موشک هایپرسونیک کابوس رادارها و سیستم‌های پدافندی

غزال زیاری– از زمانی که اولین موشک Nazi V-۲ در سال ۱۹۴۴ در شهر لندن به زمین خورد، بهترین راهکار برای تشخیص موشک‌ها، استفاده از رادار تعیین شد. در واقع بدون بهره‌گیری از این پرتوهای نامرئی که بی‌وقفه مشغول اسکن کردن آسمان هستند، شاید نسل بشر منقرض شود! در حقیقت آنچه مانع از کشیدن ماشه سلاح هسته‌ای در دوران جنگ سرد شد، اطمینان از این موضوع بود که اولین حمله دشمن توسط رادارها تشخیص داده شده و سریعا تلافی خواهد شد.

اما اگر رادار نتواند موشکی را شناسایی کند، چه می‌شود؟

ظهور موشک‌های هایپرسونیک (که با سرعت ۵ ماخ معادل ۶۱۰۰ کیلومتر در ساعت به بالا) حرکت می‌کنند، تهدیدی جدی برای سیستم‌های بازدارنده بین‌المللی یعنی رادارهاست که از سال ۱۹۴۵ تا به امروز جهان را از بروز جنگ‌های بزرگ به دور نگاه داشته‌اند. موشک‌های هایپرسونیک آنقدر سریع هستند که تقریبا غیرممکن است بتوان با بهره‌گیری از تکنولوژی روز دنیا آنها را سرنگون کرد.

این‌طور به نظر می‌رسد که یک ویژگی عجیب و غریب فیزیکی، این موشک‌های هایپرسونیک را از دید رادارها پنهان کرده تا نتوانند حتی قبل از برخورد موشک، آن را شناسایی کنند. با در نظر داشتن این موضوع که این سلاح‌ها می‌توانند به‌صورت بالقوه یک حمله غافلگیر کننده برای رهبران سیاسی یا زرادخانه‌های هسته‌ای حریف باشند، این موضوع اهمیت به مراتب بیشتری پیدا می‌کند.

این روزها ولادیمیر پوتین، رهبر سیاسی روسیه، موشک‌های هایپرسونیک را “سلاح‌های شگفت‌انگیز” نامیده؛ البته باید در نظر داشت که این موشک‌ها چندان در نبردهای واقعی تست نشده‌اند و سوالات زیادی در مورد طراحی و توانایی‌های آنها وجود دارد. آیا واقعا موشک‌های هایپرسونیک از دید رادارها پنهان می‌مانند؟

یان بوید، متخصص هایپرسونیک و مدیر مرکز ابتکارات امنیت ملی دانشگاه کلورادو دراین باره گفته:« بحث رادارها، بحث پیچیده‌ای است.»

سوپ الکترونی و خاموشی رادارها

در بطن این مشکل، پدیده‌ای وجود دارد که به دوران رقابت فضایی در دهه ۱۹۶۰ برمی‌گردد. زمانی که فضاپیماهایی مثل کپسول آپولو یا شاتل فضایی به زمین باز می‌گشتند، برای چند دقیقه حساس و سرنوشت‌ساز، ارتباط رادیویی با این فضاپیماها قطع و غیرممکن می‌شد. به این خاطر که فضاپیما با چنان سرعت بالایی در حال عبور از اتمسفر و حرکت به سمت زمین بود که گرمای خیلی شدیدی ایجاد می‌کرد.

برای درک این سرعت بالا، از کپسول اوریون ناسا مثال می‌زنیم که در دسامبر سال ۲۰۲۲ به کره زمین بازگشت و با سرعت ۳۲ ماخ، یعنی ۴۰.۲۰۰ کیلومتر بر ساعت وارد جو زمین شد.

در چنین سرعت‌های بالایی، اصطکاک بین فضاپیما و جو باعث از هم پاشیدن مولکول‌های هوا شده و همین موضوع، فضاپیما را در غلافی از پلاسما قرار می‌دهد. طبق گفته مرکز پلاسما و همجوشی MIT، “پلاسما، حالت چهارم ماده است که نوعی همراهی جامد، مایع و گاز است. دقیقا مثل زمانی که مایعی می‌جوشد و با افزودن انرژی تبدیل به گاز می‌شود، گرم کردن یک گاز هم باعث ایجاد پلاسما شده که شبیه سوپی از ذرات با بار مثبت (یون‌ها) و بار منفی (الکترون‌ها)است.

طبق توضیح بخش تشخیص هایپرسونیک نیروی دریایی آمریکا:” این سوپ الکترونی، می‌تواند باعث مسدود شدن رادار شود. غلاف پلاسما در اطراف فضاپیما، امواج رادیویی را جذب می‌کند و در نتیجه این فضاپیما برای سیستم‌های رادار نامرئی خواهد شد.»

نکته جالب اینجاست که همین غلاف پلاسمایی، گرمای بسیار زیادی را تولید می‌کند و حالا سنسورهای مادون قرمز می‌توانند اجسام داغ را تشخیص دهند. طبق توضیح نیروی دریایی آمریکا:”مخروط و لبه‌های جلویی شی پرنده، به دمای خیلی بالایی در حدود ۱۶۵۰ تا ۲۷۵۰ درجه سانتی‌گراد می‌رسد و این دمای خیلی بالا، یک نشانه حرارتی بسیار قوی مادون قرمز را ایجاد کرده و باعث افزایش علائم قابل شناسایی آن می‌شود.»

سرعتی که رادار به گرد پایش نمی‌رسد

اما در بحث تشخیص موشک‌های هایپرسونیک توسط رادار، باید ببینیم که بحث کدام موشک هایپرسونیک مطرح است؟

موشک‌های هایپرسونیک کروز با بهره‌گیری از یک موشک تقویت‌کننده و بعد از آنکه یک موتور اسکرم جت قدرتمند، سلاح را به سرعتی تا حدود ۹ ماخ (۱۱هزار کیلومتر برساعت) می‌رسانند و تا ارتفاع تقریبا ۳۰.۵۰۰ متری بالا می‌روند. اینها عموما سلاح‌های تاکتیکی هستند (مثل موشک ضدکشتی Zircon روسیه و موشک‌های کروز حمله هایپرسونیک آمریکا که می‌تواند یک ناوهواپیمابر یا یک پست فرماندهی را هدف قرار دهد).

روسیه با استفاده از چند موشک Kh-۴۷M۲ Kinzhals (که نوعی موشک بالستیک زمینی اسکندر است که از هواپیما پرتاب شد) ، در حمله به زیرساخت‌های اوکراین، تبدیل به اولین کشوری شد که در یک جنگ از موشک‌های هایپرسونیک بهره برد.

بوید ادامه داد:« سریع‌ترین موشک‌های هایپرسونیک می‌توانند پلاسمای کافی را برای نامرئی شدن توسط رادارها ایجاد کنند. موشک‌های کروز اسکرم جت واقعا سریع هستند و انرژی زیادی را ایجاد می‌کنند ولی آنقدر سرعت ندارند که بتوانند به اندازه کافی ذرات باردار را در اطراف خود ایجاد کنند.» اما یک بوست گلاید با سرعت ۲۵ ماخ یک غلاف پلاسمایی ضدرادار تولید می‌کند. البته ورود به اتمسفر با چنین سرعتی، مشکلات دیگری مثل گرم شدن بیش از حد و ناپایداری ایرودینامیکی را به همراه خواهد داشت.

عوامل موثر بر تشکیل غلاف پلاسمایی

فاکتورهای متعدد دیگری نیز هستند که می‌توانند در تشکیل غلاف پلاسما موثر باشند؛ مثلا یک شی صاف، پلاسمای بیشتری را در مقایسه با شیئی باریک و موشک مانند ایجاد می‌کند. بوید گفته:« اگر یک موشک ۱۵ماخی را با یک کپسول ۱۵ ماخی مقایسه کنید، می‌بینید که کپسول‌ها پلاسمای بیشتری در مقایسه با موشک ایجاد می‌کنند و دلیلش هم فقط هندسه آن است.»

سرعت لازم برای پنهان شدن از رادارها چقدر است؟

پس یک موشک هایپرسونیک باید چه سرعتی داشته باشد تا بتواند خود را از رادارها پنهان کند؟ هیچ کسی در این باره اطمینان ندارد و یا دست‌کم صحبت نمی‌کند. بوید گفته:« بخشی از سوال درباره این سیستم‌های نظامی جدید این است که در چه نقطه‌ای بین سرعت ۵ ماخ و ۲۵ ماخ، پلاسمای کافی برای پنهان شدن از دست رادارها ایجاد می‌شود؟»

دیوید رایت، فیزیکدان و محقق مدعو آزمایشگاه امنیت هسته‌ای و سیاست‌گذاری MIT معتقد است که بحث تشخیص رادارهای هایپرسونیک ممکن است فراتر از اینها باشد. مثلا این نگرانی وجود دارد که موشک‌های هایپرسونیک بتوانند در یک نقطه کور رادار حرکت کنند. رادارهای مستقر روی زمین که برای تشخیص موشک‌هایی که از فضا وارد می‌شوند طراحی شده، به دلیل انحنای زمین، در اسکن اتمسفر بالایی که سلاح‌های هایپرسونیک در آن پرواز می‌کنند، با محدودیت‌هایی مواجه هستند. این امر، تشخیص دوربرد گلایدری که از ارتفاع ۴۰ کیلومتری در فضای بالایی اتمسفر به پرواز در می‌آید را سخت و پیچیده می‌کند.

بیشتر بخوانید:

در گزارش دفتر بودجه کنگره آمریکا در ژانویه ۲۰۲۳ تخمین زده شده که توانایی رادار به نحوی است که می تواند چنین شیئی را تا ۸۵۰ کیلومتر شناسایی کند. طبق گفته رایت:” اگر این شی با سرعت ۵ ماخ در حرکت باشد، برای شناسایی و ردیابی آن تقریبا ده دقیقه زمان نیاز است که این زمانی طولانی برای یک ترمینال دفاعی خواهد بود.»

آیا مادون قرمز کاربردی خواهد بود؟

در نگاه اول، ردیابی موشک‌های هایپرسونیک از طریق مادون قرمز، امیدوارکننده به نظر می‌رسید و دست کم با نحوه شناسایی ICBM آمریکا سازگار است.

از دهه ۱۹۶۰، آمریکا همواره به ماهواره‌های هشدار دهنده موشکی متکی بوده که می‌توانند ستون داغ خروجی اگزوز موشک‌ها را تشخیص دهند. امروزه آژانس توسعه فضایی (SDA)، یک آژانس نظامی فضایی زیر نظر نیروی فضایی آمریکا و آژانس دفاع موشکی این کشور (MDA)، امیدوارند تا بتوانند تشخیص موشک را بر پایه ایده “لایه ردیابی” انجام دهند. این شبکه طبقه‌بندی شده از ده‌ها ماهواره کوچک و حساس به مادون قرمز تشکیل شده که در لایه‌های پایینی مدار زمین قرار می‌گیرند و قادر به تشخیص موشک‌های بالستیک، کروز و هایپرسونیک خواهند بود.

نیروی دریایی آمریکا نیز با نصب سنسورهای مادون قرمز برروی هواپیماها و پهپادها در حال بررسی گزینه‌ای متفاوت برای تشخیص موشک‌های ضدکشتی هایپرسونیک است؛ چرا که موشک‌ها از مرحله پرواز تا فرود، پروازی طولانی را انجام می‌دهند.

گرمای تولید شده توسط اشیای هایپرسونیک، با قابلیت‌های ماهواره‌ای هشداردهنده موشکی موجود مطابقت دارد. بوید گفته:« مشخص شده که اینها در همان بخش مادون قرمز از طیف مورد استفاده در پرتاب اولیه موشک هستند.»

البته سوال اصلی اینجاست که آیا موشک‌های هایپرسونیک، گرمای کافی برای شناسایی شدن در شرایطی که گرمای پس زمینه زمین نیز وجود دارد تولید می‌کنند؟

ماهواره‌ها قادر به تشخیص گرمای ناشی از تقویت‌کننده‌های موشکی و آتش سوزی‌های جنگل‌ها هستند ولی طبق گفته یک مقام ارشد دفاعی آمریکا در سال ۲۰۱۸، اهداف هایپرسونیک، ۱۰ تا ۲۰ برابر کم نورتر از اجسامی هستند که به طور معمول در مدار زمین توسط ماهواره‌ها ردیابی می‌شوند.

از همین رو، بوید معتقد است که ایده نیروی دریایی آمریکا برای شناسایی امواج فراصوت با بهره‌گیری از هواپیماها و پهپادهای مجهز به مادون قرمز، ایده بهتری خواهد بود. آنها به جای آنکه مانند ماهواره در بخش خارجی فضا قرار بگیرند، در اتمسفر فعالیت می‌کنند و به موشک نزدیکتر خواهند بود و در نتیجه سیگنال‌های مادون قرمز قوی‌تری خواهند داشت.

البته این موضوع، بحث‌های دیگری را به همراه خواهد داشت. مثلا اینکه منطقه تحت پوشش این حسگرهای ارتفاع پائین، چقدر خواهد بود؟ یا اینکه چند هواپیمای باسرنشین یا بدون سرنشین نیاز است تا بتوان ۲۴ ساعته و ۷ روز هفته، این پوشش‌دهی جهانی را ادامه داد؟

در اینجا این بحث مطرح می‌شود که مزایای این کار بیشتر است یا معایب آن؟ تنها مرحله اول این کار که نصب سیستم تشخیص موشک لایه‌ردیابی است، هزینه‌ای حداقل ۲.۵ میلیارد دلاری را می‌طلبد. اگر رادار نتواند موشک‌های هایپرسونیک را تشخیص دهد، چنین سرمایه‌گذاری‌ای زیر سوال خواهد رفت. ولی اگر رادار بتواند به خوبی کارش را انجام دهد، آن زمان دیگر تکنولوژی تشخیص مادون قرمز برای موشک‌های هایپرسونیک، یک تکنولوژی گران‌قیمت و پرهزینه لقب خواهد گرفت.

منبع: popularmechanics

۵۸۵۸