Advarsler om et russisk hypersonisk våpen som USA ikke kan forsvare seg mot, kan ha hatt deg til å løpe for bomberiet forrige uke. Men hva er akkurat dette våpenet, og hvordan fungerer det?
Russlands president Vladimir Putin kunngjorde først det hypersoniske våpenet, kodenavnet Avangard, i en tale i mars. Forrige uke fortalte amerikanske etterretningskilder til CNBC at våpenet hadde blitt testet en rekke ganger og kunne være i drift innen 2020.
Russerne har gitt ut få konkrete detaljer om våpenet, men ut fra tilgjengelig informasjon ser det ut til at våpenet er et såkalt hypersonic glide-kjøretøy, sa Thomas Juliano, en adjunkt i luftfartsteknologi ved University of Notre Dame som spesialiserer seg på hypersonic flygning.
Putin har hevdet at kjøretøyet er i stand til å oppnå hastigheter på Mach 20 - eller 20 ganger lydens hastighet - og kan unngå dagens amerikanske rakettforsvarssystemer. Bekymringsverdig kan kjøretøyet visstnok bære et atomstridshode, ifølge etterretningskildene.
I stedet for å generere sin egen kraft for å oppnå hypersoniske hastigheter, fanger glidekjøretøyet en tur på toppen av et interkontinentalt ballistisk missil (ICBM). Disse rakettene flyr vanligvis til verdensrommet på en lysbue før de slipper stridshoder nær toppen av parabolen, og disse stridshodene faller ned igjen på målet i hypersoniske hastigheter under tyngdekraften.
I stedet for å falle tilbake til Jorden, skifter Avangard imidlertid atmosfæren i skrå vinkel, og dens aerodynamiske form genererer løft som lar den gli ned i hypersoniske hastigheter, sier Juliano, som lar den reise lenger og manøvrere når den kommer ned.
Hyper engineering
Kjøretøyet ser ut til å følge et design kjent som en "waverider," sa Juliano. Waveriders er hypersoniske fly som har kileformede flykropper som er spesielt designet for å generere løft ved å surfe på sjokkbølgen som genereres når dets eget fly slår gjennom lufta med høy hastighet.
Dette er viktig i større høyder, der lufttettheten er lav, noe som gjør det vanskelig å generere løft med konvensjonelle vingekonstruksjoner. Og fordi den ikke trenger store vinger, er kjøretøyet mer strømlinjeformet, og det reduserte draget gjør det mulig å opprettholde farten over en mye lengre avstand, sa Juliano.
Å bygge et kjøretøy som tåler hypersoniske hastigheter og temperaturene de genererer er ingen enkel bragd, sa Juliano. Men designen russerne har valgt omgå en av de største utfordringene: fremdrift.
"Å designe et vellykket fremdriftssystem på Mach 10 eller over er ekstra utfordrende," sa han. "Ved å legge glidebryteren på toppen av en ICBM, unngår du behovet for å designe en vellykket hypersonisk luftpustende motor."
Det er fremdeles utrolig vanskelig å kontrollere et kjøretøy i så høye hastigheter. Russerne hevder at Avangard er svært manøvrerbar, og basert på datamaskingenerert video som er inkludert i Putins adresse, ser det ut til å ha flere klaffer som ligner aerofoils brukt av fly for å skifte retning.
Justering av aerofoils i hypersonic hastigheter er ikke en triviell oppgave, fordi sjokkbølgen kan ha komplekse interaksjoner med luften som strømmer over kjøretøyets overflater, noe som resulterer i "ikke-lineær" oppførsel, sa Juliano.
Det betyr at små justeringer kan ha store belastninger, noe som gjør det veldig vanskelig å beregne hvor mye du skal flytte en klaff eller aerofoil. "Det må være presist, det må fungere raskt, og det er et mye vanskeligere miljø å forutsi," sa han.
Likevel synes Juliano de russiske påstandene er pålitelige, ettersom teknologien har vært i utvikling i lang tid. USA testet sin egen versjon, kalt Hypersonic Technology Vehicle 2, i 2010 og 2011, men begge flyreiser var feil. Og Kina har også et eksperimentelt system, kodenavnet DF-ZF.
Hva er den til?
Russiske anstrengelser for å utvikle hypersoniske glidekjøretøyer er eksplisitt rettet mot å unngå amerikanske rakettforsvarssystemer, sa Pavel Podvig, en uavhengig analytiker som spesialiserer seg i Russlands atomarsenal.
Nåværende amerikanske forsvar er designet for å ta ut konvensjonelle stridshoder fra ICBM på forutsigbare ballistiske bane mens de fremdeles er i verdensrommet; disse forsvarene er ikke godt egnet til å avskjære våpen som kommer inn på en høyhastighets glid i atmosfæren, sa Podvig. Og i motsetning til tradisjonelle stridshoder, vil kjøretøyene kunne manøvrere seg rundt forsvar.
Men Podvig sa at det ikke er klart om våpnene virkelig gir nyttige ekstra militære evner. "Det er blitt beskrevet som et våpen på leting etter et oppdrag," sa han til Live Science. "Min ta er at du ikke egentlig trenger denne typen evner. Den endrer ikke veldig mye med tanke på evnen til å treffe mål."
Podvig påpekte at ICBM som bar Avangard under testing, SS-19, normalt bærer seks konvensjonelle stridshoder. Hvis målet er å motvirke rakettforsvarssystemer, ville det være like enkelt å overvelde dem med et større antall standard stridshoder, sa han.
Men slike våpen kan avle farlig usikkerhet, sa Podvig, fordi de ikke er dekket av våpenkontrollavtaler som New START, som krever at land rapporterer antall, type og plassering av kjernefysiske våpen som ICBM. I tillegg er mulighetene og potensielle bruksområder for hypersoniske glider fremdeles uklare.
"Disse systemene skaper større risiko for feilberegning," sa Podvig, "og det er ikke klart om vi effektivt kan håndtere disse risikoen."
I et forsøk på å redusere noe av den usikkerheten, vurderer Pentagon etter sigende å felt rombaserte sensorer for å oppdage hypersoniske våpen, ifølge Space News. Tilnærmingen ville kreve en kostbar konstellasjon av satellitter, men ville være bedre til å oppdage våpen som gli i den øvre atmosfæren og kunne også se lenger enn landbaserte systemer begrenset av horisonten.
Podvig sier at et ordentlig designet system av denne typen skal kunne oppdage hypersoniske våpen under flukt, men det er ikke klart dette vil gjøre det lettere å avskjære så raske og manøvrerbare kjøretøy.
