سلاح‌های هایپرسونیک برای حرکت با سرعت دست‌کم ماخ ۵، یعنی پنج برابر سرعت صوت یا بیشتر، طراحی می‌شوند. با این حال، رسیدن به چنین سرعتی به یک روش انجام نمی‌شود. دو گروه مهم از این تسلیحات، «سامانه‌های گلاید هایپرسونیک» (HGV) و «موشک‌های کروز هایپرسونیک» (HCM) هستند که از نظر نوع پیشران و شیوه حرکت در مسیر تفاوت‌های مهمی با یکدیگر دارند.
در یک سامانه HGV، ابتدا یک موشک تقویت‌کننده یا بوستر، وسیله گلاید را به سرعت و ارتفاع مورد نیاز می‌رساند. پس از جدا شدن وسیله از بوستر، HGV بدون استفاده از یک موتور فعال برای ادامه پرواز، درون جو به سمت هدف حرکت می‌کند. در مقابل، یک موشک کروز هایپرسونیک در مرحله اصلی پرواز خود همچنان از موتور استفاده می‌کند تا سرعت بالا را حفظ کند.
هر دو فناوری از قابلیت مانور در طول مسیر برخوردارند. همین موضوع باعث می‌شود مسیر حرکت آن‌ها نسبت به بسیاری از موشک‌های سنتی دشوارتر قابل پیش‌بینی باشد و فرآیند شناسایی و رهگیری برای سامانه‌های دفاعی پیچیده‌تر شود.
سامانه گلاید هایپرسونیک چگونه کار می‌کند؟
HGV در ظاهر به یک وسیله پرنده شبیه هواپیما شباهت دارد، اما برای رسیدن به سرعت اولیه به یک بوستر موشکی متکی است. بوستر پس از ایجاد شتاب لازم، وسیله گلاید را رها می‌کند و این وسیله سپس بدون تکیه بر موتور فعال برای پرواز طولانی، مسیر خود را درون جو به سمت هدف ادامه می‌دهد.
تفاوت مهم HGV با یک موشک بالستیک معمولی در نحوه حرکت آن است. موشک‌های بالستیک معمولاً مسیر قوسی مشخص‌تری را طی می‌کنند، اما وسیله گلاید هایپرسونیک با تولید نیروی برا یا لیفت آیرودینامیکی می‌تواند هنگام حرکت به سمت هدف مانور دهد. این قابلیت به HGV اجازه می‌دهد مسیر خود را تغییر دهد و کار ردیابی موقعیت آن و پیش‌بینی نقطه نهایی حرکتش را دشوارتر کند.
HGVها معمولاً در ارتفاعات بالا حرکت می‌کنند. در این ارتفاعات، رقیق‌تر بودن هوا باعث کاهش مقاومت آیرودینامیکی می‌شود. با وجود این، سرعت بسیار زیاد وسیله گلاید همچنان حرارت شدیدی ایجاد می‌کند. به همین دلیل، استفاده از مواد مقاوم در برابر حرارت و سامانه‌های هدایت پیشرفته برای این نوع سلاح‌ها اهمیت زیادی دارد.
موشک DF-17 چین یکی از نمونه‌های شناخته‌شده سامانه‌ای است که برای حمل یک وسیله گلاید هایپرسونیک طراحی شده است. آوانگارد روسیه نیز نمونه دیگری به شمار می‌رود. این سامانه با استفاده از یک موشک بالستیک قاره‌پیما، یک وسیله گلاید راهبردی را به سمت مسیر مورد نظر منتقل می‌کند که قابلیت حمل کلاهک هسته‌ای را دارد.
موشک کروز هایپرسونیک چه تفاوتی دارد؟
موشک‌های کروز هایپرسونیک از نظر شیوه تأمین نیروی پیشران با HGVها تفاوت اساسی دارند. یک HCM در مرحله کروز خود همچنان از موتور استفاده می‌کند و نیروی لازم برای حفظ سرعت هایپرسونیک را به دست می‌آورد.
بخش قابل توجهی از طراحی‌های این حوزه به موتور اسکرم‌جت یا «رم‌جت احتراق مافوق صوت» متکی است. این نوع موتور از حرکت سریع موشک برای فشرده کردن هوای ورودی استفاده می‌کند. سپس هوا با سوخت ترکیب شده و فرآیند احتراق انجام می‌شود تا نیروی پیشران ایجاد شود.
اسکرم‌جت‌ها برخلاف موتورهای جت معمولی از کمپرسورهای دارای پره‌های چرخان استفاده نمی‌کنند. هوا با سرعت مافوق صوت وارد موتور شده و در حالی که جریان آن همچنان مافوق صوت است، فرآیند احتراق درون موتور انجام می‌شود.
البته این موتورها نمی‌توانند از حالت سکون به شکل مؤثر فعالیت کنند. به همین دلیل، موشک باید در ابتدا با کمک یک بوستر موشکی یا نوع دیگری از سامانه پیشران به سرعت مورد نیاز برسد. پس از آن، موتور هواتنفسی وارد عمل می‌شود و نیروی لازم برای ادامه پرواز را تأمین می‌کند.
برنامه «Hypersonic Attack Cruise Missile» یا HACM نیروی هوایی آمریکا یکی از نمونه‌های توسعه سلاح‌های هایپرسونیک مجهز به پیشران هواتنفسی است. هواپیمای آزمایشی X-51A Waverider ساخت بوئینگ نیز توانایی پرواز هایپرسونیک با استفاده از موتور اسکرم‌جت را به نمایش گذاشت. البته X-51A یک نمونه آزمایشی بود و به‌عنوان یک موشک عملیاتی وارد خدمت نشد.
چرا مقابله با سلاح‌های هایپرسونیک دشوار است؟
رسیدن به سرعت ماخ ۵ به‌تنهایی باعث نمی‌شود یک سلاح را از نظر عملیاتی در گروه تهدیدهای هایپرسونیک قرار دهیم. موشک‌های بالستیک معمولی نیز در بخش‌هایی از مسیر پرواز خود می‌توانند به سرعت‌های هایپرسونیک برسند.
آنچه چالش اصلی ایجاد می‌کند، ترکیب سرعت بسیار بالا با قابلیت مانور و الگوی پرواز متفاوت است. سامانه‌های دفاع موشکی بالستیک عمدتاً برای مقابله با تهدیدهایی طراحی شده‌اند که مسیر حرکت آن‌ها نسبتاً قابل پیش‌بینی است. از سوی دیگر، سامانه‌های پدافند هوایی معمولاً بر تهدیدهایی تمرکز دارند که در ارتفاع پایین‌تر پرواز می‌کنند.
سلاح‌های هایپرسونیک می‌توانند در محدوده‌ای میان این دو الگوی پروازی فعالیت کنند. همین مسئله شناسایی، ردیابی و رهگیری آن‌ها را پیچیده‌تر می‌کند. قابلیت مانور نیز باعث می‌شود محاسبه مسیر آینده این سلاح‌ها دشوارتر شود.
با این حال، HGVها و HCMها آسیب‌ناپذیر نیستند. تغییر مداوم مسیر به مصرف انرژی نیاز دارد و حرکت با سرعت بالا در جو نیز با مقاومت هوا و تولید گرمای شدید همراه است. آژانس دفاع موشکی آمریکا نیز در همین راستا در حال توسعه سامانه‌ای با نام «Glide Phase Interceptor» است که برای مقابله با تهدیدهای هایپرسونیک در مرحله گلاید طراحی شده است.
در مجموع، تفاوت اصلی HGV و HCM به نحوه تأمین سرعت و ادامه پرواز آن‌ها برمی‌گردد. در HGV، یک موشک ابتدا وسیله گلاید را به سرعت و ارتفاع مناسب می‌رساند و پس از آن وسیله گلاید بدون موتور فعال مسیر خود را در جو ادامه می‌دهد. در مقابل، HCM پس از شتاب‌گیری اولیه، با استفاده از یک موتور فعال، مانند اسکرم‌جت، پرواز هایپرسونیک خود را حفظ می‌کند.
هر دو فناوری از قابلیت مانور برخوردارند و همین ویژگی در کنار سرعت بالا، چالش‌هایی جدی برای سامانه‌های شناسایی و دفاع موشکی ایجاد می‌کند.
