فناوری تسلیحات مافوق صوت چگونه کار می‌کند؟

موشک‌های مافوق صوت بسیار سریع هستند و همین موضوع این سلاح‌ها را غیرقابل شناسایی می‌کند.

کد خبر: ۱۲۷۵۴۴۴

تاریخ: ۲۵ بهمن ۱۴۰۰ - ۱۴:۵۰

به گزارش خبرگزاری دانا فناوری سلاح‌های مافوق صوت به بخش اصلی رقابت تسلیحاتی کشور‌ها در آمده است. در حال حاضر، آمریکا، چین و روسیه برای توسعه کارآمدترین موشک‌های مافوق صوت دوربرد با یکدیگر رقابت می‌کنند. گزارشی که اخیر منتشر شده نشان می‌دهد که کره شمالی هم یک موشک مافوق صوت را در ۵ ژانویه ۲۰۲۲ با موفقیت آزمایش کرده که دومین آزمایش گزارش شده این کشور از یک موشک مافوق صوت است.

دلیل اینکه کشور‌ها علاقه زیادی به فناوری موشک‌های مافوق صوت نشان می‌دهند این است که این سیستم‌های تسلیحاتی پیشرفته بدون اینکه توسط سیستم‌های دفاعی مانند رادار و سپر موشکی شناسایی شوند، قادر به حملات از راه دور هستند. علاوه بر این، موشک‌های مافوق صوت می‌توانند با سرعت بیش از ۳۸۵۰ مایل در ساعت حرکت کنند. این فناوری روی کاغذ بسیار امیدوارکننده به نظر می‌رسد، اما آیا دستیابی به سرعت مافوق صوت در واقعیت آسان است؟

هایپرسونیک به چه معناست؟

مافوق صوت به معنای «سرعت مازاد», در زمینه موشک ها به موشک‌هایی اطلاق می‌شود که می‌توانند مسافت‌های طولانی را در جو با سرعتی بیش از پنج برابر سرعت صوت یا سریعتر از ۵ ماخ طی کنند.

در آیرودینامیک، سرعت اجسام به طور کلی با توجه به سرعت صوت محاسبه می‌شود و پیشوند‌های مختلفی مانند sub، super، hyper برای محدوده‌های سرعت خاص استفاده می‌شود. سرعت صوت نسبت به محیطی که در آن در حال حرکت است و همینطور دمای محیط متغیر است؛ دما نیز به ارتفاع بستگی دارد. برای اهداف استاندارد، اگر ارتفاع را در سطح دریا در نظر بگیریم و دما را ۲۰ درجه سانتیگراد فرض کنیم، سرعت صوت حدود ۷۶۱ مایل در ساعت خواهد بود. این سرعت را سرعت محلی صوت یا ۱ ماخ می‌نامند. عدد ماخ نسبت سرعت به سرعت صوت است، بنابراین سرعت ۱۵۲۲ مایل در ساعت برابر ۲ است و سرعت آن ۲ ماخ نامیده می‌شود.

چه چیزی باعث می‌شود موشک‌های مافوق صوت اینقدر سریع باشند؟

به هر موشکی که بتواند با سرعتی بیشتر از ۵ ماخ (یا پنج برابر سرعت صوت) حرکت کند موشک مافوق صوت می‌گویند. به طور کلی دو نوع موشک مافوق صوت وجود دارد، یک موشک کروز مافوق صوت که در تمام طول پرواز خود توسط موتور‌ها کار می‌کند و یک موشک مافوق صوت بوستر گلاید که توسط راکت‌ها به سرعت‌های مافوق صوت می‌رسد و سپس در جو برای رسیدن به هدف خود می‌چرخد.

موشک‌های کروز مافوق صوت با موتور‌های ویژه اسکرم‌جت که هنوز در حال توسعه هستند نیرو می‌گیرند. اسکرم‌جت‌ها با سوزاندن سوخت در جریان هوا عمل می‌کنند که توسط حرکت رو به جلوی هواپیما فشرده می‌شود. برخلاف موتور‌های جت معمولی، اسکرم‌جت‌ها هیچ قطعه متحرکی ندارند. در حال حاضر، کشور‌هایی که موتور‌های اسکرام جت را آزمایش کرده‌اند شامل روسیه، آمریکا، هند و چین می‌شود.

گلایدر‌های مافوق صوت در بالای یک تقویت کننده موشک بالستیک یا یک سیستم موشکی کوتاه مدت قرار می‌گیرند و سرعت را تا ۲۰ ماخ افزایش می‌دهند. این نوع موشک‌های مافوق صوت بیشتر رایج هستند. گلایدر‌های تقویت کننده مافوق صوت DF-ZF چین و آوانگارد روسیه در حال حاضر مورد استفاده قرار می‌گیرند.

چرا ساخت سلاح‌های مافوق صوت اینقدر چالش برانگیز است؟

مدیریت کشش اتمسفر در طول ساخت یک سلاح مافوق صوت بسیار مهم است. در حالی که این موشک در هوا حرکت می‌کند، متناسب با سرعت خود با مقاومت روبرو می‌شود. این موضوع به ویژه در گلایدر‌ها مشکل ساز می‌شود.

این کشش اتمسفر می‌تواند دمای سطح موشک و هواپیما‌ها را افزایش دهد. این گرمایش می‌تواند در سرعت‌های مافوق صوت آنقدر شدید باشد که باعث یونیزه شدن هوای اطراف و واکنش شیمیایی شود. این هوای یونیزه شده می‌تواند سطح موشک را تخریب کند. علاوه بر این، جسمی که سریعتر از سرعت صوت پرواز می‌کند، لایه متحرکی از هوای متراکم ایجاد می‌کند که به عنوان موج ضربه‌ای شناخته می‌شود. در سرعت‌های مافوق صوت، این موج ضربه‌ای زاویه بسیار باریکی با جهت حرکت سلاح ایجاد می‌کند. این عوامل یکپارچگی سلاح را به خطر می‌اندازد و در نتیجه چالش‌های مهمی را برای طراحی موشک‌های مافوق صوت ایجاد می‌کند.

تاریخچه مختصری از موشک‌های مافوق صوت

پرواز اشیاء مصنوعی با سرعت مافوق صوت فناوری جدیدی نیست. در اواخر دهه ۱۹۳۰، مهندس اتریشی، یوگن سانگر و فیزیکدان آلمانی ایرن بردت، یک گلایدر مافوق صوت به نام Silbervogel طراحی کردند، اما هرگز به مرحله ساخت و تولید نرسید.

موشک دو مرحله‌ای بامپر، که آمریکایی‌ها در سال ۱۹۴۹ ساخته شده بود، برای مدت کوتاهی و قبل از منفجر شدن به سرعت مافوق صوت دست یافته بود. در سال ۱۹۵۹، آمریکا قرارداد طراحی گلایدر مافوق صوت Dyna-Soar را به بوئینگ اعطا کرد، اما در سال ۱۹۶۳ دولت این پروژه را به دلایل نامعلومی رها کرد. تحقیقات در مورد پرواز مافوق صوت ادامه یافت، اما از نظر فنی چالش برانگیز بود.

دو عامل اصلی که علاقه به موشک‌های مافوق صوت را برانگیخت سرعت و قدرت مانور آن‌ها بود. موشک‌های بالستیک بین قاره‌ای قادر به حرکت در سرعت‌های مافوق صوت هستند، اما یک مسیر قابل پیش بینی را دنبال می‌کنند و ردیابی و رهگیری آن‌ها آسان‌تر است. از سوی دیگر موشک‌های مافوق صوت در ارتفاعات پایین بسیار سریع نزدیک می‌شوند و بنابراین ردیابی آن‌ها بسیار دشوارتر و به همین دلیل خنثی کردن آن‌ها بسیار دشوار است.