Mají opravdu Rusové hypersonický bojový modul Avangard?

Dne 1. března 2018 prezident Putin představil zástupcům ruského parlamentu a občanům skupinu zbraňových systémů, jež má Rusku zaručit udržení parity ve vztahu k jaderným silám Spojených států.

 

 

Prozatím nejvíce publikovanými systémy jsou hypersonické zbraně – raketa vzduch-země Kinžal, projekt atmosferického návratového objektu Avangard a s ním související vývoj těžké mezikontinentální balistické rakety (ICBM) RS-28 Sarmat, někdy nazývané jako „Satan 2”.

 

V čem má spočívat vyjímečnost těchto zbraňových systémů, překonávající údajně všechny současné prostředky protiraketové obrany? Putin ve své prezentaci uvedl: „Je to úžasná podívaná sledovat zářící objekty na obloze pohybující se v bublině hypersonickou rychlostí.”

 

V případě bojového objektu Avangard je cílem mimo jiné zploštit dráhu letu bojové hlavice (po oddělení od nosného stupně rakety), což ztíží odhalení objektu radiolokátorem nepřítele a pomocí (dále rozepsaných) unikátních fyzikálních jevů ztíží nebo dokonce znemožní navádění interceptorů pomocí radiolokátorů nebo elektrooptických senzorů.  

 

Fyzikální podstatou pro výše uvedené zbraňové systémy je využití unikátního fyzikálního jevu, jak naznačil ve své výše uvedené citaci Putin, při pohybu tělesa v zemské atmosféře, v daném případě v mezivrstvě atmosféry 50 až 100 km nad zemským povrchem. Tento jev nastane při zpomalení letícího tělesa (počáteční rychlost raket vstupující do atmosféry je až Mach 28) vlivem odporu atmosféry.
 

V této mezivrstvě dochází ke shoření všech objektů, jež nekontrolovatelně vlivem gravitace vstoupí do atmosféry. Ostatně díky tomu je Země ušetřena nálety meteoritů.
 

Řešení problematiky pohybu v této oblasti vrstev atmosféry bylo součástí rozsáhlých vědeckých výzkumů jak ruské, tak americké kosmonautiky od 50. let. Výzkum řešil způsob brzdění, materiály a tvary návratových modulů kosmonautů.

 

Vizualizace bojového působení objektu Avangard.

 

V roce 1958 byl veřejně publikován objev řešící poruchy tekutiny při pohybu velmi rychlého tělesa. Při velmi rychlém pohybu se vytváří mezera mezi čelem tělesa a tekutinou. Stejným způsobem se chová i vzduch. Na tomto principu bylo ukázáno, že čím větší odpor těleso pohybem vytváří, tím menší je pak jeho tepelné zatížení. Velikost odporu je tedy dána tvarem čela a rychlostí objektu.   
 

Čím tupější je tvar, tak vzduch působí jako vzduchový polštář a vytváří rázovou vlnu, která vstřebává tepelnou energii. Tato je odvedena mimo povrch tělesa a poté se rozptýlí do atmosféry.

 

Balistické hlavice však nevyžadují toto zpomalení. U raket s dostřelem cca do 2000 km byl problém řešen keramickým stíněním hlavic, u prvních ICBM s doletem až 12 000 km (tedy s větší vstupní rychlostí do atmosféry) toto již bylo řešeno tupým tvarem přední části rakety s tepelnou ochranou.

 

Při dosažení určité teploty rázové vlny nastává jev, kdy je vzduch ionizován a chemicky se rozkládá. K dosažení ionizace a chemického rozkladu je tedy potřeba určitého čelního tvaru pohybujícího se tělesa, dále dosažení potřebné rychlosti v určitém rozpětí hustoty zemské atmosféry, ale i tvaru trajektorie vstupu do dané vrstvy.

 

Doprovodným jevem k ionizaci, je pak tepelné radiační záření. Jak si uvedeme dále, vytvoření co největšího ionizovaného oblaku vzduchu je pro hypersonické zbraně žádanou schopností.

 

Americké návratové těleso Mk.6 s tupým tvarem špičky z ICBM Titan-2 / Public Domain
 

Každý si vybaví, že při návratu modulu kosmické lodi na zem je po určitou dobu přerušeno radiové spojení s posádkou. To je přesně ten požadovaný prostor v mezivrstvě, v kterém se mají pohybovat hlavice (bojové objekty). Rozpětí tohoto prostoru není pevně dáno, existuje spousta matematických modelů pro různé typy vzduchu, postup řešení je dán systémem výpočet-ověření.
 

Současná protiraketová obrana je postavena na tzv. interceptorech nebo raketách se střepinovým účinkem hlavic. V obou případech je použit radiolokační systém navedení, u interceptoru v konečné fázi i infračervené koncové navedení. Bojový objekt v určité fázi letu bude ale tvořit stopu ionizovaného vzduchu, včetně tepelné. Při horizontálním pohybu objektu, jako v případě objektu Avangard, tato stopa může mít délku i několik set metrů. Bodové zasažení interceptorem se pak jeví jako vysoce nepravděpodobné jednoduše proto, že radilokátory a elektrooptické senzory nebudou schopné objekt v oblaku ionizovaného vzduchu přesně zaměřit.  

 

Protiraketovou obranu je pak nutné řešit mimo prostor, v kterém lze ionizaci vzduchu vytvářet.

 

Různé tvary velmi rychlých návratových objektů a jejich vliv na proudění tekutiny, resp. vzduchu. / Public Domain

 

Technické řešení bojového objektu Avangard se musí vypořádat zejména s následujícími požadavky:

 - Před dosažením výšky zhruba 100 km nad zemským povrchem stabilizovat požadovanou trajektorii letu, případně provést její korekci. Potřebuji-li dosáhnout rychlosti 6-10 M v mezivrstvě atmosféry, pak i úpravu rychlosti letu;

 - V mezivrstvě atmosféry je třeba počítat s vysokým rozptylem hustoty, na každých 5 km klesá hustota zhruba na polovinu;

 - Bude třeba se vyrovnat s vysokým ohřevem, až erozí části konstrukce;

 - Z hlediska stability letu je třeba řešit rychlou změnu těžiště objektu (úbytek pohonných hmot);

 - Výše uvedené, mimo jiné, má tedy zásadní vliv na prudké aerodynamické změny pro namáhání řídících prvků letu (odklápěcí plochy, apod.);

 - Je otázkou, v které fázi letu je zažehnut letový motor objektu, jaký má typ pohonné hmoty, u varianty s tuhou pohonnou hmotou nejde provádět regulace tahu motoru

 - Systém navádění při letu objektu s rázovou vlnou může být pouze inerciální (signál skrze rázovou vlnu neprojde), na konečné fázi letu je třeba provést korekci parametrů trajektorie;

 - Potřebuje-li objekt manévrovat, pak musí být použit systém kormidel toku plynů motoru

 - V hustých vrstvách atmosféry pak musí rychlost poklesnout na Mach 2-3, jinak se objekt rozpadne;

 - Čelo objektu lze „upravit" ve tvar tzv. scramjet (ostré hrany), pak je ale opět problém s dosažením rázové vlny v mezivrstvě;
 

Mimo jiné se výzkum pro pohyb objektů v mezivrstvě zaměřil i na to, jak obejít Smlouvu o zákazu rozmístění jaderných zbraní v kosmu z roku 1967. Již od 60. let se zkoumala možnost provedení částečného orbitálního úderu, neboli dosažení suborbitálního kosmického letu, kde výška je ohraničena do 100 km od zemského povrchu.

 

V současnosti představovaný bojový objekt Avangard, je vyústěním projektů vývoje a hledání konstrukčních řešení bojových modulů, jako byl Ju-71, 15F178 a 4202. V otevřených zdrojích lze nalézt spoustu údajů, je však otázkou, které z nich jsou věrohodné. Například v říjnu 2016 bylo publikováno, že objekt 4202 byl úspěšně otestován na ICBM UR-100N a dosáhl rychlosti letu Mach 6.

 

Prozatím nejčerstvější údaj o modulu Avangard je z 20. 3. 2018, kdy ruská tisková agentura TASS informovala, že první nasazení bude na Ukrajině vyrobených střelách ICBM UR-100N UTTX (SS-19 mod.3 Stiletto v kódou NATO) a to již v průběhu několika let. Ve výzbroji ruské armády se v současnosti nachází 30 ks ukrajinských střel dodaných začátkem roku 2000, u kterých je možnost prodloužit jejich životnost až do roku 2030. Později mají být objekty Avangard umístěny na ICBM Sarmat.

 

Objekt 4202- 15JU71 předpokládaný tvar a ústrojí. / Public Domain

  

Z technických dat této rakety pak můžeme odvodit tyto parametry pro „Avangard”:

 - Hmotnost hlavice rakety nepřevýší 4350 kg, obsahuje jeden řízený bojový objekt „UBB" (jiné otevřené zdroje uvádí 3 ks bojových objektů v hlavici);

 - Bojový objekt je pak uložen v hlavici, jejíž délka je do 3 m (údaj je asi podhodnocen);

 - Dle TASS mocnost bojového objektu je „více než 2 Mt".
 

Dále agentura TASS uvedla, že dle velitele Ruských vojsk strategického určení Sergeje Karakajeva, byly zkoušky „Avangardu” úspěšně ukončeny.

„Avangard je komplex strategického určení, který se skládá z balistické rakety R-100N UR-100N UTTX a hypersonického okřídleného bojového bloku [dle veřejných zdrojů zkoušky probíhaly od 2004 – pozn. red.]. Bojový blok je schopen letu v hustých vrstvách atmosféry hypersonickou rychlostí s manévrem jak v kursu, tak výšce a se schopností překonat jakoukoli protiraketovou obranu,” stojí v tiskové zprávě TASS s tím, že celý komplex má být zaveden do výzbroje v roce 2019.

 

V tuto chvíli tedy můžeme předpokládat, že podle vyjádření velitele Ruských strategických sil Karakajeva, Rusové pravděpodobně disponují a úspěšně ukončili testy řízeného bojového objektu.

 

V otevřených zdrojích lze nalézt spoustu schematických vyobrazení tvaru a konstrukčního uspořádání obejktu Avangard (resp. objektu 4202), včetně odkazů na jeho jediný, veřejností údajně pozorovaný a zachycený let 25. října 2016 v oblasti Kura na Kamčatce, provázený ionizovaným efektem. 

 

Autor: Karel Cimala prošel studiem „raketová technika a pozemní příslušenství“ a pak studiem „logistiky“, dříve  „materiálně technickým zabezpečením vševojskové armády“. Z aktivní vojenské službu pan Cimala odešel v roce 1990 jako hlavní inženýr raketové brigády v Rokycanech.   

 

Zdroje: Wiki, Wiki, TASS, TASS