دانش شگفت‌انگیزی که در پس چگونگی عملکرد سلاح‌های مافوق صوت است

سابسونیک (مادون صوت). ترانسونیک. اولتراسونیک (مافوق صوت). هایپرسونیک. آیا همه این اصطلاحات واقعاً ضروری هستند یا صرفاً تقسیم‌بندی‌های خودسرانه‌ای هستند که برای رنگ و لعاب دادن و جلب توجه استفاده می‌شوند؟ روشن است که آنها اهمیت دارند، و درک معنای آنها به درک بهتر سلاح‌های مافوق صوت و نحوه کار آنها کمک می‌کند. در این مطلب ایتنا به نقل از اسلش‌گیر مروری کوتاه بر آن خواهیم داشت.

وسایل نقلیه مادون صوت با سرعتی حرکت می‌کنند که اکثر مردم در زندگی روزمره تجربه می‌کنند و شامل همه چیز از سرعت پیاده‌روی گرفته تا حتی تهاجمی‌ترین رانندگی در بزرگراه می شود. در این سرعت‌ها، هوا به طور شهودی عمل می‌کند. سرعت‌های ترانسونیک نزدیک به سرعت صوت (1 ماخ یا 761 مایل در ساعت در سطح دریا) هستند، اما از آن فراتر نمی‌روند.

این قلمرو هواپیماهای مسافربری است که سرعتشان در حدی است که به طور بالقوه می‌تواند دیوار صوتی را بشکند، حتی اگر خود هواپیماها این کار را نکنند. هواپیماهای مافوق صوت (سوپرسونیک) سریعتر از 1 ماخ پرواز می‌کنند، که موج شوک انفجار صوتی  که در جت‌های نظامی، کنکورد و هواپیماهای مسافربری تجاری در مرحله تحقیقاتی را ایجاد می‌کند. اما هواگردهای هایپرسونیک با سرعت 5 ماخ در اتمسفر حرکت می‌کنند - یعنی 3500 مایل در ساعت یا تقریباً 1 مایل در ثانیه - یا سریع‌تر.

5 ماخ آستانه قابل‌توجهی است، زیرا در این سرعت‌ها مهندسان هوانوردی باید فرمول‌های رایج را کنار بگذارند و بر اساس مجموعه‌ای کاملاً متفاوت از اصول حاکم بر فیزیک هوا محاسبات خود را انجام دهند. در سرعت‌های مافوق صوت دیگر لیفت، درگ و دما از قوانین شهودی پیروی نمی‌کنند، که باعث پیچیده شدن محاسبات می‌شود - سخت، اما نه غیرممکن.
 

ایالات‌متحده در دهه گذشته هزینه‌های خود را برای تحقیقات تسلیحات مافوق صوت افزایش داده است و هزینه‌های دولت در این حوزه بین سال‌های 2015 تا 2020 افزایش 740 درصدی داشته است. و به نظر هم نمی‌رسد که قرار بر کاهش این بودجه‌ها باشد. برنامه 5 ساله فعلی وزارت دفاع شامل 13.4 میلیارد دلار برای توسعه موشک‌های مافوق صوت است و این شامل هزینه واقعی تهیه آنها نمی‌شود.اما دلیل این علاقه ناگهانی چیست؟

به طور خلاصه، ایالات متحده در مورد تسلیحات مافوق صوت با رقبای خود از جمله چین و روسیه همتراز نیست. چین از سلاح‌های مافوق صوت در رژه‌های نظامی استفاده کرده است و گمان می رود روسیه از موشک‌های مافوق صوت برای حمله به اوکراین استفاده کرده باشد. کره شمالی و ایران نیز ادعا کرده‌اند که دارای تسلیحات مافوق صوت هستند. مقامات وزارت دفاع در نظر دارند نه تنها به توانایی‌های تکنولوژیکی دیگر کشورها برسند، بلکه از آنها در چیزی که به سرعت به عرصه جدیدی برای یک مسابقه تسلیحاتی بین‌المللی تبدیل شده است نیز پیشی بگیرند.

 

موشک‌های سریع‌تر زمان واکنش کوتاه‌تری را برای استفاده از فرصت کوتاه برای حمله به یک هدف مهم یا انجام یک ضدحمله امکان‌پذیر می‌کنند. اما توانایی‌های سلاح‌های مافوق صوت بسیار فراتر از سرعت است. چیزی که واقعاً آنها را سودمند می‌کند قابلیت پروازشان در جو است. راکت ICBM سنتی، قبل از سقوط بر روی هدف، در بالای جو زمین حرکت می‌کند. این آنها را قابل پیشبینی می‌کند. اما سلاح‌های هایپرسونیک زمان بسیار بیشتری را در جو می‌گذرانند، که باعث می‌شود بتوانند در حین پرواز مانور دهند تا از اقدامات متقابل دفاعی دشمن اجتناب کنند. اما آنها چگونه این را انجام میدهند؟
 
وقتی چیزی با سرعت مافوق صوت حرکت می‌کند، هوای اطراف آن دائما در حال انفجار است. گرما فراتر از حد است و منجر به چالش‌های بی‌شماری می‌شود. چه موادی ذوب نمی‌شوند یا پوسته‌پوسته نمی‌شوند؟ چگونه سیستم‌های هدایت می‌توانند با ماهواره‌ها و ایستگاه‌های زمینی از طریق یک پوش پلاسمای سوپرشارژ ارتباط برقرار کنند؟ آیا موتوری پیچیده‌تر از یک موشک شیمیایی وجود دارد که بتواند این سرعت‌ها را محقق کند؟

ARRW از یک موشک معمولی برای دستیابی به سرعت و ارتفاع استفاده می‌کند و سپس محموله‌ای از سلاح‌های مافوق صوت را آزاد می‌کند که به طور مستقل به ارتفاعات پایین‌تر می‌روند و گفته می‌شود به سرعت‌هایی تا ۲۰ ماخ می‌رسند. در حالی که سلاح‌های مافوق صوت هنوز چالش‌های فنی برای غلبه دارند، ولی به طور فزاینده‌ای در حال پیچیده‌تر شدن نیز هستند. امید که آنها در هیچ چیز به جز جنگ سرد استفاده نشوند.