Warnungen vor einer russischen Hyperschallwaffe, gegen die sich die USA nicht verteidigen können, haben Sie möglicherweise letzte Woche zum Luftschutzbunker geführt. Aber was genau ist diese Waffe und wie funktioniert sie?
Der russische Präsident Wladimir Putin kündigte in einer Rede im März erstmals die Hyperschallwaffe mit dem Codenamen Avangard an. Letzte Woche teilten US-Geheimdienstquellen CNBC mit, dass die Waffe mehrmals erfolgreich getestet wurde und bis 2020 einsatzbereit sein könnte.
Die Russen haben nur wenige konkrete Details über die Waffe veröffentlicht, aber aus den verfügbaren Informationen geht hervor, dass es sich bei der Waffe um ein sogenanntes Hyperschall-Gleitfahrzeug handelt, sagte Thomas Juliano, Assistenzprofessor für Luft- und Raumfahrttechnik an der Universität Notre Dame, der sich auf Hyperschall spezialisiert hat Flug.
Putin hat behauptet, dass das Fahrzeug Geschwindigkeiten von Mach 20 - oder das 20-fache der Schallgeschwindigkeit - erreichen kann und aktuellen US-Raketenabwehrsystemen ausweichen könnte. Besorgniserregend ist, dass das Fahrzeug laut Geheimdienstquellen angeblich einen Atomsprengkopf tragen kann.
Anstatt seine eigene Kraft zu erzeugen, um Überschallgeschwindigkeiten zu erreichen, erwischt das Gleitfahrzeug eine Fahrt auf einer Interkontinentalrakete (ICBM). Typischerweise fliegen diese Raketen auf einer Flugbahn mit Lichtbogen in den Weltraum, bevor sie Sprengköpfe nahe der Spitze der Parabel loslassen, und diese Sprengköpfe fallen mit Überschallgeschwindigkeit unter der Schwerkraft zurück auf das Ziel.
Anstatt auf die Erde zurückzufallen, tritt Avangard in einem Winkel wieder in die Atmosphäre ein und seine aerodynamische Form erzeugt einen Auftrieb, der es ihm ermöglicht, mit Überschallgeschwindigkeit nach unten zu gleiten, sagt Juliano, der es ihm ermöglicht, beim Abstieg weiter zu reisen und zu manövrieren.
Hyper Engineering
Das Fahrzeug scheint einem Design zu folgen, das als "Waverider" bekannt ist, sagte Juliano. Waverider sind Hyperschallflugzeuge mit keilförmigen Rümpfen, die speziell entwickelt wurden, um Auftrieb zu erzeugen, indem sie auf der Stoßwelle surfen, die erzeugt wird, wenn ihr eigenes Flugzeug mit hoher Geschwindigkeit durch die Luft schlägt.
Dies ist in höheren Lagen wichtig, in denen die Luftdichte gering ist, was es schwierig macht, mit herkömmlichen Flügelkonstruktionen Auftrieb zu erzeugen. Und weil es keine großen Flügel benötigt, ist das Fahrzeug stromlinienförmiger und der reduzierte Luftwiderstand ermöglicht es ihm, seine Geschwindigkeit über eine viel größere Distanz aufrechtzuerhalten, sagte Juliano.
Ein Fahrzeug zu bauen, das Überschallgeschwindigkeiten und die von ihnen erzeugten Temperaturen verträgt, ist keine leichte Aufgabe, sagte Juliano. Aber das Design, für das sich die Russen entschieden haben, umgeht eine der größten Herausforderungen: den Antrieb.
"Die Entwicklung eines erfolgreichen Antriebssystems bei Mach 10 oder höher ist außerordentlich herausfordernd", sagte er. "Wenn Sie den Schirm auf ein ICBM setzen, müssen Sie keinen erfolgreichen Hyperschall-Luftatmungsmotor entwickeln."
Die Steuerung eines Fahrzeugs mit solch hohen Geschwindigkeiten ist jedoch immer noch unglaublich schwierig. Die Russen behaupten, Avangard sei sehr wendig und basiert auf computergenerierten Videos, die in Putins Adresse enthalten sind. Es scheint mehrere Klappen zu haben, die den Tragflächen ähneln, mit denen Flugzeuge wechseln Richtung.
Das Einstellen der Tragflächen bei Überschallgeschwindigkeit ist keine triviale Aufgabe, da die Stoßwelle komplexe Wechselwirkungen mit der über die Fahrzeugoberflächen strömenden Luft haben kann, was zu einem "nichtlinearen" Verhalten führt, sagte Juliano.
Das bedeutet, dass winzige Anpassungen übergroße Auswirkungen haben können, was es sehr schwierig macht zu berechnen, wie viel eine Klappe oder ein Tragflächenprofil bewegt werden muss. "Es muss präzise sein, es muss schnell funktionieren und es ist viel schwieriger vorherzusagen", sagte er.
Trotzdem hält Juliano die russischen Behauptungen für glaubwürdig, da sich die Technologie seit einiger Zeit in der Entwicklung befindet. Die USA testeten 2010 und 2011 ihre eigene Version mit dem Namen Hypersonic Technology Vehicle 2, aber beide Flüge waren Fehlschläge. Und China hat auch ein experimentelles System mit dem Codenamen DF-ZF.
Wofür ist das?
Russlands Bemühungen zur Entwicklung von Hyperschall-Gleitfahrzeugen zielen ausdrücklich darauf ab, US-Raketenabwehrsystemen auszuweichen, sagte Pavel Podvig, ein unabhängiger Analyst, der sich auf das russische Atomarsenal spezialisiert hat.
Gegenwärtige US-Verteidigungsanlagen sollen konventionelle Sprengköpfe aus ICBMs auf vorhersagbaren ballistischen Flugbahnen entfernen, während sie sich noch im Weltraum befinden. Diese Abwehrkräfte sind nicht gut geeignet, um Waffen abzufangen, die bei einem Hochgeschwindigkeitsflug in die Atmosphäre eintreffen, sagte Podvig. Und im Gegensatz zu herkömmlichen Sprengköpfen können die Fahrzeuge um die Verteidigung herum manövrieren.
Aber Podvig sagte, es sei nicht klar, ob die Waffen wirklich nützliche zusätzliche militärische Fähigkeiten bieten. "Es wurde als Waffe auf der Suche nach einer Mission beschrieben", sagte er gegenüber Live Science. "Meiner Meinung nach braucht man diese Art von Fähigkeit nicht wirklich. Es ändert sich nicht viel an der Fähigkeit, Ziele zu treffen."
Podvig wies darauf hin, dass die ICBM, die die Avangard während des Tests trug, die SS-19, normalerweise sechs konventionelle Sprengköpfe trägt. Wenn das Ziel darin besteht, Raketenabwehrsystemen entgegenzuwirken, wäre es genauso einfach, sie mit einer größeren Anzahl von Standardsprengköpfen zu überwältigen, sagte er.
Solche Waffen könnten jedoch gefährliche Unsicherheiten hervorrufen, sagte Podvig, da sie nicht durch Rüstungskontrollabkommen wie New START abgedeckt sind, nach denen die Länder die Anzahl, den Typ und den Standort nuklearfähiger Waffen wie ICBM angeben müssen. Darüber hinaus sind die Fähigkeiten und Einsatzmöglichkeiten von Hyperschallflugzeugen noch unklar.
"Diese Systeme bergen ein höheres Risiko für Fehlkalkulationen", sagte Podvig, "und es ist nicht klar, ob wir mit diesen Risiken effektiv umgehen können."
Um diese Unsicherheit zu verringern, erwägt das Pentagon laut Space News Berichten zufolge, weltraumgestützte Sensoren einzusetzen, um Hyperschallwaffen zu erkennen. Der Ansatz würde eine kostspielige Konstellation von Satelliten erfordern, wäre jedoch besser darin, Waffen zu erkennen, die in der oberen Atmosphäre gleiten, und könnte auch weiter sehen als landgestützte Systeme, die durch den Horizont begrenzt sind.
Laut Podvig sollte ein ordnungsgemäß entworfenes System dieser Art in der Lage sein, Hyperschallwaffen im Flug zu erkennen, aber es ist nicht klar, dass dies das Abfangen derart schneller und wendiger Fahrzeuge erleichtern würde.
