên cứu và phát triển phi lợi nhuận được NASA tài trợ. Nó là trung tâm chuyên sâu về lĩnh vực sức đẩy phản lực.
JPL tập trung nghiên cứu và phát triển các robot phi thuyền cho các sứ mệnh khoa học, thám hiểm không gian.
Ngoài ra, JPL cũng tham gia vào các dự án khác như phát triển công nghệ robot, khoa học Trái đất và giáo dục STEM.
STEM là từ viết tắt của hình thức giáo dục hướng đến kinh tế tri thức với sự kết hợp của 4 lĩnh vực: Khoa học (Science), Công nghệ (Technology), Kỹ thuật (Engineering) và Toán học (Math).
JPL đã đóng góp vào nhiều thành tựu quan trọng của NASA, gồm chương trình Apollo, tàu con thoi, Trạm vũ trụ Quốc tế, tàu thăm dò sao Hỏa, sao Mộc, sao Thổ và các hành tinh khác.
