Sự phát triển của công nghệ laser năng lượng cao đang mở ra một kỷ nguyên mới trong chiến tranh hiện đại, với tiềm năng thay đổi cách các quốc gia triển khai sức mạnh quân sự. Gần đây, các nhà khoa học Trung Quốc tại Viện Khoa học Vật lý Hợp Phì, thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, đã đạt được một bước tiến quan trọng khi chế tạo thành công tinh thể barium gallium selenide (BGSe) lớn nhất thế giới. Với đường kính 60 mm và khả năng chịu cường độ laser lên tới 550 MW/cm², tinh thể này mở ra triển vọng phát triển các vũ khí laser siêu mạnh, có khả năng tấn công vệ tinh từ mặt đất. Bài viết này phân tích ý nghĩa của bước đột phá này, quy trình sản xuất tinh thể BGSe, và tác động của nó đối với quân sự và các lĩnh vực dân sự.

Đặc điểm kỹ thuật của tinh thể BGSe

Tinh thể barium gallium selenide (BGSe), với công thức hóa học BaGa₂Se₄, là một hợp chất bán dẫn có khả năng chuyển đổi hiệu quả tia laser hồng ngoại bước sóng ngắn thành các chùm tia hồng ngoại trung và xa. Những chùm tia này có khả năng xuyên qua “cửa sổ khí quyển”—các vùng trong phổ điện từ mà khí quyển Trái đất ít hấp thụ, để truyền đi khoảng cách xa, thậm chí lên tới quỹ đạo vệ tinh. Tinh thể BGSe mới nhất do Trung Quốc chế tạo có đường kính 60 mm và kích thước bộ chuyển đổi tần số laser 10×10×50 mm, vượt xa các linh kiện quang học thông thường vốn nhỏ và mỏng hơn nhiều. Điểm nổi bật nhất của tinh thể này là khả năng chịu được công suất laser lên tới 550 MW/cm², gấp hơn 10 lần ngưỡng chịu đựng của các tinh thể cấp quân sự hiện nay, như được công bố trên Tạp chí Tinh thể Tổng hợp vào tháng 6 năm 2025.

Khả năng chịu nhiệt và công suất cao của tinh thể BGSe giải quyết một vấn đề cố hữu trong công nghệ laser: hiện tượng tự hủy do quá nhiệt. Vụ thử nghiệm laser MIRACL của Hải quân Mỹ năm 1997 đã minh chứng cho hạn chế này khi hệ thống laser làm tan chảy chính các linh kiện của nó khi nhắm vào một vệ tinh. Tinh thể BGSe, được phát hiện lần đầu tại Trung Quốc vào năm 2010, đã gây chú ý nhờ hiệu năng vượt trội, và phiên bản mới nhất này đánh dấu một bước tiến trong việc mở rộng quy mô sản xuất, điều mà các tập đoàn quốc phòng phương Tây chưa thể đạt được.

Quy trình sản xuất tinh thể BGSe

Việc sản xuất tinh thể BGSe đòi hỏi độ chính xác cao và các kỹ thuật tiên tiến. Theo nhóm nghiên cứu do Giáo sư Vũ Hải Tân (Wu Haixin) dẫn dắt, các nguyên tố bari, gali và selen tinh khiết được niêm phong trong ống thạch anh chân không và xử lý bằng phương pháp làm sạch theo vùng (zone refining). Quá trình này bắt đầu bằng việc nung ống thạch anh đến 1.020°C trong lò hai vùng nhiệt để tạo ra vùng nóng chảy. Trong vòng một tháng, tinh thể được hình thành khi ống di chuyển từ vùng nóng sang vùng mát hơn. Sau đó, tinh thể được giữ ở nhiệt độ 500°C trong vài ngày và làm nguội dần với tốc độ 5°C/giờ để loại bỏ các khuyết tật. Giai đoạn hoàn thiện bao gồm cắt tinh thể bằng lưỡi kim cương theo mặt phân cắt tự nhiên và đánh bóng bằng dung dịch oxit cerium để đạt được bề mặt phản quang hoàn hảo.

Các yếu tố then chốt trong quy trình này bao gồm loại trừ hoàn toàn oxy và độ ẩm, kiểm soát nhiệt độ chính xác, và xử lý nhiệt (annealing) để đảm bảo chất lượng tinh thể. Những yêu cầu nghiêm ngặt này giải thích tại sao việc sản xuất tinh thể BGSe quy mô lớn là một thách thức kỹ thuật, ngay cả đối với các quốc gia có nền công nghiệp quốc phòng tiên tiến.

Ứng dụng quân sự và chiến lược

Bước đột phá trong công nghệ tinh thể BGSe diễn ra trong bối cảnh Trung Quốc đang đẩy nhanh chương trình phát triển vũ khí năng lượng định hướng, được thúc đẩy bởi lo ngại về vai trò quân sự của các mạng lưới vệ tinh như Starlink trong xung đột Ukraine và sự thống trị không gian của Mỹ. Tinh thể BGSe cho phép phát triển các hệ thống laser năng lượng cao có khả năng tấn công vệ tinh từ mặt đất, một năng lực mang tính chiến lược trong chiến tranh hiện đại, nơi các vệ tinh đóng vai trò quan trọng trong thông tin liên lạc, trinh sát, và định vị. Khả năng chịu công suất cao của tinh thể giúp duy trì độ ổn định và hiệu quả của chùm tia laser, khắc phục các hạn chế về nhiệt và tầm bắn từng cản trở các hệ thống laser trước đây.

Ngoài ra, Trung Quốc đã đạt được những tiến bộ đáng kể trong công nghệ nguồn năng lượng và kiểm soát nhiệt, hai yếu tố sống còn để vận hành vũ khí laser cường độ cao. Các hệ thống laser sử dụng tinh thể BGSe có thể được tích hợp vào các nền tảng mặt đất hoặc tàu chiến, cung cấp khả năng phòng thủ trước các mối đe dọa như máy bay không người lái, tên lửa hành trình, và thậm chí tên lửa đạn đạo. Theo các báo cáo, những hệ thống này có thể cạnh tranh với các chương trình laser của Mỹ, như hệ thống DragonFire của Anh hoặc Iron Beam của Israel, vốn tập trung vào phòng thủ chống UAV và tên lửa với chi phí vận hành thấp.

Ứng dụng dân sự và triển vọng tương lai

Ngoài ứng dụng quân sự, tinh thể BGSe cỡ lớn còn có tiềm năng trong các lĩnh vực dân sự, đặc biệt là trong chẩn đoán y tế và hệ thống hồng ngoại siêu nhạy. Các chùm tia hồng ngoại trung và xa do tinh thể BGSe tạo ra có thể cải thiện hiệu quả của các hệ thống theo dõi tên lửa, nhận dạng máy bay, hoặc các thiết bị hình ảnh y tế như chụp cắt lớp hồng ngoại. Kể từ năm 2020, tinh thể BGSe đã được ứng dụng trong nhiều dự án nghiên cứu và phát triển tiên tiến, cho thấy tính linh hoạt của nó ngoài mục đích quân sự.

Tuy nhiên, việc sản xuất tinh thể BGSe vẫn đối mặt với các thách thức kỹ thuật. Để so sánh, hệ thống laser ZEUS tại Đại học Michigan sử dụng tinh thể sapphire pha titan rộng gần 18 cm, nhưng quy trình sản xuất kéo dài tới 4,5 năm, cho thấy sự phức tạp của việc tạo ra các tinh thể laser chất lượng cao. Với quy trình sản xuất chỉ kéo dài một tháng, Trung Quốc đã đạt được lợi thế đáng kể trong việc rút ngắn thời gian và tối ưu hóa chi phí, điều có thể thúc đẩy vị thế của nước này trong cuộc đua công nghệ laser toàn cầu.

Tác động toàn cầu

Sự phát triển của tinh thể BGSe củng cố vị thế của Trung Quốc trong lĩnh vực vũ khí năng lượng định hướng, thách thức sự thống trị của Mỹ và các đồng minh phương Tây. Các hệ thống laser sử dụng tinh thể này có thể làm thay đổi cán cân quyền lực trong không gian, nơi các vệ tinh là yếu tố then chốt trong chiến tranh hiện đại. Tuy nhiên, việc triển khai vũ khí laser chống vệ tinh cũng đặt ra các câu hỏi về luật pháp quốc tế và nguy cơ leo thang xung đột không gian. Các hiệp ước như Hiệp ước Không gian 1967 cấm đặt vũ khí hủy diệt hàng loạt trong không gian, nhưng không đề cập rõ ràng đến các hệ thống laser mặt đất, tạo ra một vùng xám pháp lý.

Việc Trung Quốc chế tạo thành công tinh thể BGSe lớn nhất thế giới đánh dấu một cột mốc quan trọng trong công nghệ laser năng lượng cao, mở ra tiềm năng cho cả ứng dụng quân sự và dân sự. Với khả năng chịu công suất laser vượt trội và hiệu quả chuyển đổi tia hồng ngoại, tinh thể BGSe không chỉ nâng cao năng lực của Trung Quốc trong việc phát triển vũ khí laser chống vệ tinh mà còn củng cố vị thế của nước này trong các lĩnh vực như y tế và trinh sát. Tuy nhiên, sự phát triển này cũng đặt ra những thách thức về đạo đức và an ninh toàn cầu, khi các vũ khí laser ngày càng trở nên mạnh mẽ và phổ biến. Trong tương lai, việc quản lý và kiểm soát công nghệ này sẽ là yếu tố then chốt để đảm bảo hòa bình và ổn định trên quy mô toàn cầu.

P.A.T (NASTIS), theo SCMP, 7/2025