XLUUV ORCA – PHƯƠNG TIỆN DƯỚI NƯỚC KHÔNG NGƯỜI LÁI CỦA HẢI QUÂN HOA KỲ

Tổng quan:
– Chiều dài:
+ Cơ sở: ~15,5 m
+ Có tải trọng: ~26 m
– Chiều rộng: ~2,6 m
– Lượng giãn nước: ~85 tấn
– Tầm hoạt động tối đa: đến 6.500 hl
– Thời gian hoạt động: Hàng tháng
– Hệ thống động lực: Hybrid diesel-điện
– Tốc độ tối đa: 8 hl/g
– Tốc độ hành trình: 2,5-3 hl/g
– Độ sâu hoạt động: 3.000 m
– Kích thước khoang tải trọng: Dài x Rộng x Cao: ~10 x 2,6 x 2,6 m
– Khả năng chứa tải trọng: đến 8 tấn.

I. GIỚI THIỆU VỀ CHƯƠNG TRÌNH XLUUV ORCA

A. ĐỊNH NGHĨA ORCA: MỘT LỚP TÀU NGẦM TỰ HÀNH MỚI

Orca được Hải quân Hoa Kỳ (USN) định danh là Phương tiện dưới nước không người lái cỡ rất lớn XLUUV (Extra Large Unmanned Undersea Vehicle). Bộ Tư lệnh Hệ thống Biển Hải quân (NAVSEA) định nghĩa XLUUV là các phương tiện có đường kính tối thiểu 140 cm hoặc hơn 213 cm, có khả năng hoạt động ở tầm xa và thời gian dài. Orca đại diện cho một lớp tàu ngầm tự hành mới, được mô tả là một năng lực “đầu tiên thuộc loại này”. Đây là loại UUV lớn nhất. Một số nhà bình luận mô tả thẳng thắn nó là một “tàu ngầm không người lái” do kích thước của nó (85 tấn).

Mục đích cốt lõi của Orca là thực hiện các nhiệm vụ quan trọng, kéo dài với sự can thiệp tối thiểu của con người, hoạt động độc lập hoàn toàn với phương tiện chủ. Nó được triển khai và thu hồi tại cầu cảng.

B. NHÀ PHÁT TRIỂN: VAI TRÒ VÀ DI SẢN CỦA BOEING

XLUUV Orca được phát triển và sản xuất bởi Boeing, tận dụng hơn 50 năm kinh nghiệm trong việc chế tạo và vận hành các phương tiện dưới nước, bao gồm các hệ thống kế thừa từ Rockwell International. Boeing đã hợp tác với Huntington Ingalls Industries (HII) trong giai đoạn đầu phát triển.

Chương trình Orca được xây dựng trực tiếp dựa trên công việc trước đó của Boeing, đặc biệt là Echo Voyager, một mẫu XLUUV chứng minh khái niệm được khởi xướng vào năm 2012-2013. Echo Voyager đã trải qua 10.000 giờ hoạt động trên biển, chứng minh các công nghệ chủ chốt và đóng vai trò là tiền thân cũng như nền tảng giảm thiểu rủi ro cho Orca. Boeing cũng đã phát triển các UUV trước đó như Echo Seeker và Echo Ranger.

Cơ sở sản xuất của Boeing tại Huntington Beach, California, có khả năng sản xuất tới 12 chiếc XLUUV mỗi năm và đã được Tư lệnh Tác chiến Hải quân (CNO) đến thăm vào tháng 12/2023.

C. MỤC ĐÍCH DỰ KIẾN: ĐÁP ỨNG YÊU CẦU CỦA HẢI QUÂN HOA KỲ

Chương trình Orca bắt nguồn từ một yêu cầu của Hải quân Hoa Kỳ được đưa ra vào khoảng 11/2010 đối với các phương tiện dưới biển không người lái có thời gian hoạt động và khả năng duy trì vị trí tăng cường, có khả năng triển khai mà không cần tàu mẹ. Nó đặc biệt giải quyết một Nhu cầu tác chiến khẩn cấp chung JEON (Joint Emergent Operational Need).

Nhiệm vụ ban đầu chính thúc đẩy JEON là nhu cầu bí mật rải thủy lôi dưới biển, nâng cao khả năng của Hải quân trong việc ngăn chặn đối phương tiếp cận các tuyến đường thủy chiến lược. Tuy nhiên, các ứng dụng tiềm năng của nó vượt xa yêu cầu ban đầu này.

Mục tiêu bao trùm là đạt được ưu thế hàng hải dưới biển trong môi trường thay đổi và các vùng biển tranh chấp bằng cách cung cấp một năng lực tự hành, bền bỉ với tải trọng lớn. Mối liên hệ rõ ràng giữa sự ra đời của Orca và một nhu cầu tác chiến cụ thể (rải thủy lôi bí mật) nhấn mạnh sự tập trung của Hải quân vào việc giải quyết các khoảng trống năng lực, đặc biệt là trong các môi trường tranh chấp nơi việc triển khai các phương tiện có người lái sẽ có rủi ro cao. Hải quân đã xác định một lỗ hổng quan trọng: rải thủy lôi bí mật ở các khu vực bị kiểm soát. Các tàu ngầm có người lái thực hiện vai trò này phải đối mặt với rủi ro đáng kể. Một nền tảng tự hành, có thời gian hoạt động dài như Orca cung cấp một giải pháp. Đồng thời, thiết kế kết hợp một khoang tải trọng lớn, dạng module. Sự linh hoạt vốn có này ngụ ý rằng Hải quân đã nhận ra ngay từ đầu rằng mặc dù rải thủy lôi là động lực ban đầu, tiềm năng của nền tảng này rộng hơn nhiều, cho phép thích ứng với các yêu cầu nhiệm vụ trong tương lai, có thể chưa lường trước được. Điều này cho thấy một chiến lược mua sắm một nền tảng đa năng được biện minh bởi một nhu cầu trước mắt nhưng được thiết kế để có khả năng thích ứng lâu dài.

II. THÔNG SỐ KỸ THUẬT VÀ NĂNG LỰC CỐT LÕI

A. KÍCH THƯỚC VẬT LÝ VÀ THIẾT KẾ

– XLUUV Orca có thiết kế dạng module. Phương tiện cơ sở dài khoảng 15,5 mét.

– Nó tích hợp một khoang/module tải trọng lớn, dạng module, dài khoảng 10 mét. Với module này, tổng chiều dài tăng lên khoảng 26 mét. Phương tiện có đường kính/chiều rộng khoảng 2,6 mét.

– Thân phương tiện bao gồm bốn phần hoặc module, cho phép một số thành phần bên trong như pin hoặc tải trọng có thể được thêm vào hoặc gỡ bỏ.

– Lượng giãn nước/Trọng lượng: Được trích dẫn là khoảng 85 tấn. Các số liệu trước đó dựa trên Echo Voyager cho thấy trọng lượng trong không khí là 50 tấn/45,4 tấn, cho thấy Orca hoạt động lớn hơn/nặng hơn đáng kể so với nguyên mẫu.

B. CÁC CHỈ SỐ HIỆU SUẤT

Tầm hoạt động: Tầm hoạt động đặc biệt lên tới 6.500 hl. Một số nguồn trích dẫn 6.000 hl. Điều này cho phép thực hiện các nhiệm vụ kéo dài hàng tháng.

Thời gian hoạt động: Có khả năng hoạt động tự hành trong nhiều tháng với sự can thiệp hạn chế của con người. Thời gian hoạt động cực dài này là một điểm khác biệt chính so với các UUV nhỏ hơn.

Tốc độ: Tốc độ tối đa được trích dẫn là 8 hl/g, với tốc độ hành trình 2,5-3,0 hl/g (dựa trên thông số kỹ thuật của Echo Voyager).

Độ sâu hoạt động: Echo Voyager được đánh giá hoạt động ở độ sâu 3.000 mét. Một nguồn đề cập Orca có khả năng lặn tới 3.350 mét, mặc dù điều này cần được xác nhận.

C. HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC

Được trang bị hệ thống động lực hybrid diesel-điện. Nó sử dụng pin lithium-ion khi lặn và sạc lại các pin này bằng máy phát điện diesel hàng hải khi nổi hoặc gần bề mặt (sử dụng ống thở). Cách tiếp cận hybrid này cung cấp dung lượng năng lượng cần thiết cho tầm hoạt động và thời gian hoạt động rộng lớn của nó.

D. KHẢ NĂNG CHỨA TẢI TRỌNG VÀ TÍNH LINH HOẠT

Có khoang tải trọng lớn, dạng module: dài x rộng x cao khoảng 10 x 2,6 x 2,6 m.

Khả năng chứa: Lên đến 8 tấn (trọng lượng khô). Khối lượng này rất đáng kể, tương đương với khả năng chứa bốn Phương tiện dưới nước không người lái đường kính lớn (LDUUV) hoặc nhiều UUV nhỏ hơn.

Giao diện: Được thiết kế với kiến trúc mở và các giao diện xác định (kết cấu, điện, dữ liệu) để chứa nhiều loại tải trọng hiện tại và tương lai. Một Tài liệu kiểm soát giao diện ICD (Interface Control Document) cho phép các bên thứ ba phát triển các tải trọng tương thích. Tải trọng cần cung cấp độ nổi trung tính và đáp ứng các yêu cầu về năng lượng. Module tải trọng có thể có các cửa sập lớn (trên/dưới) phù hợp với nhiệm vụ rải thủy lôi, hoặc có thể có cửa bên để phóng/thu hồi các phương tiện khác.

E. HỆ THỐNG DẪN ĐƯỜNG VÀ LIÊN LẠC

Dẫn đường: Sử dụng một Thiết bị dẫn đường quán tính INU (Inertial Navigation Unit) được lọc Kalman, hỗ trợ bởi các Nhật ký vận tốc Doppler DVLs (Doppler Velocity Logs) và cảm biến độ sâu để đạt độ chính xác hướng cao dưới nước. Nó có khả năng sử dụng GPS khi nổi hoặc gần bề mặt. Các bộ phát đáp Đường cơ sở dài LBL (Long Baseline) dưới đáy biển cũng có thể được sử dụng.

Liên lạc: Sử dụng các hệ thống liên lạc vệ tinh mã hóa (Inmarsat IV, Iridium) và các hệ thống khác (Wi-Fi, FreeWave) cho chỉ huy, kiểm soát và lập kế hoạch lại nhiệm vụ trong các hoạt động gần bề mặt. Độ trễ liên lạc khi lặn là một thách thức hoạt động đáng kể.

Sự gia tăng đáng kể về trọng lượng/lượng giãn nước được báo cáo của Orca (từ ~50 tấn của Echo Voyager lên ~85 tấn của Orca) trong khi vẫn duy trì các kích thước cơ sở tương tự cho thấy những thay đổi nội bộ đáng kể. Các thông số kỹ thuật của Echo Voyager cho thấy trọng lượng khoảng 50 tấn, trong khi Orca được đề cập là 85 tấn. Chiều dài cơ sở (15,5 m) và chiều rộng (~2,6 m) dường như nhất quán giữa Echo Voyager và phương tiện cơ sở Orca. Báo cáo của GAO liệt kê rõ ràng những khác biệt chính giữa Echo Voyager và Orca, bao gồm các cấu hình hoạt động/thời gian hoạt động khác nhau đòi hỏi pin lớn hơn, vật liệu bình chịu áp lực khác nhau, module tải trọng được thiết kế lại để xử lý thủy lôi và các sửa đổi để nâng bằng cần cẩu. Những sửa đổi này, đặc biệt là pin có mật độ năng lượng cao hơn, vỏ tàu có thể dày hơn để chịu áp lực hoặc ứng suất nâng, và các cấu trúc tích hợp tải trọng dành riêng cho nhiệm vụ, sẽ làm tăng đáng kể trọng lượng và lượng giãn nước tổng thể mà không nhất thiết phải thay đổi đáng kể hình dạng bên ngoài (ngoại trừ module tải trọng). Điều này nhấn mạnh quá trình chuyển đổi không hề đơn giản từ một phương tiện trình diễn sang một nguyên mẫu quân sự hóa.

Việc nhấn mạnh vào kiến trúc mở và các giao diện tải trọng được xác định báo hiệu một ý định chiến lược của Hải quân nhằm thúc đẩy một hệ sinh thái cạnh tranh cho việc phát triển tải trọng. Nhiều nguồn nhấn mạnh kiến trúc mở và khoang tải trọng module với các giao diện xác định. Boeing tuyên bố rõ ràng rằng có một ICD để bất kỳ ai cũng có thể phát triển tải trọng. Các tài liệu ngân sách của Hải quân đề cập đến việc tích hợp các tải trọng hiện tại và tương lai, tận dụng các chương trình công nghệ cốt lõi. Cách tiếp cận này trái ngược với các hệ thống độc quyền, tích hợp chặt chẽ. Bằng cách thiết lập các tiêu chuẩn mở, Hải quân khuyến khích sự đổi mới từ các nhà thầu quốc phòng khác nhau và các công ty công nghệ nhỏ hơn tiềm năng, giảm sự phụ thuộc vào Boeing cho các nâng cấp trong tương lai và đẩy nhanh việc đưa vào sử dụng các gói nhiệm vụ mới (như thủy lôi Hammerhead hoặc các bộ cảm biến/EW/ASW tiềm năng trong tương lai). Đây là một chiến lược có chủ ý nhằm tối đa hóa giá trị lâu dài và khả năng thích ứng của nền tảng.

III. QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN VÀ TÌNH TRẠNG CHƯƠNG TRÌNH HIỆN TẠI

A. TỪ KHÁI NIỆM ĐẾN HIỆN THỰC: CÁC CỘT MỐC CHÍNH

– Phát triển khái niệm được thúc đẩy bởi sự quan tâm của Hải quân vào khoảng năm 11/2010.

– Boeing khởi xướng phát triển Echo Voyager (như một tiền thân) vào năm 2012-2013, với thử nghiệm trên biển bắt đầu từ 2016-2017.

– Hải quân trao hợp đồng cho Boeing/HII và Lockheed Martin cho các thiết kế XLUUV cạnh tranh vào tháng 9/2017.

– Boeing được trao hợp đồng trị giá 43 triệu USD vào tháng 2/2019 để chế tạo, thử nghiệm và giao 4 chiếc XLUUV Orca (sau đó tăng lên 5). Chương trình được cấu trúc như một nỗ lực mua sắm nhanh chóng theo nhiều giai đoạn.

– Lễ đặt tên và thử nghiệm dưới nước lần đầu của Hệ thống tài sản thử nghiệm Orca (sau này được định danh là XLE0) diễn ra vào ngày 28/4/2022.

B. GIAO HÀNG VÀ THỬ NGHIỆM TÀI SẢN THỬ NGHIỆM XLE0

Chiếc XLUUV Orca đầu tiên, được định danh là XLE0, là một hệ thống tài sản thử nghiệm. Nó đã được giao cho Hải quân Hoa Kỳ vào tháng 12/2023 sau khi hoàn thành thử nghiệm nghiệm thu. Đơn vị ban đầu này có thể không được trang bị khoang tải trọng ban đầu, chỉ phục vụ như một nền tảng thử nghiệm.

XLE0 bắt đầu thử nghiệm dưới nước của Hải quân vào Mùa xuân năm 2023 ngoài khơi bờ biển Nam California và tiếp tục thử nghiệm giảm thiểu rủi ro vào tháng 3, tháng 7/2024. Thử nghiệm bao gồm đánh giá hệ thống điều khiển, động lực, dẫn đường tự hành và thực hiện nhiệm vụ, bao gồm các thao tác trên và dưới bề mặt.

Các bài học kinh nghiệm từ thử nghiệm XLE0 rất quan trọng để hoàn thiện thiết kế và sản xuất các nguyên mẫu hoạt động tiếp theo (Orca 1-5).

C. LỊCH TRÌNH CHO CÁC NGUYÊN MẪU HOẠT ĐỘNG (ORCA 1-5) VÀ MUA SẮM TƯƠNG LAI

Hải quân ban đầu ký hợp đồng cho 5 nguyên mẫu Orca (XLE0 cộng với Orca 1-4, hoặc có thể là XLE0 cộng với Orca 1-5 tùy thuộc vào cách giải thích nguồn). Việc giao hàng đã gặp phải sự chậm trễ. Lịch trình ban đầu dự kiến giao hàng từ tháng 12/2020 đến tháng 12/2022. Lịch trình điều chỉnh lại dự kiến tạm thời đặt việc giao hàng vào giữa tháng 2/2024 và tháng 6/2024, mặc dù các báo cáo gần đây cho thấy việc giao hàng vào năm 2024 và 2025, với chiếc Orca hoạt động đầu tiên (ngoài XLE0) dự kiến vào năm 2025.

Sau khi giao hàng, Thử nghiệm phát triển và hoạt động của Hải quân DT/OT (Developmental and Operational Testing) được lên kế hoạch, có thể vào cuối năm 2025 cho đơn vị đầu tiên.

Hải quân dự định mua tổng cộng 9 phương tiện ban đầu. Các kế hoạch mua sắm trong tương lai tồn tại ngoài năm nguyên mẫu đầu tiên. Đề xuất ngân sách FY2025 lập trình việc mua một XLUUV mỗi năm trong giai đoạn FY2026-FY2029 thông qua tài khoản Mua sắm khác, Hải quân OPN (Other Procurement, Navy). Các lựa chọn sản xuất cho các phương tiện bổ sung này có thể được thực hiện vào FY26 sau khi thử nghiệm thành công của chính phủ vào FY25, trùng với thời điểm chuyển đổi sang chương trình Danh mục mua sắm ACAT (Acquisition Category) chính thức.

D. TÍCH HỢP VÀO HOẠT ĐỘNG HẢI QUÂN

Các XLUUV Orca sẽ được vận hành bởi các thủy thủ thuộc Phi đội phương tiện dưới nước không người lái UUVRON (Unmanned Undersea Vehicles Squadron). UUVRON-1 tham gia vào việc phát triển Chiến thuật, kỹ thuật và quy trình TTPs (Tactics, Techniques, and Procedures). Nhân sự UUVRON-3 đã tham gia trong chuyến thăm của CNO và được dự kiến thực hiện DT/OT.

Hải quân đang tích cực làm việc để tích hợp các hệ thống robot và tự hành như Orca vào hạm đội thông thường. Điều này bao gồm việc phát triển cơ sở hạ tầng cho thử nghiệm, huấn luyện, bảo trì và căn cứ tiềm năng ở nước ngoài (OCONUS). Các cơ sở tại Căn cứ Hải quân quận Ventura đang được cập nhật để hỗ trợ XLUUV trong lục địa Hoa Kỳ (CONUS).

Sự chuyển đổi của chương trình từ một “mua sắm nhanh chóng” giải quyết một JEON sang một chương trình ACAT chính thức được lên kế hoạch với việc mua sắm được lập trình trong những năm tiếp theo cho thấy cam kết lâu dài của Hải quân đối với năng lực XLUUV. Chương trình bắt đầu theo các thẩm quyền nhanh chóng (JEON) để nhanh chóng đưa năng lực vào sử dụng, thường chấp nhận rủi ro ban đầu cao hơn và tập trung vào tốc độ. Sự chậm trễ và thách thức kỹ thuật được ghi nhận là điển hình của các chương trình phức tạp, được đẩy nhanh như vậy. Kế hoạch chuyển đổi sang chương trình ACAT ngụ ý một sự chuyển dịch sang quản lý dài hạn, có cấu trúc hơn, xác định yêu cầu và lập kế hoạch duy trì. Việc lập ngân sách mua sắm trong FY26-FY29 xác nhận sự chuyển đổi này từ phát triển nguyên mẫu sang tích hợp hạm đội theo kế hoạch. Điều này cho thấy rằng bất chấp những trở ngại ban đầu, Hải quân xem khái niệm XLUUV là cơ bản vững chắc và dự định kết hợp nó một cách có hệ thống vào cấu trúc lực lượng của mình.

Việc thành lập và tham gia của các phi đội UUVRON chuyên trách đặc biệt để vận hành và thử nghiệm các hệ thống như Orca nhấn mạnh sự thừa nhận của Hải quân rằng các hệ thống không người lái đòi hỏi nhân sự, đào tạo, khái niệm hoạt động (TTP) và cơ sở hạ tầng hỗ trợ chuyên biệt, khác biệt so với các nền tảng có người lái truyền thống. Vận hành các UUV lớn, tự hành liên quan đến những thách thức độc đáo: chỉ huy và kiểm soát từ xa, quản lý quyền tự chủ, lập kế hoạch nhiệm vụ cho các hệ thống không người lái, bảo trì chuyên biệt và phân tích dữ liệu. Việc chỉ đơn giản giao những nhiệm vụ này cho các cộng đồng tác chiến tàu ngầm hoặc mặt nước hiện có có thể không tối ưu. Việc thành lập UUVRON cung cấp một đội ngũ nhân sự chuyên trách chỉ tập trung vào những khía cạnh độc đáo này. Vai trò của họ trong việc phát triển TTP và tiến hành DT/OT là rất quan trọng để chuyển đổi các năng lực kỹ thuật của Orca thành các quy trình hoạt động hiệu quả. Sự thích ứng về tổ chức này là một bước cần thiết để tích hợp thành công các loại nền tảng mới về cơ bản vào hạm đội.

IV. VAI TRÒ CHIẾN LƯỢC TRONG HOẠT ĐỘNG HẢI QUÂN HOA KỲ

A. ĐÓNG GÓP VÀO KIẾN TRÚC HẠM ĐỘI HYBRID TƯƠNG LAI

Orca được xác định rõ ràng là một thành phần quan trọng của “hạm đội hybrid” tương lai của Hải quân, bao gồm cả các nền tảng có người lái và không người lái. CNO Franchetti nhấn mạnh Orca là một “bước tiến quan trọng” hướng tới mục tiêu này.

Nó phù hợp với sự chuyển dịch chiến lược của Hải quân sang một kiến trúc hạm đội phân tán hơn, phân bổ năng lực trên nhiều nền tảng đa dạng hơn để tăng khả năng phục hồi và làm phức tạp hóa việc nhắm mục tiêu của đối phương.

B. CÁC BỘ NHIỆM VỤ DỰ KIẾN

Nhiệm vụ chính ban đầu: Tác chiến thủy lôi bí mật (rải các loại thủy lôi như Hammerhead).

Các nhiệm vụ tiềm năng tương lai: Tác chiến chống ngầm ASW (Anti-Submarine Warfare), Tác chiến chống tàu mặt nước ASuW (Anti-Surface Warfare), Tác chiến điện tử EW (Electronic Warfare), Nhiệm vụ tấn công, tình báo, giám sát và trinh sát ISR (Intelligence, Surveillance, and Reconnaissance), vận chuyển tải trọng (động năng hoặc phi động năng), triển khai các hệ thống không người lái khác (UUV/USV/UAV), và có thể hỗ trợ hậu cần. Khoang tải trọng module là chìa khóa cho tính linh hoạt nhiệm vụ này.

C. TĂNG CƯỜNG ƯU THẾ DƯỚI BIỂN VÀ MỞ RỘNG TẦM HOẠT ĐỘNG

Orca nhằm mục đích đạt được ưu thế hàng hải dưới biển bằng cách cung cấp thời gian hoạt động và tầm hoạt động chưa từng có cho một nền tảng không người lái.

Nó mở rộng tầm hoạt động và khả năng duy trì sự hiện diện của Hải quân, đặc biệt là ở các vùng biển tranh chấp hoặc nguy hiểm nơi việc triển khai các phương tiện có người lái là rủi ro. Điều này làm giảm rủi ro cho nhân sự.

Nó hoạt động như một công cụ nhân lên sức mạnh, bổ sung cho các tàu ngầm và tàu mặt nước có người lái. CNO Franchetti gọi nó là “một người chơi khác trên sân”.

Năng lực này được kỳ vọng sẽ đóng góp vào khả năng sát thương, hiệu quả chiến đấu, khả năng răn đe trong tương lai và cung cấp sự nhanh nhẹn, linh hoạt cho các nhà hoạch định chính sách.

Giá trị chiến lược của Orca không chỉ nằm ở việc thực hiện các nhiệm vụ cụ thể, mà còn ở việc thay đổi cơ bản phép tính rủi ro cho các hoạt động hải quân trong môi trường tranh chấp. Môi trường chống tiếp cận/chống xâm nhập (A2/AD) hiện đại đặt ra những rủi ro ngày càng tăng đối với các nền tảng hải quân truyền thống, đặc biệt là tàu ngầm. Mất một tàu ngầm có người lái là một sự kiện thảm khốc, cả về vật chất lẫn chính trị. Orca cung cấp một cách để chiếu xạ sức mạnh và thực hiện các nhiệm vụ (rải mìn, ISR, có thể là các nhiệm vụ khác) trong các khu vực có rủi ro cao này mà không đặt thủy thủ vào tình thế nguy hiểm trực tiếp. Bằng cách cung cấp một sự hiện diện bền bỉ, tầm xa, có thể quy trách nhiệm nhưng không người lái, nó cho phép Hải quân duy trì ảnh hưởng và thực hiện các nhiệm vụ ở những khu vực có thể quá nguy hiểm đối với các nền tảng có người lái. Thời gian hoạt động dài cho phép nó duy trì vị trí trong thời gian dài, cung cấp khả năng giám sát liên tục hoặc sẵn sàng chiến đấu. Mặc dù việc mất một chiếc Orca là không mong muốn, nhưng nó mang lại chi phí chiến lược và nhân lực thấp hơn đáng kể so với việc mất một tàu có người lái. Điều này làm thay đổi phương trình rủi ro, có khả năng cho phép các hoạt động mà nếu không sẽ bị coi là quá nguy hiểm.

Việc tích hợp Orca vào một “hạm đội hybrid” ngụ ý một khái niệm hoạt động trong tương lai, nơi các nền tảng có người lái đóng vai trò là trung tâm chỉ huy và kiểm soát hoặc cung cấp các năng lực cao cấp, trong khi các hệ thống không người lái như Orca xử lý các nhiệm vụ đặc trưng bởi “4D” (duration, distance, dullness, danger) – thời gian, khoảng cách, sự đơn điệu, nguy hiểm. Các nền tảng có người lái (tàu ngầm, tàu mặt nước) sở hữu các trung tâm chỉ huy tinh vi và khả năng ra quyết định của con người. Các nền tảng không người lái như Orca vượt trội về thời gian hoạt động dài, hoạt động tự hành và hoạt động trong các khu vực có rủi ro cao. Kết hợp những thế mạnh này cho thấy một cách tiếp cận hiệp đồng: các nền tảng có người lái quản lý không gian chiến trường và chỉ đạo các phương tiện không người lái, trong khi các phương tiện không người lái thực hiện các nhiệm vụ cụ thể, mở rộng phạm vi cảm biến hoặc mang lại hiệu quả. Mô tả của CNO Franchetti về Orca là “một người chơi khác trên sân” phù hợp với mô hình này. Điều này cho phép Hải quân tối ưu hóa việc sử dụng nhân lực được đào tạo bài bản và đắt đỏ trên các nền tảng có người lái, đồng thời tận dụng hiệu quả chi phí và khả năng chấp nhận rủi ro của các hệ thống không người lái cho các nhiệm vụ phù hợp.

V. TIẾN BỘ CÔNG NGHỆ VÀ THÁCH THỨC CHƯƠNG TRÌNH

A. CÁC ĐỔI MỚI CHÍNH

Thời gian hoạt động/Tầm hoạt động cực dài: Đạt được thông qua hệ thống năng lượng hybrid diesel-điện, cho phép thực hiện các nhiệm vụ kéo dài hàng tháng trên hàng nghìn hải lý. Đây là một đặc điểm xác định so với các UUV nhỏ hơn, chỉ dùng pin.

Tự hành quy mô lớn: Vận hành một phương tiện có kích thước và độ phức tạp này một cách tự hành trong thời gian dài trong môi trường dưới biển đại diện cho một tiến bộ đáng kể. Nó đòi hỏi các khả năng dẫn đường, quản lý nhiệm vụ và nhận thức tình huống tinh vi.

Tính Module và linh hoạt tải trọng: Khoang tải trọng lớn, có thể thích ứng cho phép thực hiện các bộ nhiệm vụ đa dạng và tăng trưởng năng lực trong tương lai.

B. CÁC RÀO CẢN VÀ THÁCH THỨC ĐƯỢC XÁC ĐỊNH

Độ trễ liên lạc: Một thách thức cơ bản đối với tất cả các UUV. Việc không thể duy trì liên lạc liên tục, thời gian thực khi lặn ảnh hưởng đến chỉ huy và kiểm soát, truyền dữ liệu và tái giao nhiệm vụ động. Orca cần quản lý giao diện không khí-nước để liên lạc, gây ra sự chậm trễ.

Độ phức tạp tích hợp: Tích hợp các hệ thống con phức tạp khác nhau (động lực, năng lượng, dẫn đường, tự hành, tải trọng) vào một nền tảng đáng tin cậy vốn đã khó khăn. Các thách thức cụ thể đã nảy sinh trong quá trình phát triển với pin, vật liệu bình chịu áp lực, thiết kế lại module tải trọng để xử lý thủy lôi và yêu cầu nâng.

Tự hành và độ tin cậy: Đảm bảo phương tiện có thể hoạt động an toàn và hiệu quả trong nhiều tháng mà không cần sự can thiệp của con người đòi hỏi các hệ thống có độ tin cậy cao và logic ra quyết định tự hành mạnh mẽ, đặc biệt là trong các tình huống phức tạp hoặc bất ngờ. Orca sở hữu một số cảm biến nhận thức tình huống để hỗ trợ thực hiện tự hành.

Dẫn đường trong môi trường không có GPS: Phụ thuộc vào INU/DVL đòi hỏi hiệu chuẩn cẩn thận và quản lý độ trôi trong các nhiệm vụ dài.

Bảo trì và hỗ trợ: Vận hành và bảo trì các hệ thống không người lái lớn, phức tạp như vậy đòi hỏi cơ sở hạ tầng và bộ kỹ năng mới.

C. SỰ CHẬM TRỄ PHÁT TRIỂN VÀ CÂN NHẮC CHI PHÍ ĐƯỢC BÁO CÁO

Chương trình đã trải qua sự chậm trễ đáng kể trong việc giao hàng so với lịch trình ban đầu. Báo cáo của GAO nêu chi tiết cách các vấn đề với việc phát triển pin (bao gồm cả việc thay đổi nhà thầu phụ), vật liệu bình chịu áp lực, thiết kế lại module tải trọng và yêu cầu nâng cao đã góp phần vào những sự chậm trễ này.

Việc tăng chi phí cũng đã được báo cáo. Mặc dù các số liệu cụ thể không được nêu chi tiết trong các đoạn trích ngoài hợp đồng ban đầu trị giá $43 triệu và ước tính chi phí đơn vị trong tương lai 113-120 triệu USD cho các đơn vị FY26-29), sự chậm trễ và thách thức kỹ thuật thường tương quan với sự tăng trưởng chi phí trong các chương trình quốc phòng. Yêu cầu ngân sách R&D FY25 là 21,5 triệu USD.

Những thách thức kỹ thuật cụ thể gặp phải trong quá trình phát triển (pin, bình chịu áp lực, tích hợp tải trọng) làm nổi bật những khó khăn trong việc mở rộng quy mô công nghệ UUV lên kích thước XLUUV và đáp ứng các yêu cầu quân sự nghiêm ngặt (thời gian hoạt động, an toàn, nhu cầu nhiệm vụ cụ thể) so với các phương tiện trình diễn hiện có như Echo Voyager. Echo Voyager đóng vai trò là bằng chứng khái niệm. Hải quân đã áp đặt các yêu cầu cụ thể đối với Orca khác với Echo Voyager, bao gồm các cấu hình hoạt động khác nhau đòi hỏi pin độc đáo, lớn hơn; vật liệu bình chịu áp lực khác nhau vì lý do an toàn/độ sâu hoạt động; thiết kế lại module tải trọng để xử lý thủy lôi an toàn; và khả năng nâng bằng cần cẩu. Mỗi thay đổi này đều mang lại rủi ro kỹ thuật và độ phức tạp đáng kể, dẫn đến thách thức thiết kế, vấn đề nhà cung cấp (thay đổi nhà cung cấp pin) và khó khăn trong chế tạo. Điều này chứng tỏ rằng việc chuyển đổi từ một nguyên mẫu thương mại/trình diễn thành công sang một hệ thống quân sự hóa hoàn toàn có khả năng đáp ứng các nhu cầu hoạt động cụ thể là một thách thức kỹ thuật lớn, đặc biệt đối với một lớp nền tảng mới lạ như XLUUV.

Thách thức về độ trễ liên lạc không chỉ là một vấn đề kỹ thuật mà còn định hình cơ bản các Khái niệm hoạt động CONOPS (Concept of Operations) và các loại nhiệm vụ phù hợp với Orca. Liên lạc băng thông rộng, liên tục dưới nước hiện không khả thi. Orca phải nổi hoặc gần bề mặt để liên lạc hiệu quả, có khả năng làm ảnh hưởng đến khả năng tàng hình hoặc tiến độ nhiệm vụ. Độ trễ vốn có này có nghĩa là các nhiệm vụ đòi hỏi sự điều chỉnh nhanh chóng, năng động dựa trên chỉ đạo bên ngoài theo thời gian thực là khó khăn. Do đó, Orca có khả năng phù hợp nhất với các nhiệm vụ có thể được lập trình trước phần lớn, chẳng hạn như triển khai thủy lôi trong một khu vực được chỉ định, thực hiện các cuộc tuần tra ISR dài hạn dọc theo một tuyến đường xác định, hoặc vận chuyển tải trọng đến một địa điểm cụ thể. Mặc dù việc lập kế hoạch lại nhiệm vụ là có thể trong các cửa sổ liên lạc, mô hình hoạt động cốt lõi nghiêng về quyền tự chủ và các mục tiêu được xác định trước, ảnh hưởng đến việc phát triển TTP và các loại nhiệm vụ được ưu tiên trong thời gian tới, ủng hộ các nhiệm vụ tự hành, được lên kế hoạch trước hơn là những nhiệm vụ đòi hỏi sự can thiệp của con người theo thời gian thực.

VI. BỐI CẢNH SO SÁNH: ORCA VÀ CÁC PHÁT TRIỂN XLUUV TOÀN CẦU

A. TỔNG QUAN VỀ CÁC CHƯƠNG TRÌNH XLUUV QUỐC TẾ

Phân khúc XLUUV đang phát triển nhanh chóng trên toàn cầu. Một số quốc gia đang phát triển các UUV lớn hoặc cực lớn.

Vương quốc Anh: Hải quân Hoàng gia đã đặt hàng XLUUV CETUS từ MSubs (sau dự án Manta trước đó). CETUS được thiết kế để triển khai tải trọng (UUV/ROV nhỏ hơn, có thể là vũ khí) và khả năng vận chuyển (vừa với container vận chuyển tiêu chuẩn). Manta liên quan dài 9 m, nặng 9 tấn. Yêu cầu của Anh nhắm đến thời gian hoạt động 3 tháng, tầm hoạt động 3.000 hl, tải trọng 2 mét khối/2 tấn.

Nhật Bản: ATLA đang phát triển UUV đường dài (Long Endurance UUV). Thử nghiệm nguyên mẫu từ năm 2023. Chiều dài cơ sở 10 m, có thể mở rộng đến 15,6 m với module tải trọng. Tập trung vào thời gian hoạt động.

Canada: Solus-XR của Cellula Robotics sử dụng AIP pin nhiên liệu cho thời gian hoạt động dài (45 ngày, tầm hoạt động 2.700 hl). Dài 12 m, lượng giãn nước 10 tấn.

Nga: Đã phát triển Poseidon (KANYON), được mô tả là một ngư lôi tự hành liên lục địa, chạy bằng năng lượng hạt nhân, trang bị vũ khí hạt nhân. Đại diện cho một hệ thống vũ khí chiến lược khác biệt với các UUV đa nhiệm như Orca.

Triều Tiên: Đã tiết lộ loạt ngư lôi không người lái “Haeil”, lớn, được báo cáo là có khả năng mang đầu đạn hạt nhân. Tầm hoạt động của Haeil-1/2 được báo cáo ~540 hl (1.000 km), có thể là diesel-điện. Tương tự về khái niệm với Poseidon, tập trung vào tấn công.

Hàn Quốc: Hanwha Systems đang phát triển ASWUUV (6,5 m, 9 tấn, tốc độ cao, thời gian hoạt động 30 ngày). Các dự án UUV lớn hơn khác cũng đang được tiến hành.

Trung Quốc: Cũng đang theo đuổi công nghệ UUV một cách mạnh mẽ, mặc dù các dự án XLUUV cụ thể không được nêu chi tiết trong các đoạn trích được cung cấp.

Úc: Anduril đã ra mắt một đối thủ tiềm năng của Orca phối hợp với Hải quân Hoàng gia Úc (RAN).

B. PHÂN TÍCH SO SÁNH

Tầm hoạt động: Tầm hoạt động 6.000-6.500 hl của Orca dường như là một trong những mức cao nhất đối với các XLUUV chạy bằng năng lượng thông thường (diesel-điện), vượt đáng kể Solus-XR (2.700 hl) và yêu cầu của Anh (3.000 hl). Poseidon chạy bằng năng lượng hạt nhân có khả năng có tầm hoạt động lớn hơn nhiều. Solus-XR chạy bằng pin nhiên liệu tự hào có thời gian hoạt động 45 ngày. Thời gian hoạt động của Orca được đo bằng “tháng”.

Kích thước/Tải trọng: Orca (26 m, 85 tấn, tải trọng 8 tấn) lớn hơn đáng kể so với CETUS/Manta (9 m, 9 tấn, tải trọng 2 tấn), Solus-XR (12 m, 10 tấn), và UUV L-E của Nhật Bản (tối đa 15,6 m). Kích thước lớn hơn này cho phép Orca có tầm hoạt động và khả năng chứa tải trọng lớn hơn nhưng có khả năng làm cho nó kém cơ động hơn CETUS.

Động lực: Orca sử dụng hybrid diesel-điện. Các loại khác sử dụng pin nhiên liệu (Solus-XR), có khả năng là pin-điện (CETUS, có thể là UUV L-E của Nhật Bản), diesel-điện (Haeil), hoặc hạt nhân (Poseidon). Sự lựa chọn ảnh hưởng đến tầm hoạt động, thời gian hoạt động, khả năng tàng hình và hỗ trợ hậu cần.

Trọng tâm nhiệm vụ: Orca đa nhiệm, ban đầu tập trung vào rải thủy lôi nhưng có thể thích ứng. CETUS tập trung vào triển khai/vận chuyển tải trọng. Poseidon/Haeil chủ yếu là vũ khí tấn công chiến lược. ASWUUV tập trung vào tác chiến chống ngầm.

Giai đoạn phát triển: Orca đang trong giai đoạn giao hàng và thử nghiệm nguyên mẫu. CETUS đã được đặt hàng sản xuất. UUV L-E của Nhật Bản và ASWUUV đang trong giai đoạn thử nghiệm nguyên mẫu. Tình trạng của Poseidon/Haeil ít rõ ràng hơn nhưng có khả năng đã hoạt động hoặc gần hoạt động.

Các lựa chọn thiết kế của Orca (kích thước lớn, động cơ diesel-điện, tầm hoạt động lớn) định vị nó một cách độc đáo cho các nhiệm vụ dài hạn, ở đại dương sâu, bền bỉ. Orca lớn hơn đáng kể và có tầm hoạt động dài hơn nhiều so với CETUS hoặc Solus-XR. CETUS được thiết kế để vừa với container vận chuyển, nhấn mạnh khả năng triển khai, trong khi Orca yêu cầu phóng/thu hồi tại cầu cảng. Hệ thống diesel-điện của Orca cung cấp tầm hoạt động nhưng yêu cầu sử dụng ống thở, có khả năng ảnh hưởng đến khả năng tàng hình so với hệ thống pin hoặc pin nhiên liệu trong thời gian ngắn hơn. Sự kết hợp này cho thấy Hải quân Hoa Kỳ ưu tiên tối đa hóa thời gian hoạt động tự hành xa căn cứ (khả năng duy trì và tầm hoạt động) hơn là triển khai chiến thuật nhanh chóng hoặc sự kín đáo tuyệt đối về âm thanh trong quá trình di chuyển, phù hợp với các yêu cầu chiếu xạ sức mạnh toàn cầu, có khả năng hy sinh một phần tính linh hoạt chiến thuật hoặc khả năng vận chuyển được ưu tiên bởi các thiết kế nhỏ hơn như CETUS của Anh.

Tổng quan so sánh một số XLUUV toàn cầu chọn lọc

Phương tiện	Quốc gia	Chiều dài (m)	Lượng giãn nước/Trọng lượng (tấn, ~)	Tầm hoạt động (nm)	Thời gian hoạt động	Loại Động lực	Vai trò/Trọng tâm Chính	Tình trạng Phát triển
Orca	Hoa Kỳ	~15.5 / ~26	85	6.000 – 6.500	Hàng tháng	Hybrid Diesel-Điện	Đa nhiệm (ban đầu là rải thủy lôi)	Giao hàng/Thử nghiệm nguyên mẫu
CETUS	Vương quốc Anh	(Manta: 9)	(Manta: 9); Tải trọng 2 tấn	(Yêu cầu: 3,000)	(Yêu cầu: 3 tháng)	Có thể là Pin-điện	Triển khai tải trọng, Vận chuyển	Đặt hàng sản xuất
Solus-XR	Canada	12	10	2,700	45 ngày	Pin nhiên liệu AIP	Thời gian hoạt động dài, Tải trọng module	Nguyên mẫu
Long Endurance UUV	Nhật Bản	10 / 15,6	Không rõ	Không rõ	Không rõ	Có thể là Pin-Điện	Thời gian hoạt động dài	Thử nghiệm nguyên mẫu
Haeil	Bắc Triều Tiên	~16	Không rõ	~540 (1.000 km)	Không rõ	Có thể là Diesel-điện	Tấn công chiến lược (hạt nhân?)	Hoạt động/Gần hoạt động?
Poseidon	Nga	Không rõ (Rất lớn)	Không rõ	Liên lục địa?	Rất dài	Hạt nhân	Tấn công chiến lược hạt nhân	Hoạt động/Gần hoạt động?

VII. CÁC PHÁT TRIỂN CHƯƠNG TRÌNH GẦN ĐÂY VÀ CẬP NHẬT CHÍNH THỨC

A. TIN TỨC MỚI NHẤT VỀ THỬ NGHIỆM, TÀI TRỢ VÀ CỘT MỐC

Giao hàng: Tài sản thử nghiệm đầu tiên, XLE0, được giao cho Hải quân vào tháng 12/2023.

Thử nghiệm: XLE0 đã trải qua thử nghiệm tại cầu cảng và trên biển trong suốt năm 2023 và 2024. Thử nghiệm phát triển/hoạt động của Hải quân (DT/OT) được lên kế hoạch vào cuối năm 2025. Chiếc Orca đầu tiên được trang bị module tải trọng đã được nhìn thấy trong các bức ảnh chia sẻ vào tháng 6/2024.

Tài trợ: Yêu cầu ngân sách FY2025 bao gồm 21,5 triệu USD tài trợ R&D cho chương trình XLUUV. Mua sắm trong tương lai được lập ngân sách khoảng 113-120 triệu USD mỗi phương tiện cho giai đoạn FY26-29.

Mua sắm tương lai: Hải quân có kế hoạch mua một XLUUV mỗi năm từ FY26-FY29, tùy thuộc vào thử nghiệm thành công.

B. CÁC TUYÊN BỐ CHÍNH THỨC VÀ TRIỂN VỌNG TƯƠNG LAI

– Tham mưu trưởng Hải quân Mỹ – Đô đốc Lisa Franchetti đã nhấn mạnh tầm quan trọng của Orca đối với hạm đội hybrid tương lai, các năng lực độc đáo của nó và vai trò của nó trong việc tăng cường khả năng sát thương, hiệu quả và răn đe trong chuyến thăm cơ sở của Boeing vào tháng 12/2023. Bà nhấn mạnh việc học hỏi từ Orca để thông báo cho việc phát triển các hệ thống tự hành trong tương lai.

– Các quan chức chương trình của Hải quân (Đại tá Scot Searles, PMS 406) bày tỏ sự hài lòng với việc giao XLE0 và nhấn mạnh công việc tiếp tục với Boeing để đưa năng lực này vào sử dụng.

– Các quan chức của Boeing (Ann Stevens, Phó Chủ tịch Hệ thống Hàng hải và Tình báo) mô tả Orca là đỉnh cao của hơn một thập kỷ làm việc, dẫn đến “UUV tiên tiến và có năng lực nhất thế giới”.

– Hải quân coi Orca và các hệ thống tương tự là rất quan trọng để duy trì lợi thế chiến đấu và việc vận hành hóa robot là một mục tiêu chính (“Dự án 33”) trong Kế hoạch Dẫn đường của CNO.

Sự ủng hộ nhất quán ở cấp cao từ lãnh đạo Hải quân (CNO) bất chấp sự chậm trễ của chương trình báo hiệu sự hậu thuẫn mạnh mẽ từ thể chế đối với khái niệm XLUUV và chương trình Orca nói riêng. CNO đã đích thân đến thăm cơ sở Orca và đưa ra những tuyên bố tích cực mạnh mẽ về tầm quan trọng của nó. Orca được liên kết rõ ràng với các ưu tiên chiến lược của CNO (hạm đội hybrid, mục tiêu Dự án 33). Mức độ ủng hộ công khai này từ sĩ quan cao cấp nhất của Hải quân cung cấp sự che chở chính trị và củng cố ưu tiên của chương trình bất chấp những trở ngại được thừa nhận. Sự hậu thuẫn như vậy thường rất quan trọng để vượt qua những phức tạp và chi phí liên quan đến việc phát triển và đưa vào sử dụng các công nghệ quốc phòng mới lạ, có rủi ro cao. Điều này cho thấy một cam kết chiến lược vượt qua những rào cản quản lý chương trình thông thường và Hải quân xem năng lực này là cực kỳ quan trọng về mặt chiến lược, cam kết vượt qua những thách thức ban đầu.

VIII. KẾT LUẬN

XLUUV Orca đại diện cho một bước tiến đáng kể trong năng lực dưới nước không người lái của Hải quân Hoa Kỳ, hứa hẹn mang lại tầm hoạt động, thời gian hoạt động và khả năng mang tải trọng chưa từng có. Được phát triển bởi Boeing dựa trên kinh nghiệm sâu rộng và nguyên mẫu Echo Voyager, Orca được thiết kế để hoạt động tự hành trong nhiều tháng, thực hiện các nhiệm vụ quan trọng như rải thủy lôi bí mật và có tiềm năng đảm nhận nhiều vai trò khác bao gồm ASW, ASuW, EW và ISR, nhờ vào thiết kế module và khoang tải trọng lớn.

Chương trình này là một thành phần cốt lõi trong tầm nhìn của Hải quân về một hạm đội hybrid phân tán trong tương lai, nhằm tăng cường sự hiện diện, giảm thiểu rủi ro cho nhân sự và thay đổi phép tính rủi ro trong các môi trường hoạt động tranh chấp. Tuy nhiên, việc phát triển một hệ thống phức tạp như vậy không tránh khỏi thách thức. Chương trình đã đối mặt với sự chậm trễ và các vấn đề kỹ thuật liên quan đến pin, vật liệu và tích hợp hệ thống, làm nổi bật sự phức tạp của việc chuyển đổi công nghệ trình diễn sang một nền tảng quân sự hóa hoàn chỉnh. Thách thức cố hữu về độ trễ liên lạc dưới nước cũng định hình các khái niệm hoạt động, ưu tiên các nhiệm vụ tự hành được lập kế hoạch trước.

Mặc dù có những trở ngại này, việc giao thành công tài sản thử nghiệm đầu tiên (XLE0) và sự ủng hộ mạnh mẽ liên tục từ lãnh đạo cấp cao của Hải quân cho thấy cam kết vững chắc đối với chương trình. Với kế hoạch thử nghiệm hoạt động và mua sắm thêm trong những năm tới, XLUUV Orca đang trên đà trở thành một năng lực quan trọng, định hình lại chiến lược và hoạt động dưới biển của Hải quân Hoa Kỳ trong bối cảnh cạnh tranh toàn cầu ngày càng tăng về công nghệ dưới nước không người lái. Các bài học kinh nghiệm từ Orca sẽ không chỉ định hình việc triển khai XLUUV mà còn thông báo cho sự phát triển của thế hệ tiếp theo của các hệ thống tự hành hải quân.