Khi Russ Van Der Werff nghe tin về khinh khí cầu do thám Trung Quốc bị phát hiện đang trôi dạt qua Mỹ, và nó có thể theo dõi các cơ sở nhạy cảm trên đất nước này, đương nhiên anh lo lắng một cách tự nhiên.

Nhưng với tư cách là phó chủ tịch phát triển giải pháp tầng bình lưu của Aerostar, một công ty sản xuất khinh khí cầu độ cao, anh cũng cảm thấy khá phấn khích. Trong suốt nhiều năm, Van Der Werff đã nỗ lực thuyết phục các khách hàng chính phủ và thương mại rằng sản phẩm của Aerostar đem lại những lợi thế to lớn chẳng hạn như nền tảng giám sát. Điều này không phải lúc nào cũng dễ dàng.

“Luôn có người nói, 'Ồ, bây giờ những khinh khí cầu kỳ dị đã có mặt ở đây rồi',” anh nói. Vâng, bây giờ có vẻ như nhiều người khác cũng nghĩ đó là một ý tưởng không tồi.”

Trước tất cả phẫn nộ gây ra bởi khinh khí cầu “xấu số” của Trung Quốc, sự chú ý nó tạo ra cũng chính là một bữa “tiệc ra mắt” cho thứ công nghệ đã mất cả thập kỷ qua để âm thầm đánh bóng khả năng của mình. Van Der Werff nói: “chúng tôi không tin rằng khinh khí cầu bay ở tầng bình lưu là tuyệt đối cần thiết, nhưng đôi khi chúng cũng phù hợp.”

Khinh khí cầu đã được sử dụng cho mục đích giám sát quân sự từ năm 1794, khi Pháp triển khai một khinh khí cầu trong cuộc chiến với Áo. Rồi đến cuộc Nội chiến Mỹ, cả hai phe Bắc-Nam đều dùng khinh khí cầu để theo dõi đối phương, và hải quân Mỹ đã sử dụng khinh khí cầu để săn tàu ngầm Đức Quốc xã trong Thế chiến thứ 2. Tuy nhiên, sự phát triển các loại máy bay và máy bay do thám bay tầng cao đã khiến khinh khí cầu lỗi thời, và hải quân Mỹ đã loại biên chiếc khinh khí cầu cuối cùng của họ vào năm 1962.

Thời gian trôi qua, những công nghệ mới đã đưa khinh khí cầu quay trở lại. Vào cuối những năm 1990, Cơ quan Vũ trụ Quốc gia Hoa Kỳ (NASA) bắt đầu thử nghiệm khinh khí cầu áp suất siêu cao hoặc thời gian siêu dài (ULDBs) có thể duy trì độ cao trên tầng bình lưu trong suốt vài tháng.

Nhờ vật liệu polymer chịu lực mới có độ cứng cao, các phương tiện này có thể mang các tải trọng nặng hàng nghìn pound (tương đương hàng trăm kg) lên độ cao trên 100.000 feet (trên 30,48 km).

Năm 2012, Google đã thuê Aerostar để xây dựng ULDBs cho Dự án Loon, một đội hàng chục khinh khí cầu tầng bình lưu cung cấp kết nối internet cho các khu vực hẻo lánh. Bằng cách bơm khí vào hoặc ra khỏi một khinh khí cầu nhỏ hơn gắn trên lớp vỏ ngoài, các ULDBs của Loon có thể nổi hoặc chìm theo nhu cầu để bắt gió di chuyển theo hướng mong muốn.

Điều đó có nghĩa những khinh khí cầu này có thể đi đến nơi họ muốn và ở lại trên một khu vực mục tiêu đã được xác định (một cách tương đối).

Mẫu hiện tại của Aerostar, mang tên gọi Thunderhead, áp dụng công nghệ tương tự để phục vụ các nhiệm vụ tình báo và giám sát. "Tôi có thể giữ nó lơ lửng trên một khu vực trong nhiều tuần liên tục," Van Der Werff nói. Được phóng lên ở South Dakota, các khinh khí cầu chạy bằng năng lượng mặt trời của Aerostar có thể di chuyển đến bất cứ đâu trên thế giới, với chuyến bay lâu nhất đến nay kéo dài 150 ngày.

Để hiểu mức hiệu suất này hữu ích ra sao, thử xem xét những phương án khác. Ví dụ, các vệ tinh quỹ đạo thấp di chuyển với vận tốc 17.500 dặm/giờ (khoảng 28163 km/giờ) cách mặt đất 241 km, nghĩa là chúng có thể phủ toàn bộ bề mặt trái đất, nhưng chỉ ở lại trên một mục tiêu cụ thể trong một thời gian ngắn.

“Giá trị thông tin tình báo bạn thu được gia tăng nhanh chóng tỉ lệ thuận với thời gian lưu trú,” Arthur Holland Michel, tác giả cuốn Eyes in the Sky (Mắt trên trời), nội dung về giám sát trên cao, cho biết. “Nếu bạn có thể dừng lại trên một cơ sở nhạy cảm của kẻ địch trong vài ngày, bạn có thể nhìn thấy các hình mẫu thời gian, như nơi chúng đi, cách chúng di chuyển, và loại lịch trình làm việc chúng có.”

Các vệ tinh địa đồng bộ là phương án tốt để giữ cho các vệ tinh quan sát ổn định các mục tiêu trên bề mặt, vì chúng được cố định vĩnh viễn tại một điểm nhất định trên trái đất. Vấn đề là những vệ tinh nằm ở cao độ cách xa đến 22.000 dặm (khoảng 35.405 km), quá xa để nhìn rõ mọi thứ bên dưới.

Rồi đến các máy bay. Chúng có thể bay đến khu vực cần thiết nhanh chóng và duy trì trạng thái trên một khu vực cụ thể. Tuy nhiên khả năng duy trì hiện diện của máy bay bị giới hạn, và bạn không thể bay qua không phận của quân địch. “Nước Mỹ có nhiều kinh nghiệm trong việc không bay vào lãnh thổ của một quốc gia, mà chỉ bay hơi dọc theo đường biên giới, và nhìn chéo vào lãnh thổ đối phương,” Michel nói. Nhưng cách này rất vô dụng khi “đối phương” là một nước có lãnh thổ rộng lớn như Trung Quốc, Nga, hoặc Mỹ.

Khí cầu tầng bình lưu có thể khắc phục nhiều vấn đề này. Bởi vì chúng bay cao hơn máy bay và hầu hết được làm bằng vật liệu trong suốt với ra đa, chúng khó bị phát hiện hơn nhiều khi “lướt” qua biên giới của các quốc gia không thân thiện.

David Stupples, giáo sư kỹ thuật điện tử tại Đại học London, chuyên về giám sát trong không gian cho biết: “Diện tích tiết diện ra đa của khinh khí cầu rất thấp.” Ý của ông Stupples, là nhìn từ góc độ của ăng ten gắn trên ra đa, khinh khí cầu quá nhỏ để bị phát hiện.

Khinh khí cầu di chuyển chậm hơn nhiều, từ 40 đến 50 dặm/giờ (tương đương 64 đến 80 km/giờ), nhưng sự chậm rãi này lại là lợi thế giúp chúng tránh bị phát hiện. Stupples giải thích: “Ra đa phòng không luôn tìm kiếm máy bay làm bằng kim loại bay với tốc độ nhanh.” Vì vận tốc của mục tiêu làm thay đổi tần số của tín hiệu trả về, nên người điều khiển ra đa có thể lọc ra các mục tiêu di chuyển chậm như mưa bão, chim bay theo đàn, bằng cách bỏ qua mọi thứ có tần số thay đổi nhỏ. Nhưng làm thế cũng đồng thời loại bỏ cả bóng bay. “Một thứ bay chậm có thể biến mất giữa đống hỗn độn,” ông giải thích.

Nếu một quốc gia bỗng dưng muốn phát hiện các hệ thống khinh khí cầu tầm cao - như Hoa Kỳ rõ ràng đã làm - thì quốc gia đó cần xem xét mọi vật thể có sự thay đổi tần số nhỏ và cố gắng chọn ra các mục tiêu tiềm năng giữa rất nhiều tiếng ồn. Điều đó đồng nghĩa sẽ có rất nhiều báo động giả.

“Chúng ta không có bất kỳ bằng chứng nào cho thấy có sự gia tăng đột ngột về số lượng vật thể trên bầu trời,” tổng thống Mỹ Joe Biden cho biết trong bài phát biểu về vụ bắn hạ khinh khí cầu vào ngày 16 tháng 2. “Chúng ta thấy nhiều hơn các vật thể chẳng qua vì chúng ta tăng cường công suất hoạt động của ra đa,” tổng thống Joe Biden nói.

Vì không có người lái, nên xét về mặt nào đó, khinh khí cầu là thứ có thể hy sinh. Ngay cả khi một chiếc khinh khí cầu bị phát hiện và bắn hạ cũng không tạo ra một sự cố quốc tế nào có quy mô giống những vụ việc liên quan đến máy bay do thám, chẳng hạn vụ Liên Xô bắt giữ phi công Gary Powers lái máy bay U-2 vào năm 1960, hoặc khi Trung Quốc bắt giữ một máy bay do thám. Michel nói: “Đúng là khinh khí cầu của Trung Quốc đã châm ngòi cho một sự cố quốc tế, nhưng nó thậm chí còn không bằng những gì có thể xảy ra nếu một máy bay Trung Quốc có phi công bay ngang nước Mỹ.”

Đối với Trung Quốc, việc có một máy bay có thể tiếp cận mục tiêu gần hơn vệ tinh là điều đặc biệt quan trọng, nếu nước này đang cố gắng “đánh hơi” công nghệ liên lạc an toàn mới nhất của Mỹ. Công nghệ này có tên gọi LPI/LPD, còn gọi là “xác suất chặn/phát hiện thấp,” hoạt động bằng cách truyền tín hiệu ở mức công suất rất thấp để tín hiệu bị mất đi một cách có chủ ý trước nhiễu nền.

Cuối cùng, một lợi thế có thể thật sự thay đổi cuộc chơi của khinh khí cầu tầng bình lưu là vấn đề chi phí. Michel nói: “Chúng ta phải tự chuẩn bị tinh thần cho thực tế rằng đây sẽ trở thành một công nghệ ngày càng phổ biến dành cho bạn bè, cũng như kẻ thù,” Michel bình luận. “Với các nhà nước và chủ thể phi nhà nước cũng vậy.”

“Về cơ bản là bạn mang thông tin tình báo về tín hiệu đến các nước hạng trung trên thế giới,” Stupples nói.

Giữa điều đó và tất cả sự công bố miễn phí gần đây, nhiều khả năng bạn sẽ chứng kiến một khinh khí cầu tầng bình lưu bay đến trước mặt sớm, tuy nhiên nhiều khả năng bạn sẽ không nhận ra điều đó.