Główny nurt hipersoniczny
Najważniejsze momenty historyczne XXI wieku z pewnością zostaną uzupełnione rozwojem i przyjęciem broni naddźwiękowej. Ta bezwarunkowa karta atutowa jest na równi z systemami odstraszania nuklearnego. Pod względem poziomu złożoności i wymaganych zasobów technologie jądrowe i technologie naddźwiękowe są pod wieloma względami podobne. Aby opracować pojazdy zdolne do przyspieszania do prędkości Mach 5-10, wymagane są nietrywialne podejścia i rozwiązania. Jednocześnie teoretycznie wszystko jest stosunkowo proste.
Najważniejszą rzeczą w każdej rakiecie jest układ napędowy. W przypadku pojazdów naddźwiękowych stosuje się silniki z utleniaczem na pokładzie lub silniki strumieniowe. Przykłady tych pierwszych można znaleźć w systemie rakietowym Kinzhal, a silniki strumieniowe są stosowane w słynnych rosyjskich Cyrkonach. Jednocześnie sam silnik strumieniowy nie jest nowością. Schemat ideowy został zaproponowany w 1913 roku przez Francuza René Laurena. Silnik nie posiada zespołu sprężarki, a wymagane ciśnienie w komorze spalania powstaje poprzez hamowanie przepływu powietrza przy prędkościach naddźwiękowych. Główną wadą tego rozwiązania jest trudność pracy przy tradycyjnych prędkościach poddźwiękowych. Nawet jeśli inżynierowie zapewnią silnikowi strumieniowemu możliwość latania w takich trybach, sprawność nie przekroczy 5%. A uruchomienie silnika bez dodatkowego akceleratora w tym przypadku jest generalnie niemożliwe. Zazwyczaj na pokładzie samolotu znajduje się zapas utleniacza, który pozwala silnikowi ożywić się i uzyskać wymaganą prędkość. Lot naddźwiękowy z prędkością około M=3 jest najbardziej „komfortowy” dla silnika strumieniowego. Sprawność cieplna jest bliska rekordowej 64%, a temperatury w pobliżu nie są tak krytyczne dla działania. Trudności zaczynają się przy przejściu na prędkość powyżej 5 liczb Macha. Najważniejsza jest gigantyczna temperatura - do 1960 stopni Celsjusza. Wymaga to wyjątkowych materiałów. Na przykład NPO Mashinostroenia opracowuje całą klasę żaroodpornych stopów tytanu dla rosyjskich pocisków naddźwiękowych. To zresztą jest przewaga technologiczna Rosji - przemysł obronny nauczył się używać bardzo wybrednego tytanu od czasów Związku Radzieckiego. Konstrukcja naddźwiękowych silników strumieniowych jest dodatkowo skomplikowana przez naddźwiękowy przepływ gazów w komorze spalania.
Niemożność przeprowadzenia testów naziemnych dodaje do skarbca trudności naddźwiękowych. Stworzenie tunelu aerodynamicznego o numerach 5-10 Macha na lądzie przy obecnym poziomie technologii jest bardzo trudne, jeśli nie niemożliwe. A wszelkie testy pocisków hipersonicznych kończą się zniszczeniem prototypów. Pod wieloma względami przypomina to eksperymenty z amunicją, tyle że poziom kosztów jest wielokrotnie wyższy.
Rój naddźwiękowy
Rosja jest światowym liderem w dziedzinie seryjnych technologii hipersonicznych. I nie jest to trywialna brawura – zgadza się z tym większość zagranicznych mediów. To prawda, że z ich punktu widzenia nie zapominają o sprawiedliwości historycznej. Pierwsi w hiperdźwiękach byli naziści z technologiami V-2, dużo później Amerykanie eksperymentowali z podobnym sprzętem - X-15, X-43 i Lockheed X-17. Ostatecznie, jesienią 2019 roku Chińczycy wprowadzili rakietę DF-17. Zasięg lotu urządzenia wynosi około 2, 5 tysięcy kilometrów przy prędkości Mach 5. Jednocześnie DF-17 bazuje na podwoziu kołowym, co poważnie komplikuje jego wykrywanie i reakcję.
Innym samolotem chińskiej armii jest naddźwiękowy Starry Sky-2 - „Starry Sky-2”. Amerykanie, pełniący w tym przypadku rolę maruderów, twierdzą, że w 2018 roku rakieta osiągnęła 6 Macha na wysokości 30 km. Chińskie technologie hipersoniczne, podobnie jak rosyjskie, wyprzedzają teraz resztę, a inżynierowie mogą sobie pozwolić na przewidywanie przyszłości.
Tak więc naukowcy z Beijing Institute of Technology w 2020 roku zasugerowali, że następnym krokiem w rozwoju hiperdźwięku będą roje dronów. W pełnej analogii z ewolucją dronów szokowych i rozpoznawczych, zamieniających się na niebie w „zbiorową inteligencję”. Biorąc pod uwagę możliwości sztucznej inteligencji, nawet konwencjonalne drony ze śmigłami, montowane w roje, wywołują naturalny szok. I tutaj Chiny przewidują pojawienie się rojów hipersonicznych.
Takie wypowiedzi nie są daremne. Albo Pekin wykonuje odpowiednią pracę, albo próbuje przetestować wody i śledzić reakcje potencjalnych przeciwników. Tak czy inaczej, istnieje wiele podstawowych przeszkód w takiej decyzji. Wiele z nich zostało już częściowo rozwiązanych. Przede wszystkim są to najsilniejsze obciążenia uderzeniowe i termiczne na ciele oraz upychanie urządzeń przy najmniejszym manewrowaniu na hiperdźwięku. Wymaga to wyjątkowych materiałów oraz elektroniki odpornej na wstrząsy i ciepło. Obiekt hipersoniczny porusza się w warstwie plazmy wysokotemperaturowej, która jest praktycznie nieprzepuszczalna dla fal radiowych. Jeśli pojedyncze pociski mogą poruszać się po z góry określonej trasie bez kontaktu z „centrum” w reżimie hipersonicznym, to nie wystarczy to zespołowi pocisków. Wymaga szybkiej komunikacji między poszczególnymi dronami. Naukowcy z Pekińskiego Instytutu Technologii sugerują opracowanie własnej sieci mobilnej do sztucznej inteligencji w rojach hipersonicznych.
Muszę powiedzieć, że takie militarystyczne historie potencjalnych przeciwników bardzo wywarły wrażenie na Stanach Zjednoczonych. Oprócz programów rozwoju własnej broni hipersonicznej Pentagon finansuje systemy wykrywania pocisków wroga. Pomysł polega na wyszukiwaniu takich superszybkich obiektów z orbity okołoziemskiej za pomocą kamer na podczerwień – w końcu temperatura kilku tysięcy stopni poważnie demaskuje pojazdy hipersoniczne. Teraz L3Harris robi to dzięki dotacji Pentagonu w wysokości 121 milionów dolarów.
Curtiss-Wright oferuje usługi dla wojska USA w zakresie rozwoju sprzętu elektronicznego dla pocisków hipersonicznych. Amerykańscy inżynierowie uważają, że głównymi wymaganiami dla chipów i sprzętu elektronicznego będą: miniaturowy rozmiar, odporność na ciepło, skromny pobór mocy, zdolność do pracy przy niskim ciśnieniu i odporność na wstrząsy. Według twórców wojsko musi zwrócić się do cywilnych deweloperów, ponieważ tylko oni mają niezbędne kompetencje w zakresie miniaturyzacji i zmniejszania zużycia energii przez elementy elektroniczne. Wystarczy przypomnieć ewolucję telefonów komórkowych. Pod tym względem rosyjskim rusznikarzom jest trudniej - w kraju praktycznie nie ma cywilnej mikroelektroniki własnej produkcji.
Chiński precedens z planami naddźwiękowego roju dyktuje nowe zasady rozwoju technologii wojskowej. Kraje dysponujące odpowiednią technologią mogą stać się prawodawcami w tej dziedzinie. A to oznacza - wahadło światowego balansu broni będzie się wahać w niebezpieczny sposób. Możemy tylko mieć nadzieję, że w kierunku Rosji.
