จีน'เปิดตัวเซ็นเซอร์ควอนตัมติดโดรน' ตรวจจับเรือดำน้ำในทะเลจีนใต้ ท้าทายอำนาจสหรัฐฯ

25-4-2025

     ท่ามกลางความตึงเครียดที่เพิ่มขึ้นระหว่างสหรัฐอเมริกาและจีนเกี่ยวกับปฏิบัติการเรือดำน้ำในทะเลจีนใต้ นักวิทยาศาสตร์ด้านอวกาศของจีนได้เปิดเผยความก้าวหน้าครั้งสำคัญในเทคโนโลยีตรวจจับสนามแม่เหล็ก ซึ่งอาจเปลี่ยนดุลอำนาจในการทำสงครามใต้น้ำ

   ทีมนักวิจัยนำโดยหวัง เสวียเฟิง จากศูนย์วิจัยวิศวกรรมควอนตัม บริษัทวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีอวกาศจีน (CASC) ได้พัฒนาระบบเซ็นเซอร์ควอนตัมติดตั้งบนโดรน ซึ่งประสบความสำเร็จในการทดสอบนอกชายฝั่ง โดยทำความแม่นยำได้ถึงระดับพิโคเทสลา (picotesla) สามารถติดตามความผิดปกติของสนามแม่เหล็กและทำแผนที่ทรัพยากรใต้ท้องทะเล รวมทั้งเอาชนะข้อจำกัดที่สำคัญของอุปกรณ์เดิมได้

   ด้วยความไวสูงระดับนี้ กองกำลังต่อต้านเรือดำน้ำของกองทัพปลดแอกประชาชนจีน (PLA) ไม่เพียงสามารถระบุตำแหน่งเรือดำน้ำได้เท่านั้น แต่ยังตรวจจับคลื่นน้ำที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของเรือได้อีกด้วย ตามผลการศึกษาก่อนหน้านี้

   เทคโนโลยีแมกนีโตมิเตอร์แบบปั๊มด้วยแสง (OPMs) ที่ใช้กันทั่วไปในการตรวจจับเรือดำน้ำมีข้อจำกัดสำคัญคือมี "พื้นที่อับสัญญาณ" ในบริเวณละติจูดต่ำ เช่น ทะเลจีนใต้ ซึ่งเส้นสนามแม่เหล็กโลกวิ่งเกือบขนานกับพื้นผิว เมื่อแกนทางแสงของเซ็นเซอร์วางตัวขนานกับเส้นสนามแม่เหล็กมากเกินไป จะทำให้สัญญาณอ่อนลงอย่างมาก

นวัตกรรมใหม่ของจีนคือแมกนีโตมิเตอร์แบบอะตอมที่ใช้เทคนิค Coherent Population Trapping (CPT) ซึ่งอาศัยปรากฏการณ์การแทรกสอดควอนตัมในอะตอมรูบิเดียม โดยใช้ประโยชน์จากการแยก Zeeman ซึ่งเป็นการเปลี่ยนแปลงระดับพลังงานที่เกิดจากสนามแม่เหล็ก ทำให้สามารถสร้างสัญญาณเรโซแนนซ์ไมโครเวฟได้ 7 สัญญาณ ความถี่เหล่านี้มีความสัมพันธ์เชิงเส้นกับความเข้มของสนามแม่เหล็ก ทำให้สามารถตรวจจับได้ในทุกทิศทางโดยไม่ขึ้นกับการวางตัวของเซ็นเซอร์

ระบบของจีนมีความไวสูงถึง 8 พิโคเทสลาตามการออกแบบ ซึ่งเทียบเท่ากับระบบ MAD-XR ของแคนาดาที่ใช้โดยพันธมิตรนาโต้ แต่สามารถขจัดจุดบอดได้ในขณะที่มีต้นทุนและความซับซ้อนน้อยกว่า

"MAD-XR มีความซับซ้อนและราคาแพงเกินไป ทำให้ขอบเขตการใช้งานจริงมีข้อจำกัด" ทีมวิจัยระบุในบทความวิชาการที่ตีพิมพ์ในวารสาร Chinese Journal of Scientific Instrument เมื่อวันที่ 16 เมษายน

ระบบที่พัฒนาโดยหวังและคณะจับคู่เซ็นเซอร์ CPT กับโดรนแบบโรเตอร์ผ่านสายเคเบิลยาว 20 เมตร เพื่อลดการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าจากตัวอากาศยานให้เหลือน้อยที่สุด โดยมีแมกนีโตมิเตอร์ฟลักซ์เกต (fluxgate magnetometer) ช่วยแก้ไขข้อผิดพลาดในทิศทาง ขณะที่ GPS และสถานีภาคพื้นดินทำหน้าที่ประมวลผลข้อมูลด้วยอัลกอริทึมที่ลดสัญญาณรบกวน ชดเชยการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กโลกประจำวัน และสร้างแผนที่ความผิดปกติความละเอียดสูง

ในการทดสอบนอกชายฝั่งเมืองเวยไห่ มณฑลซานตง โดรนได้สำรวจพื้นที่กริดขนาด 400 x 300 เมตร โดยมีจุดตัดข้าม 34 จุด ข้อมูลดิบแสดงความแม่นยำที่ 2.517 นาโนเทสลา (nT) และสามารถปรับปรุงเป็น 0.849 nT หลังการแก้ไขข้อผิดพลาด ซึ่งดีขึ้นถึงสามเท่า ที่สำคัญคือ การสำรวจอิสระสองครั้งสามารถบรรลุความสอดคล้องกันถึง 99.8% ในแผนที่ความผิดปกติทางแม่เหล็ก โดยมีค่าความผิดพลาดกำลังสองเฉลี่ย (RMSE) เพียง 1.149 nT ซึ่ง "แสดงให้เห็นถึงความเสถียรที่โดดเด่นในการทดสอบภาคสนามจริง" ตามที่ทีมวิจัยระบุ

นักวิจัยยังชี้ว่า เทคโนโลยีนี้ไม่ได้จำกัดเฉพาะการตรวจจับเรือดำน้ำเท่านั้น ด้วยความไวระดับพิโคเทสลา ยังสามารถทำแผนที่แหล่งน้ำมัน ซากโบราณคดีใต้น้ำ และการเคลื่อนตัวของเปลือกโลกได้อีกด้วย

อย่างไรก็ตาม การประยุกต์ใช้ด้านการป้องกันประเทศยังคงเป็นจุดเน้นหลัก ในขณะที่ระบบ MAD-XR ต้องใช้หัววัดหลายตัวเพื่อหลีกเลี่ยงจุดบอด ซึ่งมีค่าใช้จ่ายสูง ระบบหัววัดเดี่ยวของจีนมีต้นทุนเพียงเศษเสี้ยว แต่มีประสิทธิภาพเหนือกว่าในน่านน้ำละติจูดต่ำตามที่นักวิจัยอ้าง

ทั้งนี้ ความพร้อมในการใช้งานจริงในสนามรบยังจำเป็นต้องมีการทดสอบเพิ่มเติมภายใต้สภาวะที่รุนแรง ซึ่งไม่ปรากฏในการทดลองที่เผยแพร่ ในขณะที่ระบบ MAD-XR ได้รับการพิสูจน์แล้วจากข้อมูลปฏิบัติการหลายปีของสหรัฐอเมริกา ญี่ปุ่น และประเทศอื่นๆ อีกไม่กี่ประเทศตามข้อมูลที่เปิดเผย

CASC ซึ่งเป็นผู้รับเหมาด้านการป้องกันอวกาศรายใหญ่ที่สุดของจีน ได้ร่วมมือกับสถาบันควบคุมอวกาศยานปักกิ่งในโครงการนี้ นอกจากนี้ นักวิทยาศาสตร์ในจีนและประเทศอื่นๆ ยังกำลังพัฒนาเครื่องตรวจจับเรือดำน้ำประสิทธิภาพสูงประเภทอื่นๆ ด้วย เช่น เครื่องตรวจจับควอนตัมแบบ SERF (Spin-Exchange Relaxation-Free) ซึ่งรายงานว่าสามารถเพิ่มความไวได้มากถึง 1,000 เท่า ถึงระดับเฟมโตเทสลา

---

IMCT NEWS : Photo: Handout

ที่มา https://www.scmp.com/news/china/science/article/3307444/china-unveils-drone-mounted-quantum-device-submarine-detection-south-china-sea?module=inline&pgtype=article