Na początku października 2020 r. w Pentagonie przeprowadzono konferencję na temat broni hipersonicznej. Obecnie w kręgach wojskowych Stanów Zjednoczonych toczy się dyskusja, na ile broń hipersoniczna zmieni pole walki. Czy będzie to broń pozwalająca na przełamanie stref antydostępowych A2/AD?
Jedynym państwem, które obecnie dysponuje bronią hipersoniczną jest Federacja Rosyjska. Jednakże broń tej klasy jest rozwijana także w kilku innych państwach. Trwają dalsze prace w Rosji i Chińskiej Republice Ludowej, zarówno pod kątem użycia konwencjonalnych, jak i jądrowych ładunków bojowych. W Stanach Zjednoczonych prace koncentrują się na opracowaniu broni hipersonicznej o dużej precyzji rażenia, przenoszącej konwencjonalne ładunki bojowe. Czwartym krajem, w którym trwają zaawansowane prace nad bronią hipersoniczną są Indie, pracuje nad nią prywatna firma HTNP Industries z Guntur.
Broń hipersoniczna
Broń tej klasy to pocisk z napędem rakietowym lub strumieniowym, poruszający się w atmosferze, czyli zgodnie z definicją poniżej wysokości 100 km, z prędkością Ma=5 i większą. Co prawda głowice pocisków balistycznych także poruszają się z bardzo dużą prędkością, ale ich możliwości manewrowe są ograniczone i zwykle poruszają się ze stromym kątem ku ziemi, po wejściu w gęste warstwy atmosfery. Natomiast broń hipersoniczna porusza się jak pocisk samosterujący, na różnych wysokościach, mając znacznie większe możliwości manewrowania, w związku z czym jest niezwykle trudna do zwalczania.
Załadunek pocisku Awangard do silosu, gdzie znajduje się jego nosiciel – strategiczny pocisk balistyczny UR-100UTTCh (SS-19 Stiletto). Fot. MO RF
Głowice pocisków balistycznych zwalcza się bowiem na zasadzie prognozowania ich trajektorii, co umożliwia ustawienie przeciwpocisku na tym samym torze lotu, ale w przeciwnym kierunku. Jest to jedyna logiczna metoda biorąc pod uwagę fakt, że pocisk poruszający się z prędkością 6000 km/h, czyli ponad Ma=5,5, pokonuje ponad 1,65 km w sekundę. Jego bezpośrednie trafienie może więc być osiągnięte tylko na kursie idealnie spotkaniowym. Jeśli ta metoda zostanie wyeliminowana poprzez manewrowanie pocisku, choć nie są to gwałtowne manewry biorąc pod uwagę przeciążenia w zwrotach przy tej prędkości, to taki pocisk jest nieprawdopodobnie trudny do przechwycenia i trafienia.
Znane obecnie rakietowe systemy obrony powietrznej mające możliwość niszczenia głowic taktycznych pocisków balistycznych, takiej możliwości dziś nie mają. Konieczne jest opracowanie nowych systemów lub daleko idąca modyfikacja obecnie używanych, by można było myśleć o podjęciu próby zwalczania hipersonicznych pocisków samosterujących.
Oczywiście, przy projektowaniu pocisków hipersonicznych występuje masa problemów technicznych. Podstawowym jest to, że fala uderzeniowa, której kąt ugięcia od nosowej części pocisku (samolotu) zależy od liczby Macha, czyli im większa, tym kąt też większy, ma już bardzo ostry kąt zbliżając się do bocznych ścian pocisku. Wąska przestrzeń między falą uderzeniową a bocznymi ścianami powoduje „wypłukiwanie” warstwy przyściennej, chroniącej przed bezpośrednim tarciem powietrza o boczne ścianki pocisku. To tarcie wywołuje gwałtowne nagrzewanie się ścian pocisku poza wytrzymałość termiczną wszelkich znanych materiałów konstrukcyjnych.
Kolejny problem to bardzo wysokie opory aerodynamiczne, które są także efektem piętrzenia się grubej warstwy powietrza przed falą uderzeniową, po której warstwa wysokiego ciśnienia ześlizguje się ku tyłowi, a częściowo przenika przez falę uderzeniową, tworząc znaczne różnice ciśnień, szczególnie w pobliżu krawędzi natarcia skrzydła czy czubka pocisku. I wreszcie ostatnia sprawa to kwestia jonizacji powietrza wywołana wysoką temperaturą wokół pocisku. Co prawda powstaje efekt do pewnego stopnia ukrywający lecący pocisk przed wykryciem radiolokacyjnym, ale z drugiej strony bardzo utrudnia to prace pokładowych urządzeń naprowadzania, czy to w postaci układu aktywnego samonaprowadzania radiolokacyjnego (na pociskach tego typu jak dotąd nie rozważano używania optoelektronicznych urządzeń naprowadzania), czy w postaci komendowego naprowadzania, choćby w formie uaktualnienia pozycji celu, a także utrudnia pracę odbiornika satelitarnego systemu nawigacyjnego GPS.
Mimo to udaje się pokonać i tę barierę, na przykład rosyjski pocisk przeciwokrętowy 3M22 Cirkon dysponuje aktywnym radiolokacyjnym układem samonaprowadzania na morskie jednostki pływające, mimo że pocisk ten ma niezwykle dużą prędkość lotu, od 9800 do 11 025 km/h, czyli w zakresie od 2720 do 3060 m/s, co uniemożliwia jego zwalczanie obecnie znanymi systemami przeciwlotniczymi i przeciwrakietowymi.
Prace rosyjskie
Do prac nad pociskami hipersonicznymi w Federacji Rosyjskiej przystąpiono w pierwszej dekadzie XXI wieku. Korzenie tych prac sięgają jednak dalekiej przeszłości. W połowie lat 80. w NPO Maszynostrojenia w Reutowie pod Moskwą, pod kierunkiem Pawła Sudiukowa podjęto prace nad projektem 4202. Chodziło o to, by stworzyć zamiast oddzielanych głowic bojowych strategicznych pocisków balistycznych, hipersoniczny pocisk manewrujący, zdolny do pokonania obrony przeciwrakietowej Stanów Zjednoczonych. W 1987 r. nowy pocisk nazwano Albatros.
Wizja hipersonicznego pocisku przeciwokrętowego 3M22 Cirkon. Fot. Nawal News
Początkowo miał być opracowany dla niego specjalny nosiciel w postaci nowego pocisku balistycznego, ale w 1989 r., w obliczu kryzysu ekonomicznego podjęto decyzję o wykorzystaniu w roli nosiciela istniejącego pocisku balistycznego UR-100UTTCh. Wraz z rozpadem ZSRR program przerwano, ale stojący na czele MKB Raduga Gerberd A. Jefremow zdołał zachować kadrę pracującą przy Albatrosie przed zwolnieniem.
Wobec podjęcia przez Amerykanów ponownych prac nad strategicznymi systemami przeciwrakietowymi, w kwietniu 2004 r. w Rosji rozpoczęto program budowy hipersonicznego pocisku samosterującego przenoszonego przez strategiczny pocisk balistyczny. Tym razem głównym przedsiębiorstwem nad nim pracującym było ulokowane w St. Petersburgu KBSM – Biuro Konstrukcyjne Budowy Maszyn Specjalnych, należące do koncernu Ałmaz-Antiej, ale zajmujące się opracowaniem strategicznych systemów rakietowych. Prace prowadzono pod kierunkiem Władimira G. Dołbienkowa.
Wreszcie po 10-letnich pracach podjęto próby w locie nowego pocisku, nazwanego teraz Awangard. W latach 2013-1015 seria niepowodzeń z układem kierowania, który nie chciał pracować poprawnie w warunkach wysokich temperatur doprowadziła niemal do zamknięcia programu. Dopiero kiedy przedsiębiorstwo NPO „Nauka” z Moskwy opracowało specjalny system chłodzenia aparatury, próby zostały wznowione pomyślnie.
Ostateczna ważna próba miała miejsce 26 grudnia 2018 r., kiedy pocisk UR-100UTTCh z hiperdźwiękowym pociskiem samosterującym Awangard jako ostatnim stopniem został odpalony z bazy Dombarowski pod Oranienburgiem, trafiając dokładnie w cel na poligonie Kura na Kamczatce. W czasie lotu pocisk Awangard osiągnął prędkość Ma=27. W czasie lotu pocisk nagrzewał się do temperatury 1600-2000oC. Typowa prędkość Awangarda ma przekraczać Ma=20 i w związku z tym rosyjscy specjaliści oceniają, że potrzeba w granicach 50 przeciwpocisków Standard MR-3 dla zestrzelenia jednego pocisku tego typu. Awangard wchodzi w atmosferę a następnie atakuje cel z dość płaską trajektorią, mając możliwość manewrowania we wszystkich trzech płaszczyznach. Przenosi on głowicę termojądrową o mocy 800 kT do 2 MT.
29 grudnia 2019 r. pociski hipersoniczne Awangard umieszczone na pociskach balistycznych UR-100UTTCh przystąpiły do pełnienia dyżuru bojowego w ramach uzbrojenia jednego z pięciu pułków (nie ujawniono którego) 13. Dywizji Rakietowej z bazy Dombarowski. Każdy z pułków ma sześć silosów po strategicznych pociskach balistycznych R-36, w których obecnie są rozmieszczone UR-100UTTCh. W dalszej kolejności, do 2027 r., planuje się przezbrojenie w te systemy jeszcze jednego pułku 13. dywizji.
Innym rosyjskim systemem hipersonicznym, który od 2018 r. jest w uzbrojeniu Federacji Rosyjskiej jest pocisk Kindżał, stanowiący uzbrojenie samolotów MiG-31K. Pocisk został opracowany w KB Maszynostrojenia w Kołomnie pod Moskwą na bazie pocisku balistycznego „ziemia-ziemia” Iskander, dostosowanego do odpalania z powietrza. Pocisk ma bezwładnościowy układ naprowadzania na cel z korekcją satelitarną systemem GLONASS, ale też pracuje się nad optoelektronicznym układem samonaprowadzania (telewizyjnym i termowizyjnym), co jest niezwykle trudne, zważywszy na jego prędkość – Ma=10-12. Pocisk przenosi głowicę jądrową 100-500 kT lub konwencjonalną o masie 500 kg. Zasięg systemu przy odpaleniu z MiG-31K wynosi 2000 km (w tym promień działania nosiciela – 800 km i zasięg pocisku 1200 km). Kindżał wykonuje manewry w płaszczyźnie pionowej i poziomej, co zwiększa prawdopodobieństwo pokonania obrony przeciwrakietowej.
Pocisk znajduje się w próbnej eksploatacji na 10 samolotach MiG-31K stacjonujących na lotnisku 929. Państwowego Centrum Lotno-Doświadczalnego Ministerstwa Obrony Federacji Rosyjskiej w Achtubinsku (druga eskadra samolotów tego typu w przyszłości ma stacjonować w Kańsku). W lutym 2019 r. w czasie ćwiczeń pociskiem Kindżał trafiono cel – samochód, przy odpaleniu z odległości 1000 km. Zasięg techniczny pocisku Kindżal jest szacowany na 1500 km. Ponadto w najbliższym czasie w jeden-trzy pociski Kindżał planuje się uzbroić samoloty bombowe dalekiego zasięgu Tu-22M3. Z nimi promień działania systemu ma wynosić 3000 km, w tym 1800 km, to promień nosiciela.
Trzecim typem rosyjskiego pocisku hipersonicznego, który wchodzi do uzbrojenia jest pocisk przeciwokrętowy 3M22 Cirkon, opracowany przez NPO Maszynostrojenia z Reutowa pod Moskwą. Ma on być odpalany z pionowych wyrzutni dużych okrętów rakietowych, a w pierwszej kolejności planuje się przezbrojenie w nie krążowników Admirał Nachimow i Piotr Wielki, projektu 11442M Orłan. Pocisk ten o zasięgu co najmniej 500 km wykonuje lot na wysokości rzędu kilku tysięcy metrów z prędkością Ma=4 do Ma=6 (w jednym z lotów na próbach osiągnięto Ma=8) i wykonuje atak na cel z naprowadzeniem przez aktywny radiolokacyjny układ samonaprowadzania, zoptymalizowany do zwalczania morskich jednostek pływających. Ma on wejść do uzbrojenia do 2022 r. Następnie na jego bazie ma być opracowana morska wersja do zwalczania obiektów lądowych.
Chińskie prace nad pociskami hipersonicznymi
W ChRL do uzbrojenia w październiku 2019 r. wszedł pocisk DF-17, z modułem szybującym DF-ZF o prędkości obliczanej na Ma=5 do Ma=10. Pocisk ten ma podobno bardzo wysokie możliwości manewrowania. Sam skrzydlaty moduł hipersoniczny DF-ZF ma długość 11 m, masę 15 ton (wraz z przyśpieszaczem startowym, który stanowi taktyczny pocisk balistyczny DF-16 na stały materiał pędny) i dysponuje łącznym zasięgiem 1800-2500 km. Pocisk przenosi głowicę konwencjonalną i dzięki układowi bezwładnościowemu korygowanemu przez Beidou (chiński GPS) ma bardzo wysoką dokładność trafienia.
Wyrzutnia z chińskim pociskiem balistycznym średniego zasięgu DF-17, dobrze widoczny moduł hipersoniczny DF-ZF. Fot. Belt and Road News Alliance
Pierwsze próbne odpalenie DF-17 z hipersonicznym modułem szybującym miało miejsce 9 stycznia 2014 r. Próby pocisku prowadzono do końca 2017 r. Za opracowanie systemu odpowiada 10. Instytut Badawczy z Pekinu. W styczniu 2019 r. ChRL ogłosiła, że pracuje nad przeciwokrętową odmianą DF-ZF, z aktywnym radiolokacyjnym układem samonaprowadzania.
Mimo oficjalnego przyjęcia systemu DF-17 do uzbrojenia nie wiadomo, czy osiągnięto na nim gotowość operacyjną. W każdym razie może to nastąpić w najbliższym czasie. Wiadomo, że ChRL pracuje także nad odmianą DF-ZF przenoszoną przez pocisk balistyczny średniego zasięgu DF-21, dzięki czemu miałaby ona osiągać zasięg do 3000 km (z czego 1000 km to lot DF-ZF) oraz przez strategiczny pocisk balistyczny DF-31, dzięki czemu miałaby ona osiągać zasięg 12 000 km (z czego 4000 km pokonywałby DF-ZF lecąc po opadającej trajektorii po oddzieleniu od pocisku na odległości 8000 km po odpaleniu).
Zaniepokojenie USA
Amerykanie są o tyle zaniepokojeni, że sami zostali w tyle przy pracach nad tego rodzaju bronią. Mają jedynie doświadczalny pocisk Boeing X-51 Waverider, napędzany silnikiem strumieniowym, po raz pierwszy odpalony w powietrzu 26 maja 2010 r. (w 2013 r. uzyskano prędkość Ma=5,0). Jest on opracowywany przy współpracy DARPA i NASA, przez firmy Boeing i Pratt & Whitney Rocketdyne. Docelowo pocisk ten jest kandydatem na system High Speed Strike Weapon (HSSW), przenoszony przez bombowce B-52H. Ma on być odpalany na wysokości 15 000 m i wykonywać lot na wysokości przelotowej 21 000 m. Zasięg pocisku ma wynosić 740 km, przy prędkości lotu Ma=5,1, układ naprowadzania – bezwładnościowy, z korekcją satelitarną.
Amerykański pocisk demonstrator technologii Boeing X-51 Waverider. Fot. USAF
Drugim typem uzbrojenia hipersonicznego przenoszonego przez B-52 ma być pocisk Lockheed Martin AGM-183 Arrow nawiązującego do nazwy programu ARRW (Air-Launched Rapid Response Weapon) o zasięgu do 1600 km i prędkości lotu Ma=20. Jest to pocisk aerobalistyczny, z pewną możliwością manewrowania. W czerwcu 2019 r. pocisk przeszedł pierwsze próby przenoszenia na podwieszeniu samolotu bombowego B-52H, ale nie doszło jeszcze do pierwszego odpalenia pocisku.
Makieta gabarytowo-masowa pocisku hipersonicznego Lockheed Martin AGM-183 Arrow. Fot. Edwards AFB
Mimo prowadzenia także innych prac w dziedzinie pocisków hipersonicznych, Amerykanie pozostali z tyłu, zwłaszcza za Federacją Rosyjską, która wprowadziła do uzbrojenia dwa typy pocisków tej klasy, a trzeci wkrótce wejdzie do służby. Amerykańskie prace są tylko nieco bardziej zaawansowane niż indyjskie.
Tekst: Michał i Jacek Fiszer, Jerzy Gruszczyński
Zdjęcie główne: Pocisk hipersoniczny Kindżał pod samolotem MiG-31K. Fot. MO RF
Podobne z tej kategorii:
Pełna wersja artykułu
Pełna wersja artykułu
Pełna wersja artykułu
Pełna wersja artykułu
Pełna wersja artykułu
