Här är vad vi vet om Rysslands Hypersonic Waverider Weapon

Varningar om ett ryskt hypersoniskt vapen som USA inte kan försvara sig mot kan ha fått dig att köra för bombskyddet förra veckan. Men vad är exakt detta vapen och hur fungerar det?

Rysslands president Vladimir Putin tillkännagav först det hypersoniska vapnet, kodnamnet Avangard, i ett tal i mars. Förra veckan berättade amerikanska underrättelseskällor till CNBC att vapnet har testats framgångsrikt ett antal gånger och kan vara i drift senast 2020.

Ryssarna har släppt några konkreta detaljer om vapnet, men utifrån den tillgängliga informationen verkar det som om vapnet är ett så kallad hypersonic glidfordon, sa Thomas Juliano, biträdande professor i flyg- och rymdteknik vid University of Notre Dame som är specialiserad på hypersonic flyg.

Putin har hävdat att fordonet kan nå hastigheter på Mach 20 - eller 20 gånger ljudets hastighet - och kan undvika dagens amerikanska missilförsvar. Bekymmerligt kan fordonet förmodligen bära ett kärnvapenhuvud, enligt underrättelseskällorna. [7 tekniker som förvandlade krigföring]

I stället för att generera sin egen kraft för att uppnå hypersoniska hastigheter, fångar glidfordonet en åktur på toppen av en interkontinental ballistisk missil (ICBM). Vanligtvis flyger dessa raketer till rymden på en bågformig bana innan de släpper stridsspetsar nära toppen av parabolen, och dessa stridsspetsar faller tillbaka ner på målet med hypersoniska hastigheter under tyngdkraften.

I stället för att falla tillbaka till jorden, återvänder Avangard dock atmosfären i en vinkel och dess aerodynamiska form genererar hiss som låter den glida ner i hypersoniska hastigheter, säger Juliano, som låter den färdas längre och manövrera när den går ner.

Hyperteknik

Fordonet verkar följa en design som kallas "waverider", sade Juliano. Waveriders är hypersonflygplan som har kilformade körkroppar speciellt utformade för att generera hiss genom att surfa på chockvågen som genereras när det egna flygplanet slår i luften med hög hastighet.

Detta är viktigt i högre höjder, där lufttätheten är låg, vilket gör det svårt att generera hiss med konventionella vingkonstruktioner. Och eftersom det inte behöver stora vingar är fordonet mer strömlinjeformat, och den reducerade dragkraften gör att den kan behålla sin hastighet på mycket längre avstånd, sade Juliano.

Att bygga ett fordon som tål hypersonhastigheter och temperaturerna de genererar är ingen enkel prestation, sade Juliano. Men designen som ryssarna har valt att kringgå en av de största utmaningarna: framdrivning. [Foton: Hypersonic Jet kunde flyga 10 gånger ljudets hastighet]

"Att utforma ett framgångsrikt framdrivningssystem vid Mach 10 eller högre är oerhört utmanande," sade han. "Genom att sätta glideren ovanpå en ICBM undviker du behovet av att designa en framgångsrik hypersonisk luftandningsmotor."

Att styra ett fordon i så höga hastigheter är dock fortfarande oerhört svårt. Ryssarna hävdar att Avangard är mycket manövrerbart, och baserat på datorgenererad video som ingår i Putins adress verkar det ha flera klaffar som liknar de aerofoils som används av flygplan för att byta riktning.

Att justera aerofoils med hypersonic hastigheter är inte en triviell uppgift, eftersom chockvågen kan ha komplexa interaktioner med luften som strömmar över fordonets ytor, vilket resulterar i "olinjärt" beteende, sade Juliano.

Det betyder att små justeringar kan ha stora effekter, vilket gör det mycket svårt att beräkna hur mycket man ska flytta en klaff eller aerofoil. "Det måste vara exakt, det måste fungera snabbt och det är en mycket svårare miljö att förutsäga," sade han.

Trots detta anser Juliano att de ryska påståenden är trovärda, eftersom tekniken har utvecklats länge. USA testade sin egen version, kallad Hypersonic Technology Vehicle 2, 2010 och 2011, men båda flygningarna var misslyckanden. Och Kina har också ett experimentellt system, kodnamn DF-ZF.

Vad är det för?

Ryska ansträngningar för att utveckla hypersonic glidfordon syftar uttryckligen till att undvika amerikanska missilförsvar, säger Pavel Podvig, en oberoende analytiker som är specialiserad på Rysslands kärnvapenarsenal. [Kan USA stoppa kärnvapen?]

Nuvarande amerikanska försvar är utformade för att ta ut konventionella stridsspetsar från ICBM på förutsägbara ballistiska banor medan de fortfarande är i rymden; dessa försvar är inte väl lämpade för att avlyssna vapen som kommer in på en höghastighetsglid i atmosfären, sade Podvig. Och till skillnad från traditionella stridsspetsar kommer fordonen att kunna manövrera sig runt försvar.

Men Podvig sa att det inte är klart om vapnen verkligen ger användbar ytterligare militär kapacitet. "Det har beskrivits som ett vapen på jakt efter ett uppdrag", berättade han. "Min uppgift är att du egentligen inte behöver den här typen av förmåga. Det förändras inte riktigt mycket när det gäller förmågan att nå mål."

Podvig påpekade att ICBM som bar Avangard under testningen, SS-19, normalt har sex konventionella stridshuvuden. Om målet är att motverka missilförsvar, skulle det vara lika lätt att överväldiga dem med ett större antal standardstridshuvuden, sade han.

Men sådana vapen kan föda farlig osäkerhet, sade Podvig, eftersom de inte omfattas av vapenkontrollfördrag som New START, som kräver att länderna rapporterar antalet, typen och platsen för kärnkraftsförmåga vapen som ICBM. Dessutom är kapaciteten och användningen av hypersonflygplan fortfarande oklara.

"Dessa system skapar större risker för felberäkning," sade Podvig, "och det är inte klart om vi effektivt kan hantera dessa risker."

I ett försök att minska en del av den osäkerheten, överväger Pentagon enligt uppgift att utrymme-baserade sensorer att upptäcka hypersoniska vapen, enligt Space News. Tillvägagångssättet skulle kräva en kostsam konstellation av satelliter, men skulle vara bättre på att upptäcka vapen som glider i den övre atmosfären och kunde också se längre än landbaserade system begränsade av horisonten.

Podvig säger att ett ordentligt utformat system av denna typ borde kunna upptäcka hypersoniska vapen under flygning, men det är inte klart att det skulle göra det lättare att fånga så snabba och manövrerbara fordon.

Ursprungligen publicerad den .