موشک هایپرسونیک چیست و چرا ساخت آن مهم است؟

به گزارش شهرآرانیوز؛ سردار امیرعلی حاجی‌زاده فرمانده نیروی هوافضای سپاه پاسداران در حاشیه یازدهمین مراسم سالگرد شهادت شهید حسن طهرانی‌مقدم گفت: به موشک بالستیک هایپرسونیک پیشرفته دست پیدا کردیم که قادر است در فضایی که مهم‌ترین و پیشرفته‌ترین سامانه‌های سپر دفاع موشکی وجود دارد، از آن‌ها عبور کرده و همان سامانه های سپر موشکی که می‌تواند جزو مهم‌ترین ارکان دفاعی دشمن باشد را هدف قرار بدهد.  

پس از این اظهارات سردار حاجی‌زاده، همه رسانه‌های جهان به ویژه صهیونیست‌ها و آمریکایی‌ها به این دستاورد جدید ایران واکنش نشان دادند. همچنین، رافائل گروسی دبیرکل آژانس بین‌المللی انرژی اتمی نیز نسبت به آن ابراز نگرانی کرد. 

چرایی نگرانی دشمنان از دستیابی ایران به موشک بالستیک هایپرسونیک و اهمیت آن برای ایران نکته‌ مهمی است که در آن ادامه علاوه بر اینکه درباره آن توضیح خواهیم داد بلکه اهمیت موشک‌های هایپرسونیک را هم تشریح خواهیم کرد.

جدول مشخصات موشک‌های مختلف | منبع: CSIS

موشک هایپرسونیک چیست و چه کاربردی دارد؟

موشک های هایپرسونیک جزو جدیدترین تسلیحات و تجهیزات هستند که امروزه توسط کشورهای همچون آمریکا، روسیه و چین تولید و به کارگرفته می‌شوند.

اجزای مختلف یک نمونه از موشک‌های هایپرسونیک | منبع: موسسه SIPRI

سرعت موشک‌های هایپرسونیک در هنگام حرکت بین 5 تا 25 برابر صوت اعلام شده که در بازه 1.6 تا 8 کیلومتر بر ثانیه است. به عبارتی باید گفت که حداقل سرعت موشک های هایپرسونیک 3 هزار و 500 مایل بر ساعت(5 هزار و 633 کیلومتر بر ساعت) است یعنی چیزی در حدود یک مایل بر ثانیه(یک هزار و 600 کیلومتر بر ساعت).

موشک‌های هایپرسونیک به طور عمده چند ویژگی اصلی دارند: سرعت مافوق صوت(5 تا 25 سرعت صوت)، مسدودکردن امواج رادیویی، مانورپذیری بالا و تغییر مسیر، رادارگریز و غیرقابل پیش بینی بودن مسیر.

این موشک ها برای انهدام اهدافی به کار می روند که در فواصل دور قرار دارند و یا اهدافی که باید به سرعت منهدم شوند. جنگنده‌های استراتژیک مانند B-52 و سامانه‌های دفاع موشکی در دوردست جزو این اهداف هستند. 

مسیر حرکت موشک‌های مختلف | منبع: 
U.S. GAO)U.S. Government Accountability Office)

موتور موشک‌های هایپرسونیک جزو موتورهای اسکرم‌جت هستند که می‌توانند آن‌ها را به سرعت‌های بالاتر برای اصابت به اهداف برسانند.

موشک‌های هایپرسونیک چگونه عمل می‌کنند؟

موشک های هایپرسونیک موجود در دنیا سه نوع هستند:

اول: aero-ballistic

دوم: glide vehicles  

سوم: cruise missiles

یک فروند موشک هایپرسونیک aero-ballistic کینژال روسیه نصب‌شده روی جنگنده MIG-31 روسیه 

نوع اول این موشک‌ها(aero-ballistic) این گونه هستند که معمولا توسط یک هواپیما تا نقطه مورد نظر حمل شده و سپس شلیک و به سرعت فراصوت می‌رسند. بعد از این، موشک مذکور یک مسیر بالستیک را تا رسیدن به هدف طی می‌کند. نمونه معروف و شناخته شده این نوع از موشک های هایپرسونیک کینژال روسی است که بارها از جنگنده‌های روسی شلیک شده است.

موشک هایپرسونیک فالکون آمریکا

دومین نوع، Hypersonic glide vehicles (HGV) است. نوعی از موشک‌های هایپرسونیک که توسط یک موشک تا ارتفاع بالا(بیرون جو) هدایت شده و پس از بازگشت به داخل جو تا رسیدن به هدف خود مانور می‌دهد. چند نمونه معروف از این نوع DF-17 چین، آوانگارد روسیه و یک نوع نیز در آمریکا تولید و رونمایی شده است. 

نوع سوم، hypersonic cruise missile(HCM) است. این نوع از موشک‌های هایپرسونیک توسط یک موشک به سرعت مافوق صوت می‌رسد و پس از آن با استفاده از موتور تنفس طبیعی اسکرم‌جت به حرکت خود ادامه می‌دهند. مزیت استفاده از این نوع، استفاده از موشک‌های کوچک‌تر برای پرتاب به سوی اهداف هستند. این یعنی هزینه کمتر و سهولت پرتاب.

موشک هواسونگ 8 کره شمالی

علاوه بر کشورهایی چون آمریکا، روسیه و چین که دارنده فناوری طراحی و ساخت موشک های بالستیک هایپرسونیک هستند، کره شمالی نیز یکی از این کشورها است. خانواده موشک‌های هواسونگ یکی از موشک های بالستیک هایپرسونیک تولید کره شمالی است که کلاهک آن پس از خروج از جو از بدنه جدا شده و بیرون از جو در یک مسیر منطبق بر نمودار سینوسی حرکت می‌کند. البته هندوستان نیز دیگر کشور دارنده فناوری موشک‌های بالستیک هایپرسونیک است.

نمونه کلاهک یک موشک هایپرسونیک

به نظر می رسد دستیابی به فناوری موشک های بالستیک هایپرسونیک با ترکیب فناوری بومی موشک های بالستیک و ماهواره‌برهای صورت گرفته باشد. البته دیگر موضوعی که باید به آن توجه کرد این است که به احتمال بسیار بدنه این موشک‌ها از فیبرکربن ساخته شده تا در هنگام پرتاب سبک و کم‌وزن باشد.

اعلام سردار حاجی‌زاده مبنی بر دستیابی به فناوری طراحی و ساخت موشک بالستیک هایپرسونیک و خبر از رونمایی قریب‌الوقوع آن نشان می‌دهد که ایران این بار نیز مرزهای دانش را پشت سر گذاشته و توانسته به این فناوری های‌تک دست پیدا کند.

سلاح هایپرسونیک چیست؟

سلاح‌های اصلی در این دسته‌بندی، موشک‌های کروز هایپرسونیک، بالستیک‌های هواپرتاب و گلایدرهای هایپرسونیک هستند. همانطور که پیش از این اشاره شد، این موشک‌ها با سرعتی فراتر از ۵ ماخ حرکت می‌کنند با این تفاوت که موشک‌های کروز هایپرسونیک با موتور اسکرم‌جت ارتفاع پروازی کمتری نسبت به گلایدرهای بالستیک هایپرسونیک دارند.

سلاح هایپرسونیک چیست و کدام کشورها فناوری‌اش را دارند؟

گلایدرهای هایپرسونیک با استفاده از موشک‌های بالستیک پرتاب می‌شوند و پس از جدا شدن بوستر و وارد شدن به جو با سرعت هاپیرسونیک با استفاده از فناوری‌های پیشرفته، داخل اتمسفر به سمت هدف مانور می‌دهند. همین موضوع سبب می‌شود که رهگیری‌شان نسبت به پرتابه‌های بالستیک معمولی کار دشوارتری باشد.

گلایدرهای هایپرسونیک خطری بزرگ برای سیستم‌های پیشرفته دفاع موشکی هستند. آن‌ها بر خلاف موشک‌های بالستیک مسیر حرکتی قابل پیش‌بینی ندارند. از پیچیدگی‌های فنی ساخت سلاح هایپرسونیک، فراهم کردن قابلیت مانور در چنان سرعت‌های سرسام‌آور است.

در سرعت هایپرسونیک مولکول‌های اتمسفر به حالتی از ماده به نام پلاسما تبدیل می‌شوند.

کدام‌ کشورها فناوری ساخت سلاح هایپرسونیک دارند؟

در حالی که می‌توان روسیه و چین را پیشتاز تولید سلاح‌های هایپرسونیک نامید، آمریکا نیز برنامه گسترده‌ای برای تولید این دست سلاح‌ها دارد.

روسیه در جنگ اوکراین از سلاح هایپرسونیک برای هدف قرار دادن یک انبار مهمات استفاده کرد و عملا عملیاتی بودن آن را نشان داد.

چین هم چندی است که از سلاح عملیاتی هایپرسونیک خود با کد DF-DZ v رونمایی کرده است.

آمریکا نیز از آزمایش موفق سلاح‌های هایپرسونیک هواپرتاب خود خبر داده و پروژه‌هایی چون X51 بویینگ را در دست توسعه دارد.

در این میان کشورهای دیگری چون هند، کره شمالی و ژاپن نیز برنامه‌هایی برای ساخت سلاح هایپرسونیک دارند.

همانطور که مشخص است تعداد کشورهای دارای این تکنولوژی کمتر از انگشت‌های دو دست است و حالا با صحبت‌های سردار حاجی‌زاده باید ایران را یکی از معدود کشورهای دارای این تکنولوژی دانست.

روند هدایت‌پذیرشدن کلاهک موشک‌های بالستیک ایران

تا پیش از سال 1394 و رونمایی از موشک عماد، سرجنگی موشکهای برد بلند ایرانی صرفاً به دقت حاصل‌شونده از سامانه‌های ناوبری و هدایت و کنترل کلی موشک می‌رسیدند و پس از جدایش از بدنه موشک دیگر قابل تصحیح مسیر و افزایش دقت نبودند.

تصحیح مسیر در موشکهای نسل شهاب و قدر و سجیل توسط سامانه کنترل بردار رانش نصب‌شده در دهانه خروجی موتور آنها صورت می‌گرفت، البته رانشگرهایی هم روی کلاهک آنها نصب شده بود تا با ایجاد دوران حول محور طولی کلاهک، مانع از تأثیرپذیری زیاد آنها از اغتشاشات جوی در لایه‌های مختلف پس از باز‌ـ‌ورود آنها به جو زمین شود.

سرجنگی موشک بالستیک سجیل

اما در همان دوران در بردهای کمتر و رده موشک‌های تاکتیکی برد کوتاه، خانواده موشکهای فاتح دارای قابلیت هدایت تا پایان مسیر بودند.

با عملیاتی شدن موشک عماد که سرجنگی جداشونده آن دارای سامانه هدایت و کنترل تا انتهای مسیر بود، برد بلندهای ایرانی هم وارد مسیر پرافتخار دقت‌افزایی شدند که خیلی زود تا حد نقطه‌زنی یعنی خطای کمتر از 5 متر به پیش رفت.

نقطه‌زن شدن به موشکهای برد بلند تا 2000 کیلومتر مانند قدر هم تسرّی داده شد که این رخداد چند بار مورد تمجید فرمانده معظم کل قوا هم قرار گرفت. این قابلیت سپس به موشک‌های خانواده قیام و خرمشهر هم گسترش یافت و حتی موشک‌های شهاب2 هم از این پیشرفت بی‌نصیب نماند.

با وجود قابلیت تصحیح مسیر و رسیدن به دقت بسیار بالا، این سرجنگی‌ها همچنان روی مدار شبه‌بیضوی بالستیک خود طی مسیر می‌کردند.

طی کردن مسیر مشخص در برابر سپرهای دفاع موشکی که از ماهواره‌ها یا رادارهای برد بلند استفاده می‌کنند امکان تحلیل مسیر طی‌شده برای پیش‌بینی ادامه مسیر را ایجاد می‌کند و شانس آنها را برای درگیری مؤثر با پرتابه مهاجم بالا می‌برد.

تا این مقطع اتکای موشکهای ایرانی به افزایش حداکثری سرعت و کاستن از ابعاد هندسی و بازتاب راداری برای غلبه بر سامانه‌های پدافند موشکی دشمن بود که ضربات موشکی ارتش و کمیته‌های مردمی یمن علیه رژیم متجاوز سعودی مجهز به سامانه دفاع موشکی پاتریوت نشان داد در این عرصه در صورت عدم استفاده از روشهای کاهش بازتاب راداری یا اخلال روی رادارها همواره احتمال مورد اصابت قرار گرفتن برای سرجنگی‌ها خصوصاً با سرعت پایین وجود دارد.

نمای کلی از شیوه کشف و ردگیری یک موشک بالستیک توسط دفاع موشکی

اما سامانه های دفاع موشکی به علت وابسته بودن به همین پیش بینی مسیر، نقطه ضعف قابل توجهی دارند که حتی فاحش تر از مسائل اخلال و اشباع رادارهای آنها است یعنی اگر به هر دلیلی رادارهای سامانه در پیش بینی نقطه بعدی حضور سرجنگی دچار خطا شوند، فرایند ردگیری و قفل ناقص مانده و مجدداً باید با جستجوی حجم بزرگی از آسمان به دنبال سرجنگی موشک مهاجم باشند.

نقص محاسباتی سامانه پاتریوت در خدمت آمریکا در زمان جنگ 1991 این کشور با عراق که سبب شد موشک بالستیک عراقی از چتر پوشش پاتریوت گریخته و موجب تلفات گسترده آمریکایی ها شود اثبات عملی همان نقطه ضعف بود.

در آن سامانه به علت وابستگی دقت محاسبات راداری به مدت زمان روشن بودن سامانه، یک ساده سازی جزئی صورت گرفته در محاسبات به خاطر اثر تجمعی خطا در گذر زمان سبب می شد تا رادار در پیش بینی نقطه حضور بعدی موشک در مسیر، دچار خطا شده و منطقه نامناسب را جستجو کند و در نتیجه از قفل کردن روی موشک باز بماند. پاتریوت مذکور هم در زمان تهاجم موشکی بیش از 100 ساعت روشن مانده بود که سبب ایجاد خطای مذکور در ناحیه جستجو به اندازه بیش از 680 متر می شد.

میزان خطای سامانه پاتریوت (در نسخه سال 1991) و شکل گرافیکی جست‌وجوی رادار در ناحیه اشتباه

توسعه سرجنگی های بالستیک با قابلیت مانور در فاز نهایی سبب می شود تا با خارج شدن سرجنگی از مسیر مدار بالستیک مرسوم و قابل محاسبه برای سامانه های دشمن و حرکت روی مسیرهایی که دارای نظم مشخصی نیست سامانه دشمن دچار مشکل در پیش بینی مسیر و در نتیجه قفل روی سرجنگی شود. در نتیجه امکان مقابله سپر دفاع موشکی دشمن تا نزدیک به صفر کاهش می یابد و مسئله ای که برای پاتریوت در سال 1991 اتفاقی رخ داد، اینبار به صورت سیستماتیک و حتی برای جدیدترین سامانه ها ایجاد می شود.

مقایسه سرجنگی سه مخروطی موشکهای بالستیک برد متوسط و بلند ایران

در تصویر فوق نمای سرجنگی جدید مشاهده شده برای موشک قدر (شماره 2) در رزمایش پیامبر اعظم(ص)-17 در سال گذشته که به گونه دارای قابلیت مانور نسبت داده می‌شود ارائه شده است.

تصویر 1 سرجنگی موشک قدر اف است که مشابه بخش جداشونده سرجنگی موشکهای قیام (تصویر 4) و سجیل است. سرجنگی جدید، در قسمت مخروطی تحتانی، ارتفاع و حجم بیشتری دارد که محل قرارگیری یک پیشران برای کمک به مانورپذیری می تواند باشد.

برای مقایسه با این سرجنگی مانور دهنده، نوع هدایت شونده ساده از سرجنگی های سه مخروطی دارای بالکهای کنترلی در تصویر 3 که مربوط به موشک قیام هدایت شونده است ارائه گردیده. با وجود تفاوت ابعادی اما سرجنگی جدید (تصویر 2) به گونه ای طراحی شده که با موشک های موجود قابل تطبیق باشد. در نتیجه همه موشکهای قدر، سجیل و قیام قابلیت استفاده مؤثر علیه اهدافی که تحت حفاظت سامانه های دفاع موشکی مانند پاتریوت، ارو، تاد و ایجیس هستند را به کمک سرجنگی جدید خواهند داشت.

طراحی و ساخت چنین سرجنگی ای، از جهات مختلف شامل طراحی مسیر دینامیکی و محاسبات آن، مقاومت سازه در برابر نیروهای اینرسی شدید ناشی از تغییر مسیر سریع، ساخت سامانه های هدایت و کنترل با سرعت پاسخ بسیار بالا که جوابگوی پرتابه ای با سرعت هایپرسونیک (بالای پنج برابر سرعت صوت یا بالای ماخ پنج) باشد و البته در نقطه نهایی هم به صورت دقیق به هدف مورد نظر اصابت کند بسیار دشوارتر از سرجنگی های صرفاً هدایت شونده است. اما دانشمندان عرصه موشکی کشور تنها 6 سال پس از رونمایی از عماد بر این مشکلات هم غلبه کرده و یک گام بسیار مهم به سمت افزایش جهشی تأثیرگذاری توان موشکی کشور در معادلات نظامی مورد نظر ایران اسلامی برداشته اند.

تصویری از طی مسیر با مانورهای گمراه‌کننده که برای موشک روسی یارس با سرعت 8 کیلومتر بر ثانیه (بیش از 22 ماخ) منتشر شده است

رسیدن به پله نهایی فناوری موشکی بالستیک

به دنبال اعلام دستاورد مذکور در سال 1400 تحلیلگران دفاعی به این جمع بندی رسیدند که قاعدتاً ایران به زودی به نقطه آخر کلاهک موشکهای بالستیک خواهد رسید زیرا کلاهک های بالستیک مانور کننده تنها یک گام مانده به سرجنگی ها یا کلاهک های هایپرسونیک گلاید کننده (HGV: Hypersonic Gliding Vehicle) هستند که هم اکنون لبه فناوری موشکی در بخش سرجنگی ها محسوب می شوند؛ فناوری ای که تاکنون فقط در روسیه، چین و آمریکا و اخیراً در کره شمالی مشاهده شده است.

این نوع پرتابه تنها در طراحی ظاهری و مسیر پروازی متفاوت با سرجنگی های مانور دهنده است و سرعت آن از ماخ 5 تا 20 بسته به طراحی و نظر سازنده متفاوت است.

پرتابه های HGV به جای ارتفاع گرفتن همانند شیوه پرتابه های بالستیک، در ارتفاع بسیار کمتری به همراه امکان تغییر مسیر مکرر سمت هدف طی مسیر کرده و در نتیجه رادارهای هشدار زودهنگام پدافند دشمن در شناسایی آنها دچار مشکل می شوند و احتمال غافلگیر کردن مجموعه دفاع موشکی دشمن بسیار بیشتر می شود.

این تغییر مسیر می تواند بسته به توان پیمایش مسافت HGV، شامل تغییر سمت حمله هم باشد. این توان پیمایشی علاوه بر داشتن موتور مجزا از موتور موشک، به طراحی بدنه سرجنگی گلاید کننده هم باز می گردد.

طراحی این سرجنگی متناسب با رژیم پروازی فراصوت و ابرصوت بهینه شده تا کمترین نیروی مقاوم هوا را در آن سرعتها داشته باشد. در صورتی هم که این سرجنگی در بخشی از مسیر خود از جو خارج شود، به واسطه انرژی اولیه دریافتی و نیز پیشران قرار گرفته در داخل آن می تواند تغییر مسیر و سمت داشته باشد تا در فاز نهایی و ورود به جو با استفاده از طراحی خاص خود به سمت هدف سرازیر شود.

تفاوت مسیر پروازی یک سرجنگی بالستیک با سرجنگی گلاید کننده در تصویر فوق مشخص است

نمونه HGV ساخت چین

با توجه به اینکه ایران در طراحی وسایل پروازی در دانش هوافضا محدودیت خاصی ندارد، وجود تونل باد هایپرسونیک در کشور که در سالهای پس از جنگ تحمیلی توسط متخصصان داخلی ساخته شده، تجربه ساخت سرجنگی هایپرسونیک با سرعت 10 تا 14 ماخ در موشک های موجود و نیز رسیدن به دانش هدایت و کنترل و ناوبری سرجنگی هایی با قابلیت مانور و طی مسیرهای پیچیده توسط آنها، می توان با قطعیت بالایی گمانه زنی کرد که متخصصان کشور کار ساخت HGV بومی را نهایی کرده اند.

به گفته سردار حاجی زاده آزمایش های این سلاح جدید انجام شده و در آینده رونمایی خواهد شد.

قابلیت سرعت بسیار بالا، شکل آیرودینامیکی خاصی که بیشترین برد را ضمن حفظ سرعت پروازی بسیار بالا به دست می دهد، وجود پیشران برای جبران نیروی مقاوم هوا در فاز پرواز در داخل جو و مجهز شدن به سامانه های کنترل پیشرفته موجب می شود تا این نوع سرجنگی جدید جدا از قابلیت هدف قراردهی هر نقطه مد نظر، به مهلک ترین سلاح برای سامانه های سپر دفاع موشکی و انواع رادارهای شبکه دفاع هوایی دشمن تبدیل شود.

با حذف این موانع از سر راه، کار تهاجم به دشمن برای سایر موشکهای بالستیک و کروز کشور راحت تر شده و اثرگذاری حملات موشکی در برابر دشمنان پیشرفته از نظر فناوری بسیار بیشتر می شود.

منابع: فارس، تسنیم، خبرآنلاین