Jahre nach dem Start befinden sich US-Hyperschallprogramme immer noch in der Entwicklung

AUFKOMMENDE TECHNOLOGIEN

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Es ist etwa acht Jahre her, im September 2015, als Berichte auftauchten, dass China eine Hochgeschwindigkeitsdrohne namens WZ-8 getestet hatte, die Hyperschallgeschwindigkeit erreichen sollte.

Dieses Ereignis war ein Wendepunkt für das Pentagon, das im Laufe der Jahrzehnte die Hyperschallforschung und -entwicklung der USA vernachlässigen ließ, während es den sogenannten globalen Krieg gegen den Terror führte.

Bald darauf behauptete Russland selbst, dass es Raketen mit Hyperschallgeschwindigkeit stationiert habe, die im Allgemeinen als mehr als Mach 5 definiert wird, aber über die zusätzliche Fähigkeit verfügt, zu manövrieren und der Verteidigung auszuweichen.

Die Erkenntnis, dass die beiden Konkurrenten aktiv an schnellen, manövrierfähigen Waffen interessiert waren, veranlasste das Verteidigungsministerium, seine eigenen Forschungs- und Entwicklungsprogramme innerhalb der Armee, der Marine, der Luftwaffe und der Defense Advanced Research Projects Agency neu zu starten.

Aber welche Fortschritte hat das US-Militär acht Jahre nach dem chinesischen Test bei der Entwicklung seiner eigenen Hyperschallwaffensysteme gemacht?

„Wir befinden uns in einem Wettlauf, ob wir es anerkennen oder nicht“, sagte Mark Lewis, Vorstandsvorsitzender des Purdue Applied Research Institute, bei einer Medienveranstaltung im Juni.

Laut dem im Februar veröffentlichten Bericht des Congressional Research Service „Hypersonic Weapons: Background and Issues for Congress“ hat sich das Verteidigungsministerium in den letzten Jahren auf zwei Ansätze konzentriert: Gleitfahrzeuge und Marschflugkörper.

Hyperschall-Boost-Glide-Raketen bestehen aus einem Raketenmotor, der die Rakete auf eine hohe Geschwindigkeit beschleunigt, und einem Gleitkörper, der einen Sprengkopf enthält. Sobald sich der Gleitkörper von der verbrauchten Rakete löst, nutzt er kinetische Energie sowie den durch seine Bewegung durch die Luft erzeugten Auftrieb, um mit hoher Geschwindigkeit durch die Atmosphäre zu gleiten und zu manövrieren, um sein Ziel zu treffen, heißt es in einer Beschreibung im Bericht „ US Hypersonic Weapons and Alternatives“, veröffentlicht vom Congressional Budget Office im Januar.

Ein Raketenverstärker beschleunigt eine Hyperschall-Marschflugkörper zunächst auf Geschwindigkeiten von annähernd Mach 4, steigert dann die Geschwindigkeit und hält sie während des gesamten Fluges aufrecht, indem sie ein Strahltriebwerk namens Überschall-Verbrennungs-Ramjet oder Scramjet verwendet, das sie auf Mach 5 bringen kann.

Hyperschallraketen werden auf drei Arten abgefeuert: aus der Luft über fliegende Flugzeuge, vom Boden über feste oder fahrzeuggestützte Trägerraketen und vom Meer aus über Überwasserschiffe oder U-Boote.

Die Armee schlägt vom Boden aus zu. In Zusammenarbeit mit der Marine entwickelt der Dienst die Langstrecken-Hyperschallwaffe.

Laut dem im März veröffentlichten Bericht des Congressional Research Service „The US Army's Long-Range Hypersonic Weapon“ handelt es sich bei der Waffe um eine bodengestützte Boost-Glide-Rakete, die mit einem Hyperschall-Gleitkörper und zugehöriger Transport-, Unterstützungs- und Feuerleitausrüstung ausgestattet ist.

Die Langstrecken-Hyperschallwaffe hat eine Reichweite von 1.725 Meilen und ist mit Hyperschallraketen bewaffnet, die „weit über 3.800 Meilen pro Stunde“ fliegen können, heißt es in dem Bericht.

Die Raketenkomponente – die von Lockheed Martin und Northrop Grumman entwickelt wird – dient als gemeinsamer zweistufiger Booster sowohl für die Langstrecken-Hyperschallwaffe als auch für das Hyperschallsystem der Marine, das sowohl von Überwasserschiffen als auch von U-Booten abgefeuert werden soll, heißt es in dem Bericht angegeben.

Trotz einer Reihe von Testverzögerungen scheint die Armee den Hyperschallprogrammen der anderen Dienste einen Schritt voraus zu sein und bleibt öffentlich bestrebt, ihren ersten einsatzbereiten Prototyp bis zum Ende des Geschäftsjahres 2023 in Betrieb zu nehmen, heißt es im Bericht des Congressional Research Service.

Letztendlich plant der Dienst, 5,3 Milliarden US-Dollar an früheren und geplanten Forschungs-, Entwicklungs-, Test- und Evaluierungsmitteln in das Langstrecken-Hyperschallwaffenprogramm zu investieren, heißt es im CBO-Bericht.

Das konventionelle Prompt-Strike-System der Marine ist eine Boost-Glide-Hyperschallwaffe, die einen zweistufigen Feststoffraketenmotor und einen gemeinsamen Hyperschall-Gleitkörper mit einem Projektilsprengkopf mit kinetischer Energie umfasst, so das Geschäftsjahr des Office of the Director, Operational Test & Evaluation Jahresbericht 2022 über das System. Es wird kinetische Energie anstelle von Sprengstoff verwenden, um seine Ziele zu zerstören.

Laut dem CRS-Bericht vom Februar kündigte das Verteidigungsministerium im Jahr 2018 an, dass die Marine die Entwicklung des gemeinsamen Hyperschall-Gleitkörpers für den streitkräfteübergreifenden Einsatz leiten werde.

Der Dienst verfügt derzeit über eine dreiphasige Beschaffungsstrategie zur Bereitstellung des Systems, die aus schnellem Prototyping, schnellem Einsatz und schließlichem Einsatz an Bord von U-Booten der Virginia-Klasse und Zerstörern der Zumwalt-Klasse besteht, heißt es in dem Test- und Bewertungsbericht.

Die Flugtests für das konventionelle Prompt-Strike-System begannen im Juni 2022, und die Marine hat bis zum Ende des Geschäftsjahres 2024 vier Testveranstaltungen geplant, nachdem eine „Fluganomalie“ die Datenerfassung während eines früheren Tests unterbrochen hatte, heißt es in dem Bericht. Die Marine plant, im Geschäftsjahr 2025 zum Schnelleinsatz an Bord des Zerstörers der Zumwalt-Klasse überzugehen und die ersten Einsatzfähigkeiten an Bord der U-Boote der Virginia-Klasse im Geschäftsjahr 2029 zu erreichen, heißt es in dem Bericht.

Das Programm baut außerdem eine unterirdische Testanlage, die es ermöglichen soll, zu sehen, wie sich die Rakete durch das Wasser bewegt, nachdem sie von einem U-Boot mit dem neu entwickelten konventionellen Prompt-Strike-Trägerraketenwerfer eingesetzt wurde, so Hintergrundinformationen des Programms, die von der Marine bereitgestellt wurden.

Darüber hinaus entwickelt die Marine die Offensive Anti-Surface War Increment 2, eine Rakete, die auch als Hypersonic Air-Launched oder HALO bekannt ist – ein Neustart im Jahr 2023, heißt es im Bericht des Congressional Research Service vom Februar. Obwohl nur wenige Details über das Programm öffentlich bekannt gegeben wurden, ist HALO wahrscheinlich mit dem F/A-18-Kampfflugzeug der Marine kompatibel. Das Congressional Budget Office zitierte Finanzierungsdokumente, aus denen hervorgeht, dass die Marine plant, die Raketen ab 2028 einzusetzen.

Die Forschungs-, Entwicklungs-, Test- und Evaluierungsfinanzierung des Dienstes für Conventional Prompt Strike wird voraussichtlich „mindestens“ 8,9 Milliarden US-Dollar erreichen, wobei „mindestens“ 444 Millionen US-Dollar in HALO fließen, erklärte das Congressional Budget Office.

Die Luftwaffe hatte mit ihren Hyperschall-Bemühungen zu kämpfen, insbesondere mit der luftgestützten Schnellreaktionswaffe und der konventionellen Hyperschall-Schlagwaffe. Letzteres kündigte der Dienst im Februar 2020 mit der Begründung, der Budgetdruck habe ihn gezwungen, sich zwischen den beiden Systemen zu entscheiden.

Die luftgestützte Waffe würde die Tactical Boost Glide-Technologie der DARPA nutzen, um einen Prototyp eines luftgestützten Hyperschall-Gleitfahrzeugs zu entwickeln, das mit Geschwindigkeiten zwischen Mach 6,5 und 8 fliegen könnte, heißt es im CRS-Bericht. Doch sein Schicksal sieht düster aus.

Andrew Hunter, stellvertretender Minister für Beschaffung, Technologie und Logistik der Luftwaffe, teilte den Gesetzgebern im März mit, dass die Luftwaffe derzeit nicht beabsichtige, die Waffe nach Abschluss des Prototyping-Programms weiter zu beschaffen.

Das vielversprechendste Programm des Dienstes – die Hypersonic Attack Cruise Missile – würde ebenfalls DARPA-Technologien integrieren, heißt es im CRS-Bericht.

Bei der Rakete, die im Geschäftsjahr 2022 der Öffentlichkeit vorgestellt wurde, handelt es sich um eine luftgestützte Hyperschallwaffe mit Scramjet-Antrieb, deren Design- und Planungsdetails größtenteils noch geheim sind. Sie ist kleiner als die luftgestützte Schnellreaktionswaffe, wobei der Bericht des Congressional Budget Office die Reichweite auf etwa 300 Meilen schätzt. Aus Budgetdokumenten der Luftwaffe geht hervor, dass das Marschflugkörperprogramm der Integration in den F-15E-Düsenjäger Priorität einräumen wird, um einen schnellen Einstieg in die Flugerprobung zu ermöglichen.

Die Luftwaffe plant, die Hypersonic Attack Cruise Missile bis zum Geschäftsjahr 2027 auszuliefern, heißt es in einer Servicemitteilung. Im Jahr 2022 vergab das Unternehmen einen Prototypenauftrag an Raytheon Missiles and Defense. Der Erfolg des Programms wird von einer angemessenen Finanzierung abhängen, wobei der Dienst im Geschäftsjahr 2023 317 Millionen US-Dollar beantragt, gegenüber 200 Millionen US-Dollar im Jahr 2022, heißt es im CRS-Bericht.

Das Programm wird in Haushaltsdokumenten weiter beschrieben und zielt darauf ab, eine schnelle und weitreichende Angriffsfähigkeit zu erreichen, basierend auf der Technologie, die im Rahmen des Hypersonic Air-Breathing Weapon Concept-Programms der DARPA entwickelt wurde, heißt es im Bericht des Congressional Budget Office.

Das Hypersonic Air-Breathing Weapon Concept ist eine gemeinsame Initiative der Air Force und einer von mehreren Beiträgen, die DARPA zum Hyperschall-Wettbewerb leistet. Laut einem Faktenblatt ist die Agentur bestrebt, „entscheidende Technologien zu entwickeln und zu demonstrieren, um eine effektive und erschwingliche luftgestützte Hyperschall-Marschflugrakete zu ermöglichen“. Das Programm führt Flugtests durch, um Technologien zu validieren, die fortschrittliche Luftfahrzeugkonfigurationen, Antriebe mit Kohlenwasserstoff-Scramjet-Antrieb, Ansätze zur Bewältigung thermischer Belastungen und erschwingliches Systemdesign umfassen.

DARPA testet außerdem weiterhin den Tactical Boost Glide, ein keilförmiges Hyperschallfahrzeug mit Mach 7-Plus-Flugfähigkeit, das „die Entwicklung und Demonstration von Technologien zur Ermöglichung zukünftiger luftgestützter Hyperschall-Boost-Glide-Systeme mit taktischer Reichweite zum Ziel hat“, so die Congressional Research Servicebericht sagte.

Darüber hinaus zielt das Operational Fires-Programm der Agentur darauf ab, die Tactical Boost Glide-Technologien zu nutzen, um ein bodengestütztes System zu entwickeln, das es „fortschrittlichen taktischen Waffen ermöglicht, moderne feindliche Luftverteidigungen zu durchdringen und kritische zeitkritische Ziele schnell und präzise anzugreifen“, heißt es in dem Bericht.

Laut Nigel Francis, CEO und Geschäftsführer des in Detroit ansässigen nationalen Fertigungsinnovationsinstituts LIFT, sind DARPA und die Dienste Akteure in einem viel größeren Team im Hyperschallwettlauf, und für den Sieg in einem globalen Wettbewerb sind Regierung, Industrie und Wissenschaft erforderlich.

„Meiner Meinung nach haben die USA die absolute Fähigkeit, die Welt anzuführen und immer an der Spitze der Welt zu stehen, wenn es um die Technologie geht“, sagte Francis.

Unter Verwendung einer Automobil-Analogie dachte er über die Harmonie von 40.000 Teilen nach, die für die Herstellung eines funktionsfähigen Automobils erforderlich sind.

„Wenn eine Schraube fehlt … kann das Produkt nicht an den Kunden versendet werden, weil es seinen Zweck nicht erfüllt“, sagte er. Für das, was er als das Puzzle der Entwicklung und Herstellung von Hyperschallwaffen bezeichnete, seien kleine und mittlere Unternehmen innerhalb der US-Grenzen „sehr wichtig“ für den Erfolg der Bemühungen des Verteidigungsministeriums, fügte er hinzu.

Die Entwicklung von Hyperschalltechnologien stellt die Industrie vor zahlreiche Herausforderungen. Redundanz in der Versorgungsbasis und die Möglichkeit, mit „sehr spezialisierter“ Technologie zu skalieren, seien unvermeidliche Rückschläge in einem so komplexen und spezialisierten Ökosystem, sagte Francis. Aber er macht sich keine Sorgen.

„Probleme findet man überall, wo man hinschaut“, sagte er. „Die Frage für mich ist, sind wir insgesamt in einer guten Position? Und sind wir unserer Konkurrenz voraus? Und die Antwort lautet auf beides Ja.“

Francis sagte, die Nation habe „einige unglaubliche Spieler in diesem Team [des Hyperschallprogramms]“, Personal, das er nicht für jemand anderen arbeiten lassen möchte. „Lassen wir sie einfach weitermachen und es wird wirklich gut herauskommen.“

Der Erfolg der Programme der Vereinigten Staaten und ihr Platz im Rennen bleiben im Verlauf der Tests und Feldeinsätze in den nächsten Jahren abzuwarten. Letztendlich komme es nicht darauf an, mit China und Russland Schritt zu halten, sagte der Abgeordnete Seth Moulton, D-Mass., ranghöchstes Mitglied des Unterausschusses für strategische Streitkräfte des Verteidigungsausschusses des Repräsentantenhauses.

„Es gibt viele Waffen, die unsere Gegner entwickeln, die wir nicht entwickeln“, sagte er während der Hyperschallanhörung des Unterausschusses im März. „Entscheidend ist, wie wir sie nutzen und nicht dem nachjagen, was unsere Gegner haben, nur weil sie es haben.“ NDClarification: Eine frühere Version dieser Geschichte enthielt eine ungenaue Definition von kinetischen Waffen.

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Ich bin mir nicht sicher, ob das Missverständnis hier auf Seiten des Autors oder des Herausgebers liegt, aber die Aussage „Eine Waffe mit kinetischer Energie ist nicht explosiv und bewegt sich mit Hyperschallgeschwindigkeit, um beim Aufprall Masse in Energie umzuwandeln.“ ist wirklich ziemlich beeindruckend falsch.