Οι υπερ-υπερηχητικοί πύραυλοι, στα αγγλικά γνωστοί ως hypersonic missiles, είναι ένα εντυπωσιακό τεχνολογικό επίτευγμα. Η λέξη υπερ-υπερηχητικός περιγράφει ένα αντικείμενο που ταξιδεύει με ταχύτητα που ξεπερνά αυτήν του ήχου κατά 5 φορές. Όπως ανακάλυψαν οι επιστήμονες το 5 είναι μαγικός αριθμός για αυτά τα όπλα.
Όσο περισσότερο μελετάμε την φυσική πίσω από τις υπερ-υπερηχητικές πτήσεις τόσο περισσότερο συνειδητοποιούμε πως η υπερ-υπερηχητική τεχνολογία είναι και θα είναι η τεχνολογία του μέλλοντος είχαν πει οι μηχανικοί της αμερικανικής πολεμικής αεροπορίας που ανέπτυξαν το πειραματικό X-51 Waverider, ένα αεροσκάφος ικανό να ταξιδεύει με υπερ-υπερηχητικές ταχύτητες.
Όπως προαναφέραμε όμως η υπερ-υπερηχητική τεχνολογία δεν είναι απλή, στην πραγματικότητα είναι πολύ περίπλοκη και χρειάζεται να λύσεις πολλά προβλήματα πριν δημιουργήσεις κάτι πλήρως λειτουργικό, όπως έναν αποτελεσματικό υπερ-υπερηχητικό πύραυλο.
Για να δούμε όμως γιατί χρειαζόμαστε τα υπερ-υπερηχητικά συστήματα;
ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΕΠΙΣΗΣ
Διεθνές ΣΟΚ! Η Βόρεια Κορέα αποκάλυψε νέο υπερ-υπερηχητικό βαλλιστικό πύραυλο που φτάνει το Τόκυο (Βίντεο)
Ο Λόγος Ύπαρξής τους
Ένας υπερ-υπερηχητικός πύραυλος ταξιδεύει με ταχύτητες μεταξύ 5 και 25 μαχ. Η πτήση με τόσο μεγάλες ταχύτητες θα επέτρεπε σε έναν υπερ-υπερηχητικό πύραυλο, σε ένα υπερ-υπερηχητικό όχημα glide ή σε ένα υπερ-υπερηχητικό αεροσκάφος να πετάξει γρηγορότερα από κάθε εχθρικό πύραυλο αεράμυνας, πρακτικά μετατρέποντάς το σε ένα ανίκητο όπλο. Σε γενικά πλαίσια τα υπερ-υπερηχητικά όπλα είναι δυσκολότερο να αντιμετωπιστούν από τους παραδοσιακούς πυραύλους επειδή μπορούν να πετάξουν γρήγορα για μεγάλες χρονικές περιόδουw και επειδή μπορούν να πραγματοποιήσουν ελιγμούς αποφυγής εισερχόμενων απειλών. Το γεγονός αυτό τους κάνει λιγότερο προβλέψιμους από τους κλασσικούς βαλλιστικούς πυραύλους που χρησιμοποιούνται εδώ και δεκαετίες ολόκληρες. Ουσιαστικά η λογική είναι πως με τα υπερ-υπερηχητικά όπλα ένα στρατός μπορεί να κάνει ότι θέλει εντός του εχθρικού εναέριου χώρου, αφού ο εχθρός δεν μπορεί να κάνει τίποτα για να τα καταρρίψει. Αυτή είναι με απλά λόγια η θεωρία πίσω από αυτά τα συστήματα, αν και μέχρι στιγμής δεν έχουμε δει υπερ-υπερηχητικά όπλα να χρησιμοποιούνται μαζικά σε κανέναν πόλεμο.
Σίγουρα το μυαλό σας πήγε κατευθείαν στους ρωσικούς υπερ-υπερηχητικούς πυραύλους Kinzhal, όμως όπως είπαμε κανένα όπλο, συμπεριλαμβανομένων των Kinzhal, δεν έχουν χρησιμοποιηθεί εκτενώς σε ένοπλες συρράξεις.
Οι Κινητήρες των Υπερ-Υπερηχητικών Πυραύλων Κρουζ
Γιατί όμως οι υπερ-υπερηχητικές ταχύτητες είναι αυτές που ξεπερνούν τα 5 μαχ; Γιατί δεν θέσαμε σαν όριο τον αριθμό 4 ή τον αριθμό 6; Ο αριθμός 5 είναι ο μαγικός αριθμός των υπερ-υπερηχητικών πυραύλων κρουζ εξαιτίας του τύπου κινητήρα που χρησιμοποιείται σε αυτά τα όπλα. Υπάρχουν διάφοροι τύποι κινητήρων, ο καθένας από τους οποίους λειτουργεί καλύτερα σε διαφορετικές ταχύτητες.
Οι στροβιλοκινητήρες, ευρέως γνωστοί ως turbojets, διαθέτουν μία σειρά από μεγάλους ανεμιστήρες που φέρνουν αέρα εντός του κινητήρα και τον συμπιέζουν. Αυτός ο συμπιεσμένος αέρος με την σειρά του ανακατεύεται με το καύσιμο σε υποηχητικές ταχύτητες και έπειτα αναφλέγεται. Τα καυσαέρια που φεύγουν από τον κινητήρα ωθούν τον κινητήρα προς τα μπροστά και έτσι το όχημα κινείται. Το πλεονέκτημα των turbojets είναι πως μπορούν να ξεκινήσουν λειτουργία από στάσιμη θέση, ωστόσο το μειονέκτημα είναι πως είναι αποτελεσματικότεροι σε υπο-ηχητικές ταχύτητες. Η απόδοσή τους αρχίζει να μειώνεται όσο το όχημα πλησιάζει την ταχύτητα του ήχου, δηλαδή το 1 μαχ. Πριν ακόμη φτάσουμε τα 3 μαχ τα αποτέλεσμα είναι απογοητευτικά.
Οι κινητήρες ramjets από την άλλη δεν χρειάζονται ανεμιστήρες αφού χρησιμοποιούν την εμπρόσθια ορμή και σχήμα του οχήματος για να εισάγουν αέρα από το περιβάλλον στον κινητήρα. Έπειτα επιβραδύνουν τον αέρα, τον συμπιέζουν και τέλος εγχέουν καύσιμο σε αυτόν και τον αναφλέγουν. Με την ανάφλεξη δημιουργείται ώθηση. Για να δουλέψει όμως ένας κινητήρας ramjet πρέπει το όχημα να βρίσκεται ήδη σε κίνηση. Θεωρητικά οι κινητήρες αυτοί μπορούν να ξεκινήσουν να λειτουργούν στα περίπου 0,15 μαχ ή πιο ρεαλιστικά στα 0,5 μαχ. Στα 3 μαχ φτάνουν την αποδοτικότερη κατανάλωση καυσίμου, ενώ η θεωρητική μέγιστη επιχειρησιακή ταχύτητα εξαιτίας της απώλειες πίεσης δεν ξεπερνά τα 6 μαχ.
Και τέλος οι κινητήρες scramjet λειτουργούν ακριβώς όπως οι κινητήρες ramjets, με μία όμως μεγάλη διαφορά: οι scarmjet δεν επιβραδύνουν τον αέρα που εισέρχεται στον κινητήρα σε υποηχητικές ταχύτητες πριν τον αναμείξουν με το καύσιμο. Αυτό επιτρέπει στον κινητήρα να λειτουργεί πιο αποδοτικά από έναν ramjet σε υψηλότερες ταχύτητες. Στην πραγματικότητα οι κινητήρες ramjets μπορούν να πετύχουν τις υψηλότερες ταχύτητες ώθησης, ακόμη και μέχρι τα 24 μαχ. Αν και ο σχεδιασμός είναι απλούστερος και από αυτόν των turbojet και από αυτόν των ramjets, οι scramjets δεν είναι καθόλου οικονομικοί. Παράλληλα, μπορούν να ξεκινήσουν να λειτουργούν στα περίπου 5 μαχ, ανάλογα το υψόμετρο και τις ατμοσφαιρικές συνθήκες στις οποίες βρίσκεται το όχημα. Και επειδή οι scramjets λειτουργούν μόνο σε υψηλές ταχύτητες, στα αρχικά στάδια της πτήσης ένα όχημα θα χρειαζόταν κάποια άλλη ώθηση, είτε από έναν άλλο πύραυλο είτε από την δύναμη της βαρύτητας, εάν ρίχνονταν από ένα αεροσκάφος. Επίσης κάτι άλλο που πρέπει να αναφέρουμε είναι ότι η τεχνολογία των κινητήρων scramjet βρίσκεται ακόμη υπό ανάπτυξη εδώ και περίπου... 70 χρόνια. Αν και η θεωρία είναι απλή η διαδικασία να την κάνουμε πράξη έχει αποδειχθεί ιδιαίτερα προκλητική. Το θέμα είναι ότι όλα γίνονται εξαιρετικά γρήγορα μέσα στον κινητήρα, αφού όλες οι ταχύτητες είναι υπερ-υπερηχητικές. Μέσα σε κλάσματα του δευτερολέπτου η κατάλληλη ποσότητα καυσίμου πρέπει να αναμειχθεί με τον αέρα υπό την ιδανική πίεση για να γίνει σωστά η καύση. Είναι πολύ δύσκολο να δημιουργηθεί ένας κινητήρας scramjet που είναι αξιόπιστος και μπορούμε να τον εμπιστευτούμε για τα οχήματα και τους πυραύλους μας.
Αφού ακόμη και οι scramjet είναι μία πρόκληση για τους μηχανικούς, γιατί δεν χρησιμοποιούν απλούς πυραυλοκινητήρες; Η αλήθεια είναι ότι οι πυραυλοκινητήρες μπορούν όντως να πετάξουν με υπερ-υπερηχητικές ταχύτητες. Υπάρχουν αρκετοί βαλλιστικοί πύραυλοι σήμερα που μπορούν να ταξιδέψουν με ταχύτητες μεγαλύτερες των 5 μαχ, όπως οι ρωσικοί πύραυλοι Iskander που φτάνουν έως και τα 7 μαχ στην στρατόσφαιρα. Το κύριο πρόβλημα με τους πυραυλοκινητήρες είναι πως ακολουθούν μία πολύ προβλέψιμη πορεία, γεγονός που καθιστά την αναχαίτισή τους σχετικά εύκολη. Έτσι θεωρούνται λιγότεροι αποτελεσματικοί από τους υπερ-υπερηχητικούς πυραύλους, οι οποίοι όπως είπαμε στην αρχή μπορούν να εκτελέσουν ελιγμούς για να αποφύγουν βλήματα που εκτοξεύθηκαν για να τους αναχαιτίσουν. Υπάρχει όμως και ένα δεύτερο πρόβλημα με τους πυραυλοκινητήρες, το πρόβλημα της κατανάλωσης καυσίμου. Οι πυραυλοκινητήρες δεν χρησιμοποιούν αέρα από το περιβάλλον για την καύση (όπως οι κινητήρες των πυραύλων κρουζ που προαναφέραμε), γεγονός που καθιστά την λειτουργία τους πολύ πιο κοστοβόρα στην κατανάλωση καυσίμου. Οι κινητήρες turbojet για παράδειγμα μπορεί να είναι 20 με 30 φορές πιο οικονομικοί στην κατανάλωση καυσίμου από τους πυραυλοκινητήρες.
Γενικά οι κινητήρες που ρουφάνε τον αέρα από το περιβάλλον και δεν χρειάζονται να μεταφέρουν δικά τους οξειδωτικά σώματα είναι συνολικά καλύτερες για επιλογές διότι επιδεικνύουν συνήθως μεγαλύτερο βεληνεκές με βαρύτερο ωφέλιμο φορτίο κλπ. Δεδομένων όλων αυτών ένας πραγματικά υπερ-υπερηχητικός πύραυλος μπορεί να λειτουργήσει σωστά μόνο με κινητήρα scramjet, όχι με πυραυλοκινητήρες.
ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΕΠΙΣΗΣ
Οι Ρώσοι θα αναγεννήσουν τον σοβιετικό υπερ-υπερηχητικό πύραυλο Kh-90; Θα φτάνει το Παρίσι από την Μόσχα (Εικόνες)
Άλλα Ζητήματα με τους Υπερ-Υπερηχητικούς Πυραύλους
Το ζήτημα της δημιουργίας ενός αξιόπιστου κινητήρα scramjet δεν είναι όμως η μόνη πρόκληση που αντιμετωπίζει μία ομάδα μηχανικών κατά την ανάπτυξη ενός υπερ-υπερηχητικού όπλου. Δυστυχώς για αυτήν έχει να ανησυχήσει και για άλλα θέματα, όπως το γεγονός ότι ένας υπερ-υπερηχητικός πύραυλος ταξιδεύει τόσο γρήγορα που συμπιέζει τα μόρια του αέρα γύρω του μετατρέποντάς τα σε πλάσμα. Έτσι ο πύραυλος είναι ορατός σε εχθρικούς αισθητήρες, γεγονός που μειώνει την αποτελεσματικότητά του. Δεύτερον, επειδή πετάει τόσο γρήγορα ένας υπερ-υπερηχητικός πύραυλος δεν μπορεί να επικοινωνήσει με το κέντρο ελέγχου του, επειδή το πλάσμα γύρω του μπλοκάρει τα ραδιοσήματα. Έτσι είναι τελείως τυφλός, αφού δεν διαθέτει κανέναν αισθητήρα. Αν διέθετε π.χ. κάποιον υπέρυθρο αισθητήρα αυτός θα έλιωνε από την υψηλή ταχύτητα.
Και είπαμε θα «έλιωνε» επειδή η θερμοκρασία που θα αποκτούσε ο πύραυλος σε τέτοιες ταχύτητες θα ήταν εξωφρενικά υψηλή, δημιουργώντας ακόμη έναν πονοκέφαλο στους επιστήμονες. Τόσο υψηλή που μπορεί να λιώσει ακόμη και ο πύραυλος. Μία λύση είναι να θωρακιστεί η άτρακτος με διπλά τοιχώματα έτσι ώστε να μην λιώσει από τους 1.700 βαθμούς Κελσίου, ωστόσο η αποτελεσματικότερη λύση είναι να πετάνε αυτοί οι πύραυλοι σε υψηλό υψόμετρο περίπου 65 με 130 χιλιάδων ποδιών για να μην καίγονται.
Άρα Ποιο το Νόημα Ύπαρξής τους;
Όταν όμως πλησιάζουν την επιφάνεια της Γης για να χτυπήσουν τον στόχο τους, η υψηλή θερμοκρασία αναγκάζει τους υπερ-υπερηχητικούς πυραύλους να μειώσουν ταχύτητα, περίπου στα 3 μαχ. Σε τέτοια ταχύτητα όμως ο κινητήρας scramjet δεν μπορεί να λειτουργήσει, για αυτό και το όπλο κινείται χωρίς ώθηση, όπως ένας βαλλιστικός πύραυλος. Άρα ποιο είναι το νόημα χρήσης τους αφού δεν μπορούν να ταξιδέψουν με υπερ-υπερηχητική ταχύτητα κατά το τερματικό στάδιο της πτήσης, δηλαδή πριν πλήξουν τον στόχο;
Αν και οι υπερ-υπερηχητικοί πύραυλοι έχουν μεγαλύτερη ευελιξία και μπορούν να πραγματοποιήσουν ελιγμούς κατά το τερματικό στάδιο της πτήσης τους (σε αντίθεση με τους βαλλιστικούς), πράγματι πολλοί θεωρούν ότι αυτά τα όπλα δεν έχουν σημαντικό λόγο ύπαρξης για αυτό και χαρακτηρίζουν υπερβολικούς όσους τα αποθεώνουν. Φαίνεται πως το χρησιμότερο χαρακτηριστικό τους είναι το γεγονός πως ταξιδεύουν ταχύτατα κατά την αρχή και το μέσο της πτήσης τους, γεγονός που αφήνει ελάχιστο χρόνο αντίδρασης στον εχθρό. Στο τελικό στάδιο όμως τα όπλα είναι πολύ πιο ευάλωτα αφού ταξιδεύουν με υπερηχητική και όχι με υπερ-υπερηχητική ταχύτητα.
