Broń pierw­szego ude­rze­nia

Samolot B-52H podczas lotu testowego 13 czerwca 2019 r. z AGM-183A ARRW. Była to „telemetryczna” wersja pocisku, który nie przenosił hipersonicznego pojazdu szybującego.

Samolot B‑52H pod­czas lotu testo­wego 13 czerwca 2019 r. z AGM-183A ARRW. Była to „tele­me­tryczna” wer­sja poci­sku, który nie prze­no­sił hiper­so­nicz­nego pojazdu szy­bu­ją­cego.

Broń hiper­so­niczna jest uwa­żana za kon­wen­cjo­nalną alter­na­tywę dla broni jądro­wej oraz rakie­to­wych poci­sków bali­stycz­nych. Ze względu na pręd­ko­ści osią­gane przez pojazdy i poci­ski hiper­so­niczne oraz ich pła­ską tra­jek­to­rię lotu, jest to broń nie­zwy­kle trudna do prze­chwy­ce­nia w locie. W przy­padku ataku bro­nią hiper­so­niczną obroń­com pozo­staje bar­dzo mało czasu na reak­cję. W kwe­stii szyb­ko­ści ustę­puje jedy­nie poci­skom bali­stycz­nym. Nie mniej niż sie­dem państw pro­wa­dzi prace nad bro­nią hiper­so­niczną. W ostat­nich latach Chiny i Rosja znacz­nie roz­wi­nęły pro­gramy hiper­so­niczne. Po okre­sie prze­stoju, i w odpo­wie­dzi na chiń­skie i rosyj­skie zbro­je­nia, Stany Zjednoczone rów­nież przy­spie­szyły swoje pro­gramy hiper­so­niczne.

Broń hiper­so­niczna ma umoż­li­wić wyko­na­nie szyb­kiego ataku kon­wen­cjo­nal­nego na skalę glo­balną, bez potrzeby imple­men­ta­cji mię­dzy­kon­ty­nen­tal­nych poci­sków bali­stycz­nych. Opracowano kon­cep­cję budowy sil­nika stru­mie­nio­wego (ram­jet) oraz sil­nika stru­mie­nio­wego z nad­dźwię­kową komorą spa­la­nia (scram­jet – super­so­nic com­bu­stion ram­jet). Silniki te wyko­rzy­stują prze­pły­wa­jące przez nie z olbrzy­mią pręd­ko­ścią roz­grzane i skom­pre­so­wane powie­trze, które zapa­la­jąc poda­wane paliwo wytwa­rza ciąg umoż­li­wia­jący osią­gnię­cie pręd­ko­ści Ma=5 i więk­szej. W przy­padku sil­nika typu scram­jet do komory spa­la­nia powie­trze wpada z pręd­ko­ścią nad­dźwię­kową, co znacz­nie zwięk­sza wytwa­rzany przez sil­nik ciąg. Silniki stru­mie­niowe mogą być wyko­rzy­sty­wane jako napęd samo­lo­tów oraz poci­sków samo­ste­ru­ją­cych (cru­ise). Żeby sil­nik stru­mie­niowy zaczął dzia­łać musi osią­gnąć odpo­wied­nią pręd­kość począt­kową. W przy­padku poci­sków samo­ste­ru­ją­cych pręd­kość począt­kową zapew­nia z reguły człon rakie­towy, który po roz­pę­dze­niu poci­sku do odpo­wied­niej pręd­ko­ści, zostaje odrzu­cony.

Eksperymentalny samolot hipersoniczny Boeing X-51A WaveRider (wraz z rakietowym silnikiem rozpędzającym) na podwieszeniu B-52H. W latach 2010-2013 wykonano cztery loty testowe osiągając w ostatnim Ma=5,1 (5440 km/h; 1 maja 2013 r.).

Eksperymentalny samo­lot hiper­so­niczny Boeing X‑51A WaveRider (wraz z rakie­to­wym sil­ni­kiem roz­pę­dza­ją­cym) na pod­wie­sze­niu B‑52H. W latach 2010 – 2013 wyko­nano cztery loty testowe osią­ga­jąc w ostat­nim Ma=5,1 (5440 km/h; 1 maja 2013 r.).

Drugim kie­run­kiem roz­woju broni hiper­so­nicz­nej są tzw. hiper­so­niczne pojazdy szy­bu­jące (HGV – Hipersonic Glide Vehicle). Pojazdy te mogą mieć stoż­kowy lub kli­nowy kształt i przy­po­mi­nają gło­wice jądrowe. Podobnie jak gło­wice, pojazdy HGV nie posia­dają wła­snego napędu. Wynoszone są w górne war­stwy atmos­fery przez poci­ski rakie­towe, które nadają im odpo­wied­nią pręd­kość począt­kową. Po odłą­cze­niu się od poci­sku-nosi­ciela pojazd hiper­so­niczny obniża wyso­kość i kon­ty­nu­uje samo­dzielny lot do celu. W prze­ci­wień­stwie jed­nak do poci­sków bali­stycz­nych, pojazd HGV nie opusz­cza atmos­fery ziem­skiej, a jego tra­jek­to­ria lotu pozo­staje pła­ska. Ze względu na brak sil­nika oraz rela­tyw­nie pro­stą kon­struk­cję, pojazdy szy­bu­jące mogą uzy­skać pręd­ko­ści rzędu Ma=10 – 20 i więk­sze. Pomimo, że szy­bu­jące pojazdy hiper­so­niczne ope­rują na wyso­ko­ściach 20 – 40 km olbrzy­mim wyzwa­niem pozo­staje kwe­stia tar­cia i wytrzy­ma­ło­ści mate­ria­ło­wej. Zastosowane w poci­skach ele­menty mecha­niczne i elek­tro­niczne muszą być odporne na bar­dzo wyso­kie tem­pe­ra­tury docho­dzące do 2500 °C.
Zarówno poci­ski samo­ste­ru­jące jak i pojazdy HGV mają podwójne prze­zna­cze­nie: może to być broń kon­wen­cjo­nalna lub jądrowa. W wer­sji kon­wen­cjo­nal­nej pojazdy HGV nie muszą prze­no­sić ładunku bojo­wego. Ich olbrzy­mia pręd­kość wystar­czy do kine­tycz­nego nisz­cze­nia celów. Jak na razie tylko Rosja zapo­wie­działa uzbro­je­nie w ładunki jądrowe swo­ich pojaz­dów HGV typu Awangard, nato­miast Chiny roz­wa­żają taką moż­li­wość w przy­padku przy­szłych sys­te­mów.
Wprowadzenie do służby broni hiper­so­nicz­nej otwiera nowe moż­li­wo­ści ofen­sywne i jed­no­cze­śnie sta­nowi olbrzy­mie wyzwa­nie dla sys­te­mów obron­nych. Przykładowo, gdyby ze wschod­niego wybrzeża Chin wystrze­lono w kie­runku odda­lo­nej o 2500 km wyspy Guam pod­dźwię­kowy pocisk samo­ste­ru­jący lecący z pręd­ko­ścią Ma=0,8 (0,27 km/s), osią­gnął by on swój cel po około 2,5 godzin lotu. Pocisk hiper­so­niczny lecący z pręd­ko­ścią Ma=5 (1,72 km/s) osią­gnąłby Guam po 25 minu­tach lotu. Dla poci­sku lub pojazdu HGV lecą­cego z pręd­ko­ścią Ma=10 (3,43 km/s), byłoby to już tylko około 12 minut. Dla celów poło­żo­nych bli­żej Chin czas lotu w przy­padku pręd­ko­ści Ma=10 byłby wyjąt­kowo krótki. Osiągnięcie celów w Republice Korei, Japonii czy na Filipinach zaję­łoby 6 – 10 minut, nato­miast Tajwan miałby już tylko pół­to­rej minuty na reak­cję.

Programy hiper­so­niczne w USA

Eksperymentalne pro­gramy hiper­so­niczne roz­po­częto w Stanach Zjednoczonych pod koniec lat 90. XX wieku. Pod egidą NASA roz­po­częto pro­gram Hyper‑X – budowy bez­za­ło­go­wego samo­lotu hiper­so­nicz­nego X‑43A napę­dza­nego sil­ni­kiem typu scram­jet. Zbudowano trzy jed­no­ra­zowe egzem­pla­rze, które miały być wyno­szone w powie­trze pod­wie­szone pod skrzy­dłem bom­bowca B‑52H. Pierwszy lot testowy, prze­pro­wa­dzony w 2001 r., nie udał się. W marcu 2004 r., pod­czas dru­giego testu, X‑43A osią­gnął pręd­kość Ma=6,83 na wyso­ko­ści 24 000 m, a jego sil­nik stru­mie­niowy dzia­łał przez 11 s. Trzeci egzem­plarz odbył lot 16 listo­pada 2004 r. Silnik dzia­łał przez 12 s roz­pę­dza­jąc X‑43A do rekor­do­wej pręd­kość Ma=9,64 (10 240,8 km/h) na wyso­ko­ści 33 000 m. Lot z uży­ciem sil­nika stru­mie­nio­wego trwał 12 s, po czym sil­nik uległ sto­pie­niu.
W 2006 r. labo­ra­to­rium badaw­cze sił powietrz­nych (AFRL – Air Force Research Laboratory) roz­po­częło pro­gram budowy eks­pe­ry­men­tal­nego samo­lotu X‑51A WeaveRider. W pro­gra­mie brała udział rów­nież agen­cja ds. zaawan­so­wa­nych pro­jek­tów obron­nych – DARPA, NASA, Boeing (budowa pła­towca) oraz Pratt & Whitney Rockedyne (budowa sil­nika). Do napędu wybrano opra­co­wany jesz­cze pod koniec lat 90. przez AFRL sil­nik stru­mie­niowy SJX61 typu scram­jet. Do począt­ko­wej pręd­ko­ści Ma=4,5 samo­lot miał roz­pę­dzić odrzu­cany sil­nik rakie­towy na paliwo stałe typu MGM-140 ATCMS (Army Tactical Missile System). Pierwszy lot X‑51A odbył się 26 maja 2010 r. Samolot po zwol­nie­niu z B‑52H osią­gnął pręd­kość Ma=5 (5327 km/h) na wyso­ko­ści 21 000 m. Drugi lot X‑51A odbył się 13 czerwca 2011 r., jed­nakże zakoń­czył się przed­wcze­śnie z powodu awa­rii sil­nika. Trzeci test, prze­pro­wa­dzony 14 sierp­nia 2012 r., rów­nież oka­zał się nie­udany. Z powodu awa­rii ste­ro­lotki samo­lot wpadł w nie­kon­tro­lo­wany kor­ko­ciąg. 1 maja 2013 r., pod­czas czwar­tego testu, osią­gnął on pręd­kość Ma=5,1 (5440 km/h). Lot trwał 210 s – aż do pla­no­wego wypa­le­nia paliwa. Był to naj­dłuż­szy lot z uży­ciem sil­nika stru­mie­nio­wego w histo­rii ame­ry­kań­skich testów.
W latach 2003 – 2006 siły powietrzne wraz z agen­cją DARPA reali­zo­wały dwu­czło­nowy pro­gram o nazwie FALCON (Force Application and Launch from CONtinental United States). Zakładał budowę zarówno star­tu­ją­cego kon­wen­cjo­nal­nie samo­lotu hiper­so­nicz­nego jak i hiper­so­nicz­nego pojazdu szy­bu­ją­cego (HGV) prze­zna­czo­nego do zwal­cza­nia odle­głych celów bez­po­śred­nio z tery­to­rium USA. Samolot hiper­so­niczny ozna­czony jako X‑41 CAV (Common Aero Vehicle) miał osią­gać pręd­ko­ści rzędu Ma=7 – 9. W 2007 r. pro­jek­towi X‑41 zmie­niono nazwę na HTV-3X Blackswift (HTV – Hypersonic Technology Vehicle), jed­nakże już rok póź­niej Pentagon ska­so­wał cały pro­gram.
Dopiero w 2010 r. DARPA powró­ciła do kon­cep­cji hiper­so­nicz­nego pojazdu szy­bu­ją­cego, który ozna­czono jako HTV‑2. Pojazd w kształ­cie spłasz­czo­nego klina miał być wyno­szony w powie­trze przez rakietę Minotaur IV. 22 kwiet­nia 2010 r. prze­pro­wa­dzono pierw­szy test pod­czas któ­rego pojazd osią­gnął pręd­kość Ma=20. Jego lot zakoń­czył się przed­wcze­śnie, gdyż pojazd roz­po­czął w nie­kon­tro­lo­wany spo­sób wiro­wać wokół wła­snej osi. Drugi test odbył się 11 sierp­nia 2011 r. HTV‑2 roz­pę­dził się do pręd­ko­ści Ma=20, jed­nakże ponow­nie, po około 9 minu­tach lotu przed­wcze­śnie spadł do Pacyfiku.
W tym samym okre­sie swój pro­gram roz­po­częła armia Stanów Zjednoczonych. Zakładał on budowę pro­to­typu pojazdu hiper­so­nicz­nego nazwa­nego AHW (Advanced Hypersonic Weapon). W prze­ci­wień­stwie do HTV‑2, pojazd miał mieć kształt wydłu­żo­nego stożka i osią­gać mniej­sze pręd­ko­ści, rzędu Ma=6 – 8. W powie­trze miał być wyno­szony przez trzy­stop­niową rakietę nośną. AWH zapro­jek­to­wano jako broń kine­tyczną zdolną do ude­rze­nia w wybrany cel powierzch­niowy na odle­gło­ści do 6000 km, z dokład­no­ścią do 10 m. Pierwszy test pojazdu odbył się 18 listo­pada 2011 r. AHW został wystrze­lony z poli­gonu rakie­to­wego na Hawajach, by po nie­ca­łych 30 minu­tach i prze­le­ce­niu 3700 km spaść na obszar poli­go­nowy w pobliżu atolu Kwajalein. Próba zakoń­czyła się peł­nym suk­ce­sem. Drugi test prze­pro­wa­dzono 25 sierp­nia 2014 r. w cen­trum rakie­to­wym Kodiak na Alasce. Jednakże już 4 s po star­cie rakieta nośna zbo­czyła z pla­no­wa­nego toru lotu i musiała zostać znisz­czona.
Po opi­sa­nym okre­sie testów i prób roz­wój pro­gra­mów hiper­so­nicz­nych w Stanach Zjednoczonych wyraź­nie zwol­nił. Wynikało to z cięć budże­to­wych, które dotknęły w tam­tym okre­sie Pentagon. Zdobyte doświad­cze­nia wyko­rzy­stano jed­nak do sfor­mu­ło­wa­nia doce­lo­wych pro­gra­mów, które objęły budowę broni hiper­so­nicz­nej zarówno dla sił powietrz­nych (USAF), armii (US Army) jak i mary­narki wojen­nej (US Navy). Wobec wyraź­nego przy­spie­sze­nia pro­gra­mów hiper­so­nicz­nych w Rosji i Chinach, wszyst­kie rodzaje ame­ry­kań­skich sił zbroj­nych zwięk­szyły zain­te­re­so­wa­nie bro­nią hiper­so­niczną.
Po przy­łą­cze­niu się do pro­gramu AWH mary­narki wojen­nej oraz sił powietrz­nych zmie­niono jego ozna­cze­nie na C‑HGB. Pierwszy test wspól­nego szy­bu­ją­cego pojazdu hiper­so­nicz­nego miał miej­sce 1 paź­dzier­nika 2017 r. (Flight Experiment 1).

  • Paweł Henski

To jest skrócona wersja artykułu.

CZYTAJ E-WYDANIE KUP WYDANIE PAPIEROWE