OPINIE - BUITENLAND
Hypersone wapensystemen
LKOL B.D. PATRICK BOLDER
China's grote sprong voorwaarts
In de zomer van 2021 werd door China met behulp van een booster-raket een hypersonic glide vehicle (HGV) gelanceerd. De raket voltooide een gedeeltelijke baan rond de aarde, zoals een booster-raket die een satelliet de ruimte in brengt. Na enige tijd verlegde het gelanceerde object zijn koers en ging weer terug richting de aarde. Later bleek deze lancering nog complexer te zijn dan eerdere Chinese experimenten, want de HGV lanceerde zelf nog een glide vehicle dat vervolgens een landing op het vliegveld Badanjilin in de Chinese autonome regio Binnen-Mongolië uitvoerde.
De officiële lezing van de Chinese autoriteiten was dat het hier ging om een proefneming voor commerciële ruimtereizen. Internationaal bestaat hier echter grote twijfel over. Het slagen van deze test kan worden beschouwd als een baanbrekende ontwikkeling van de Chinezen bij dit soort technologie. China lijkt hiermee het voortouw te hebben genomen bij de ontwikkeling van Fractional Orbital Bombardment Systems (FOBS). Nu er geleidelijk meer bekend wordt over de Chinese ontwikkelingen rond FOBS en hypersone wapensystemen is het moment daar om in te gaan op de huidige stand van zaken rond de ontwikkeling en de complexiteit van hypersone wapens.
De Chinese DF-17 (foto: Wikimedia)
De ontwikkeling van hypersone wapensystemen schematisch weergegeven (TNO)
De toenemende militarisering van het domein space
De eerste ruimterace begon al in de jaren vijftig van de vorige eeuw met de lancering van de Sputnik en eindigde met de maanlandingen in de jaren zestig en zeventig. In het huidige tijdsgewricht zien we niet alleen de opkomst van nieuwe technologie die de ruimte aanzienlijk toegankelijker heeft gemaakt, maar dat zodoende ook commerciële bedrijven als SpaceX, Blue Origin of Virgin Orbit kansen zien om de ruimte te gaan exploiteren. Daarnaast zien we stijgende belangstelling voor gebruik van space voor militaire doeleinden.
Initieel was het militaire gebruik van de ruimte beperkt tot spionage, maar door een toenemend aantal toepassingsmogelijkheden zijn satellieten welhaast onontbeerlijk geworden voor tal van militaire doeleinden, zoals bijvoorbeeld het stelsel van satellieten voor navigatie, GPS. Omdat deze satellieten onontbeerlijk zijn geworden voor militaire operaties zijn ze zelf een target geworden en dat heeft geleid tot de ontwikkeling van antisatellietwapens. Gelet op de toenemende competitie in het domein ruimte, met name door de Verenigde Staten (VS), Rusland en China, die miljarden uitgeven aan de ontwikkeling van ruimtewapens, is het vanzelfsprekend dat de NAVO in december 2019 de ruimte heeft aangemerkt als een militair domein, daarbij op de voet gevolgd door de EU met haar Strategic Compass.
Ontwikkeling van FOBS
De eerste FOBS, de SS-9 Scarp, was een door de Sovjet-Unie ontwikkeld wapensysteem om de internationale verdragen, die het stationeren van massavernietigingswapens in de ruimte verboden, te omzeilen. Volgens de Sovjet-redenering zou FOBS niet onder de bepalingen van dit verdrag vallen. Een andere reden was de zoektocht van de Sovjet-Unie naar een manier om het Amerikaanse Ballistic Missile Early Warning System (BMEWS) te ontwijken. Sovjet-ICBM’s met een noordelijke aanvliegroute naar de VS zouden door de BMEWS-radarpost bijtijds worden opgemerkt, zodat een inslag op Amerikaanse bodem voorkomen zou kunnen worden. Al vanaf 1962 waren de Sovjets begonnen met de ontwikkeling van een systeem om de VS vanuit hun blinde hoek, het zuidelijk halfrond, te kunnen treffen. De Russische inspanningen in de twintigste eeuw waren echter geen lang leven beschoren, aangezien de voor FOBS gebruikte raketten onder het SALT II verdrag buiten gebruik werden gesteld.
Hypersone wapensystemen op weg naar volwassenheid
Het gebruik van het woord orbit in FOBS suggereert dat na de lancering minimaal een volledige baan om de aarde gevolgd gaat worden; daardoor zou echter het element van verrassing verloren gaan. Vandaar een slechts gedeeltelijke, een fractional orbit. En waar ballistische raketten een hoogte tot 1200 km boven het aardoppervlak kunnen bereiken, zal een FOBS-wapen niet hoger dan tot ca. 150 km komen, waardoor het pas later boven de radar-horizon uitkomt en dus de reactiesnelheid van de defensie beperkt wordt. De uitbreiding en verbetering aan de Amerikaanse detectiesystemen deed het Russische verrassingselement bij de lancering van intercontinentale ballistische raketten teniet.
De FOBS-horizon schematisch afgebeeld (Wikimedia)
Nu hebben China en Rusland de ontwikkeling van hypersone wapens ter hand genomen om daarmee de Amerikaanse verdediging tegen ballistische raketten te kunnen omzeilen. Het element van verrassing bij FOBS berust op een viertal pijlers:
- De onbekende richting vanwaar de aanval plaatsvindt;
- Het late tijdstip waarop het wapen opgemerkt wordt;
- De hoge aanvliegsnelheid;
- De onbekendheid met de locatie waar een einde komt aan de orbit en de plaats waar het wapen terecht zal komen.
Dit zijn de grootste uitdagingen voor de verdediging om adequate tegenmaatregelen te kunnen nemen.
Hypersone wapensystemen zijn ontwikkeld om de waarschuwingstijd voor de verdediging zo kort mogelijk te maken, zodat de tijd om beslissingen te nemen te kort wordt en tegenmaatregelen niet meer mogelijk zijn. Een ander voordeel ten opzichte van ballistische raketten is dat het opereren in de atmosfeer het mogelijk maakt te manoeuvreren en dat kleinere booster-raketten gebruikt kunnen worden. Door de extreem hoge snelheid is er maar een kleine explosieve lading nodig om grote schade aan te richten op het gekozen doel. Door deze gewichtsbesparing kan eventueel meer brandstof worden meegevoerd waardoor een hogere snelheid en een groter bereik mogelijk wordt. De keerzijde is natuurlijk dat precisie bij de eindgeleiding van groot belang is. De lading kan conventioneel of nucleair zijn, wat ook weer een grote uitdaging vormt voor de verdediging die zich beraadt op tegenmaatregelen.
Hypersone wapensystemen komen in twee categorieën voor: als Hypersonic Cruise Missiles (HCM) of als HGV. Deze laatste categorie maakt net als een ICBM gebruik van een booster-raket om de vereiste hoogte van circa 1200 km en hypersone snelheid te bereiken, om daarna als een soort zweefvliegtuig, afgekoppeld van de booster, vanaf de bovenste laag van de atmosfeer terug naar de aarde te keren. De luchtdichtheid neemt toe, maar de HGV zal zijn hoge snelheid handhaven en wordt bestuurbaar.
Om de hypersone snelheid te bereiken en te handhaven moeten wel nog tal van uitdagingen worden overwonnen. De voor de voortstuwing benodigde motor zal geschikt moeten zijn voor meerdere snelheids-regimes, van subsoon tot Mach 5 en ver daarboven. De romp zal van zeer bijzondere materalen gebouwd moeten zijn om de extreem hoge temperaturen tijdens de vlucht door de atmosfeer te kunnen weerstaan. Hetzelfde geldt voor de beweegbare stuurvlakken, die ook nog eens bestand moeten zijn tegen de immense krachten die erop worden uitgeoefend. Sensoren kunnen bij snelheden van Mach 10 of hoger onbruikbaar worden door de plasma-laag die zich rond de romp vormt. Deze omstandigheid zou de inzetbaarheid vooralsnog kunnen beperken tot statische doelen, waarvan de positie voor de lancering in het systeem ingevoerd kan worden.
Rusland
Eind december 2018 maakte Rusland bekend een HGV te hebben gelanceerd, de Avangard die vliegend met een snelheid van Mach 27 zijn doel in Kamchatka, 6000 km van de plaats van lancering, zou hebben bereikt. Het land was hiermee het eerste dat claimde over een hypersoon wapensysteem te beschikken. President Poetin verklaarde dat zijn land gedwongen was tot deze stap door de Amerikaanse terugtrekking uit het ABM-verdrag in 2002. Het in ontwikkeling zijnde Amerikaanse Anti-Ballistic Missile Shield zou in potentie het Russische nucleaire potentieel kunnen neutraliseren. Een andere Russische ontwikkeling is een HCM, de 3M-22 Zircon, die bedoeld is om ingezet te worden tegen grote oppervlakteschepen. Naar verluid schijnt, na eerder gebruik in Syrië, ook tijdens de oorlog in Oekraïne al op 18 maart 2022 sprake te zijn geweest van de inzet van een hypersonisch wapen, de Kh-47M2 Kinzhal raket die Mach 12 kan bereiken, en door een MiG-31 wordt gelanceerd. Het doel was een ondergrondse munitieopslagplaats in Konstantinovka. Ofschoon over de militaire betekenis van deze wapens het laatste woord nog niet is gezegd, is het feit dat de Russen ze operationeel inzetten veelbetekenend.
China
Tijdens de militaire parade op 1 oktober 2019 liet China voor de eerste keer de Dongfeng DF-17 HGV en DF-100 HCM zien. Een jaar later al, bij de militaire parade van oktober 2020, demonstreerde China een indrukwekkend arsenaal aan verschillende hypersone wapensystemen. Landen werken soms samen aan de ontwikkeling van dit soort wapensystemen en waarschijnlijk is dit ook het geval bij China en Rusland.
De Russische Kh-47 M2 onder een MiG 31 (foto: Wikimedia)
De Amerikaanse Ballistic Missile Early Warning radarpost in Thule, Groenland (foto: Wikimedia)
De Indiase Brahmos II (foto: Wikimedia)
De VS
Als reactie op de geslaagde introductie van hypersone wapensystemen door China en Rusland blufte de toenmalige president Donald Trump dat de VS een ‘super duper’ wapen hadden ontwikkeld dat maar liefst 17 keer sneller zou zijn dan wat Rusland en China hadden. Het was niet duidelijk waar Trump precies op doelde, eerder namelijk was de Amerikaanse research op dit gebied na een dodelijk ongeval al eens beëindigd. Vandaar dat de VS de achterstand op dit gebied nu met man macht proberen in te halen. Het budget voor de ontwikkeling van hypersone wapensystemen werd in 2022 verhoogd tot 3.8 miljard dollar en de drie krijgsmachtdelen zijn elk drukdoende hun eigen concept verder uit te bouwen. Het lijkt erop dat de US Army daarbij het verst is gevorderd met hun Prompt Global Strike project. De US Air Force (USAF) zet in op de AGM-183 Air Launched Rapid Response Weapon (Arrow).
Overige landen
Hier moet in de eerste plaats Noord-Korea worden genoemd, waar dictator Kim Jong-un claimt dat tijdens zeven lanceringen tien raketten de ruimte in werden gestuurd. Twee daarvan waren hypersonisch en bestuurbaar. India en Pakistan volgen op de voet, waarbij India op Russische hulp kan rekenen en Pakistan wordt bijgestaan door China. De samenwerking tussen Rusland en India heeft geresulteerd in de Brahmos, een supersoon anti-shipping wapen dat ook al aan de Filipijnen is geleverd. Een verdere ontwikkeling is de hypersone Brahmos II genoemd, die gebaseerd is op de Russische Zircon.
Verdediging tegen hypersone wapens
In het Westen is de ontwikkeling van een adequate verdediging tegen inkomende raketten de afgelopen dertig jaar ernstig verwaarloosd. Ook in de wijze waarop deze verdediging is georganiseerd zijn gaten gevallen, aangezien het een gelaagd systeem is met aparte elementen, gericht op verschillende hoogtebanden. Hypersone wapens maken gebruik van de gaten in dit systeem en zijn door hun specifieke eigenschappen ook nog eens moeilijk te traceren, hetgeen door hun extreme snelheid in een minimaal tijdsbestek moet plaatsvinden.
Maar er zijn ook lichtpuntjes. HGV moeten, evenals ICBM’s, nog steeds worden gelanceerd met behulp van booster-raketten. Het Amerikaanse Ballistic Missile Defence System bestaat onder andere uit satellieten die speciaal ontwikkeld zijn om deze raketten te detecteren: de Space Based Infra-Red (SBIR) satellieten. In de VS wordt nu gestudeerd op een aanvulling hierop, een stelsel van Low Earth Orbit (LEO) satellieten die beter aangepast zijn op de specifieke hittesignatuur van hypersone wapens.
Het uitschakelen van hypersone wapens is echter een probleem van een heel andere orde. Een anti-raket system zal van achteren niet of nauwelijks in staat zijn een hypersoon wapen in te halen. Dat betekent dat een interceptie min of meer head-on zal moeten plaatsvinden, waardoor de reactietijd nog verder wordt verkort. Aangezien een hypersoon wapen bestand moet zijn tegen extreme temperaturen zal een explosie in de nabijheid weinig effect hebben. Een direct hit daarentegen zal waarschijnlijk fataal zijn, omdat een zwakke plek in de romp van het wapen al voldoende zal zijn om extreem hete lucht te laten binnendringen en het wapen daarom van binnenuit zal desintegreren.
Een andere mogelijkheid is de creatie van een schokgolf door een explosie in de nabijheid van een HCM, waardoor de voortstuwing schade kan oplopen. In hoeverre al deze opties effectief zullen zijn valt echter nog te bezien. Een ding is echter zeker: door de ultrakorte reactietijd is een grote mate van autonomie in de verdediging welhaast vereist.
De wedloop naar effectieve hypersone wapensystemen is op gang gekomen
Europa
In de EU heeft de Permanent Structured Cooperation on Defence (PESCO) het initiatief genomen een hypermoderne verdediging te ontwikkelen tegen dreiging uit de lucht en uit de ruimte: Timely Warning and Interception with Space-based Theater Surveillance (TWISTER). Dit systeem zou in staat moeten zijn de dreiging van hypersone wapens te neutraliseren. Het staat echter nog in de kinderschoenen en het zal zeker nog vijf à tien jaren duren voor er effectieve resultaten mee kunnen worden geboekt. Een ander lopend project betreft de ontwikkeling van een Europees space based missile early warning (SBMEW) systeem genaamd Odin’s Eye.
Conclusie
De wedloop naar effectieve hypersone wapensystemen is op gang gekomen. De beschikking over een dergelijk systeem geeft een staat de overhand in vergelijking met minderbedeelde landen. Het illustreert de machtsstrijd die nu plaatsvindt tussen China en, in mindere mate, Rusland enerzijds en de VS anderzijds. De VS staan hierbij op achterstand. De ontwikkeling van deze wapensystemen door Rusland en China werd echter aangespoord door de Amerikaanse verdediging tegen ballistische raketten, waaronder de plaatsing van het ‘raketschild’ Aegis Ashore in Europa en Japan. De machtsbalans is nu verstoord waarbij China en Rusland voorlopen. Totdat in de VS een adequaat verdedigingssysteem van de grond is gekomen zullen deze landen hun voorsprong blijven houden, waardoor een first strike met deze wapens verleidelijk kan zijn. De VS beschikken echter over een voldoende second strike capaciteit om deze optie minder aanlokkelijk te maken. Desondanks moet geconcludeerd worden dat het Westen meer aandacht moet gaan besteden aan de geïntegreerde verdediging tegen de dreiging uit de lucht en de ruimte.