Hyperschall-Mainstream
Die wichtigsten historischen Momente des 21. Jahrhunderts werden definitiv mit der Entwicklung und Einführung von Hyperschallwaffen aufgefüllt. Dieser unbedingte Trumpf ist nuklearen Abschreckungssystemen ebenbürtig. Hinsichtlich des Komplexitätsgrades und der benötigten Ressourcen ähneln sich Nukleartechnologien und Hyperschalltechnologien in vielerlei Hinsicht. Um Fahrzeuge zu entwickeln, die auf Geschwindigkeiten von Mach 5 bis 10 beschleunigen können, sind nicht triviale Ansätze und Lösungen erforderlich. Dabei ist theoretisch alles relativ einfach.
Die Hauptsache in jeder Rakete ist das Antriebssystem. Für Hyperschallfahrzeuge werden entweder Motoren mit einem Oxidationsmittel an Bord oder Staustrahltriebwerke verwendet. Beispiele für erstere finden sich im Kinzhal-Raketensystem, und Staustrahltriebwerke werden in den berühmten russischen Zircons verwendet. Dabei ist das Staustrahltriebwerk selbst alles andere als ein Novum. Das schematische Diagramm wurde bereits 1913 vom Franzosen René Lauren vorgeschlagen. Der Motor hat keine Verdichtergruppe und der erforderliche Druck im Brennraum wird durch Abbremsen des Luftstroms bei Überschallgeschwindigkeit gebildet. Der Hauptnachteil dieser Lösung ist die Schwierigkeit, mit herkömmlichen Unterschallgeschwindigkeiten zu arbeiten. Selbst wenn Ingenieure ein Staustrahltriebwerk mit der Fähigkeit versehen, in solchen Modi zu fliegen, wird der Wirkungsgrad 5% nicht überschreiten. Und ein Starten des Motors ohne zusätzliches Gaspedal ist in diesem Fall in der Regel nicht möglich. Normalerweise wird an Bord des Flugzeugs eine Zufuhr von Oxidationsmittel bereitgestellt, die es dem Triebwerk ermöglicht, sich zu beleben und die erforderliche Geschwindigkeit zu erreichen. Der Überschallflug mit einer Geschwindigkeit von etwa M = 3 ist für ein Staustrahltriebwerk am "komfortabelsten". Der thermische Wirkungsgrad liegt nahe bei einem Rekordwert von 64 %, und die Temperaturen in der Umgebung sind für den Betrieb nicht so kritisch. Schwierigkeiten treten beim Umschalten auf eine Geschwindigkeit über 5 Machzahlen auf. Am wichtigsten ist die gigantische Temperatur - bis zu 1960 Grad Celsius. Dies erfordert einzigartige Materialien. So entwickelt NPO Mashinostroenia eine ganze Klasse hitzebeständiger Titanlegierungen für russische Hyperschallraketen. Dies ist übrigens der technologische Vorteil Russlands - die Rüstungsindustrie hat seit den Tagen der Sowjetunion gelernt, ein sehr wählerisches Titan zu verwenden. Die Konstruktion von Hyperschall-Staustrahltriebwerken wird durch die Überschallströmung von Gasen in der Brennkammer weiter kompliziert.
Die Unmöglichkeit von Bodentests wird zum Schatz der Hyperschallschwierigkeiten hinzugefügt. Es ist sehr schwierig, wenn nicht unmöglich, mit dem derzeitigen Stand der Technik einen Windkanal mit 5-10 Machzahlen an Land zu erstellen. Und alle Tests von Hyperschallraketen enden mit der Zerstörung von Prototypen. In vielerlei Hinsicht ähnelt dies Experimenten mit Munition, nur die Kosten sind um ein Vielfaches höher.
Hyperschallschwarm
Russland ist weltweit führend im Bereich der seriellen Hyperschalltechnologien. Und das ist keine triviale Tapferkeit – die meisten ausländischen Medien stimmen dem zu. Sie vergessen zwar nicht, die historische Gerechtigkeit aus ihrer Sicht zu erwähnen. Die ersten im Hyperschall waren die Nazis mit V-2-Technologien, viel später experimentierten die Amerikaner mit ähnlichen Geräten - X-15, X-43 und Lockheed X-17. Schließlich stellten die Chinesen im Herbst 2019 die DF-17-Rakete vor. Die Flugreichweite des Geräts beträgt etwa 2,5 Tausend Kilometer bei einer Geschwindigkeit von Mach 5. Gleichzeitig basiert der DF-17 auf einem Fahrgestell mit Rädern, was seine Erkennung und Reaktion erheblich erschwert.
Ein weiteres Flugzeug der chinesischen Armee ist der Hyperschall Starry Sky-2 - "Starry Sky-2". Die Amerikaner, die in diesem Fall als Nachzügler fungieren, behaupten, dass die Rakete 2018 Mach 6 in einer Höhe von 30 km erreicht habe. Chinesische Hyperschall-Entwicklungen sind jetzt zusammen mit russischen den anderen voraus, und Ingenieure können es sich leisten, die Zukunft vorherzusagen.
So schlugen Forscher des Beijing Institute of Technology im Jahr 2020 vor, dass der nächste Schritt in der Entwicklung von Hypersound Drohnenschwärme sein würden. In völliger Analogie zur Evolution von Schock- und Aufklärungsdrohnen, die sich am Himmel zu einer "kollektiven Intelligenz" entwickeln. Angesichts der Fähigkeiten der Künstlichen Intelligenz verursachen selbst konventionelle Drohnen mit Propellern, die in Schwärmen zusammengebaut werden, einen natürlichen Schock. Und hier sagt China das Auftreten von Hyperschallschwärmen voraus.
Solche Sprüche sind nicht umsonst. Entweder leistet Peking die entsprechende Arbeit, oder es versucht, die Gewässer zu testen und die Reaktion potenzieller Gegner zu verfolgen. Wie dem auch sei, einer solchen Entscheidung stehen viele grundsätzliche Hindernisse entgegen. Viele davon sind bereits teilweise gelöst. Dies sind vor allem die stärksten Stoß- und Wärmebelastungen des Körpers und die Füllung der Geräte bei geringsten Manövern auf Hyperschall. Dies erfordert einzigartige Materialien sowie eine stoß- und hitzebeständige Elektronik. Ein Hyperschallobjekt bewegt sich in einer Schicht aus Hochtemperaturplasma, die für Funkwellen praktisch undurchdringlich ist. Wenn sich einzelne Raketen entlang einer vorgegebenen Route bewegen können, ohne das "Zentrum" in einem Hyperschallregime zu berühren, dann reicht dies für ein Raketenteam nicht aus. Es erfordert eine Hochgeschwindigkeitskommunikation zwischen einzelnen Drohnen. Forscher des Beijing Institute of Technology weisen darauf hin, ein eigenes Mobilfunknetz für künstliche Intelligenz in Hyperschallschwärmen zu entwickeln.
Ich muss sagen, dass solche militaristischen Geschichten von potentiellen Gegnern die Vereinigten Staaten sehr beeindruckt haben. Neben Programmen zur Entwicklung eigener Hyperschallwaffen finanziert das Pentagon feindliche Raketenerkennungssysteme. Die Idee ist, mit Infrarotkameras nach solchen superschnellen Objekten aus der erdnahen Umlaufbahn zu suchen – schließlich entlarvt eine Temperatur von ein paar tausend Grad Hyperschallfahrzeuge ernsthaft. Jetzt macht L3Harris dies mit einem Pentagon-Zuschuss in Höhe von 121 Millionen US-Dollar.
Curtiss-Wright bietet dem US-Militär Dienstleistungen bei der Entwicklung elektronischer Ausrüstung für Hyperschallraketen an. Amerikanische Ingenieure glauben, dass die Hauptanforderungen an elektronische Chips und Geräte sein werden: Miniaturgröße, Hitzebeständigkeit, geringer Stromverbrauch, Fähigkeit, bei niedrigem Druck zu arbeiten und Stoßfestigkeit. Das Militär muss sich laut den Entwicklern an zivile Entwickler wenden, da nur diese über die notwendigen Kompetenzen im Bereich Miniaturisierung und Reduzierung des Energieverbrauchs elektronischer Bauteile verfügen. Es genügt, sich an die Entwicklung der Mobiltelefone zu erinnern. Schwieriger ist es in dieser Hinsicht für russische Büchsenmacher – es gibt praktisch keine zivile Mikroelektronik aus eigener Produktion im Land.
Der chinesische Präzedenzfall mit Plänen für einen Hyperschallschwarm diktiert neue Regeln für die Weiterentwicklung der Militärtechnik. Länder mit der richtigen Technologie können hier Gesetzgeber werden. Und das bedeutet - das Pendel der Weltwaffenwaage wird gefährlich schwingen. Das können wir nur in Richtung Russland hoffen.
