Videnskab
 Science >> Videnskab >  >> Andet

Hvordan missilforsvarssystemer vil fungere

USA har planer om at indsætte et nationalt missilskjold inden for det næste årti. Foto udlånt af BMDO

Et nationalt missilforsvarssystem (NMD) har været genstand for megen debat i USA i mere end et halvt århundrede. Ifølge dets tilhængere ville et sådant system give en slags beskyttende skjold mod et begrænset missilangreb. I 1999 besluttede den amerikanske kongres, at snakkens tid var forbi -- de vedtog et lovforslag, der opfordrede til implementering af NMD-systemet for at forsvare USA fra et voksende antal lande, der udvikler langrækkende missilteknologier.

Under præsidentkampagnen i 2000, George W. Bush gjorde det klart, at hans administration kraftigt vil bakke op om et NMD-program, selv på bekostning af skadelige forhold mellem USA og Rusland. Rusland har protesteret mod den amerikanske regerings planer om et nationalt missilskjold. Siden tiltrædelsen, Bush og forsvarsminister Donald Rumsfeld har skubbet videre med planerne om at bygge missilforsvarssystemet på 30,2 milliarder dollars og vil muligvis få det operationelt så snart som 2005.

Hvis du har undret dig over, hvordan USA planlægger at målrette og ødelægge fjendens ballistiske missiler, vil du gerne læse denne udgave af How Stuff WILL Work . Vi tager dig med ind i det amerikanske forsvarsministeriums planer og detaljerer, hvordan NMD-radarsystemer og våbenaflytning vil fungere.

Indhold
  1. Foregribelse af angreb
  2. Skjolder op!
  3. Søn af "Star Wars"

Foregribe angreb

Kunstnerens koncept for SBIRS-satellit Billede udlånt af BMDO

NMD, der udvikles nu, er en nedtonet version af missilforsvarssystemet foreslået af præsident Reagan. Glem lasere og højhastighedsprojektilvåben. Det nuværende system vil ikke være det uigennemtrængelige kraftfelt, der var forudset i Strategic Defense Initiative (SDI). I stedet arbejder USA på et jordbaseret missilforsvarssystem, der kan reagere på et begrænset missilangreb. Der er fem dele til dette NMD-system:

  • Opgraderet radar med tidlig varsling (UEWR)
  • X-bånd/jordbaseret radar (XBR)
  • Rumbaseret infrarødt system (SBIRS)
  • Slagsstyring, kommando, kontrol og kommunikation (BMC3)
  • Jordbaserede interceptorer (GBI'er)

Den første del af NMD vil involvere at opdage affyringen af ​​fjendens missiler og spore dem. Data indsamlet af et system af radar og satellitter vil blive sendt tilbage til personalet på BMC3, som derefter vil tage passende skridt. Lad os tage et kig på de tre komponenter, der udgør NMD's detektions- og sporingssystem.

  • Opgraderet radar med tidlig varsling (UEWR) - Dette er en fase-array overvågningsradar der kan detektere og spore ballistiske missiler. NMD vil bruge opgraderede versioner af eksisterende, ultra-højfrekvent tidlig varslingsradar. Hardwareændringer, herunder udskiftning af eksisterende computere, grafiske skærme, kommunikationsudstyr og radarmodtageren/exciteren, vil også blive foretaget på EWR. UEWR'er vil blive brugt til at detektere og spore missiler og andre projektiler i deres midtvejsfase, før de afsender den mere præcise X-Band Radar.
  • X-bånd/jordbaseret radar (XBR) - Dette består af en multi-funktions phased array radar der bruger højfrekvent og avanceret radarsignalbehandlingsteknologi. XBR vil spore missiler, når de flyver tættere på USA og vurdere, hvilke missiler der er lokkefugle, og hvilke der er bevæbnet med sprænghoveder. Den er udstyret med højopløsningsradar, der gør det muligt præcist at skelne mellem tæt anbragte objekter. XBR-radaren har et 50-graders synsfelt og kan rotere 360 ​​grader for at spore mål. Det vil transmittere et strålingsmønster i en smal stråle, der består af elektromagnetiske impulser. Radarstedet består af X-båndsradaren monteret på en piedestal, en kontrol- og vedligeholdelsesfacilitet, en elproduktionsfacilitet og et 492 fod (150 m) beskyttet område. XBR-stedet vil dække 17,46 acres.
  • Rumbaseret infrarødt system (SBIRS) - Under udvikling af luftvåbnet er SBIRS-satellitterne på en 10-årig udviklingsplan og forventes at blive tilføjet systemet tre til fire år efter, at NMD er operativt. Disse satellitter vil erstatte de nuværende Defence Support Program (DSP) satellitter. Der er tre slags SBIRS-satellitter, inklusive fire geostationære kredsløb om jorden (GEO) satellitter, to højt elliptiske kredsløb (HEO) satellitter og et uspecificeret antal lav kredsløb om jorden (LEO) satellitter. Til sidst vil der være en 24-satellitkonstellation, der vil begynde at spore fjendens missiler tidligere end radar, hvilket giver mulighed for hurtigere reaktion.

Når radaren har fastslået, at et fjendtligt missil er blevet affyret og retter sig mod USA, er næste fase at udløse et eller flere af de hundrede interceptormissiler for at ødelægge fjendens ballistiske missil, før det når det amerikanske luftrum. I det næste afsnit vil du lære, hvordan disse interceptorer vil målrette og ødelægge fjendens missiler.

Skjolder op!

Et nyttelastkøretøj afsendt fra hærens Kwajalein Missile Range i det centrale Stillehav under Integreret Flight Test 5 den 8. juli 2000. Denne særlige test var mislykket. Foto udlånt af BMDO

Hele ideen med et NMD-system er at give en type skjold, der vil beskytte mod et let ballistisk missilangreb. Sporing af fjendtlige missiler med radar er alt i orden, men meningen med NMD-systemet er at skyde dem ned, før de når til det amerikanske luftrum. Dette vil ikke være en lille opgave for det amerikanske militær, og der er stadig meget at teste. Lad os tage et kig på en af ​​NMD's jordbaserede interceptorer .

De jordbaserede interceptorer omfatter to dele:

  • Køretøj med nyttelast (PLV) - Flyveforsøg er blevet udført med en PLV designet af Lockheed Martin. Den består af anden og tredje fase af pensioneret Minuteman II boostere. Minuteman II PLV vil senere blive erstattet med en mere avanceret model til one-site dækning af hele USA. Ud over de to boostertrin på PLV'en er der også et nyttelastskjold fastgjort til toppen. Nyttelastskjoldet indeholder EKV.
  • Eksomosfærisk dræbende køretøj (EKV) - Dræberkøretøjet er kuglen i NMD's våbensystem. Denne enhed er beregnet til at ramme det målrettede missil med en hastighed på 15.000 mph (24.140 km/t). Kraften fra kollisionen burde ødelægge ethvert ballistisk missil, ifølge forsvarets embedsmænd.

Battle Management, Command, Control and Communications (BMC3) er NMD-systemets nervecenter. Det begynder at spore det truende ballistiske missil, så snart det er affyret af en fjendestat. Information om fjendens missil, inklusive bane og sandsynligt nedslagspunkt, videresendes til BMC3 fra rumbaserede sensorer og jordbaseret radar. Omkring 20 minutter efter, at fjendens missil er affyret, letter en interceptor. Denne interceptor er programmeret med information fra radaren.

Cirka to og et halvt minut efter take-off vil dræberkøretøjet adskilles fra boosteren. Lige før denne adskillelse vil dræberkøretøjet få en sidste opdatering om målet. Dræberkøretøjet vil være omkring 1.400 miles (2.253 km) væk fra sit mål, når det adskilles. Den vil derefter begynde et sæt manøvrer for at kalibrere sine sensorer. En måde den kalibrerer sig selv på er ved at lave et stjernebillede . Et stjerneskud involverer EKV, der sammenligner sig selv med en konstellation, som den er programmeret til at lede efter.

Efter at EKV er færdig med kalibrering, vil den opsøge, erhverve og lede sig selv mod målet uden nogen ekstern vejledning eller kommunikation. Dette sker omkring seks minutter efter takeoff. Derefter tegner EKV'en et figurativt bull's eye på den målrettede ICBM og begynder en kollisionskurs. Hvis alt går efter planen, vil EKV kollidere med målet 120 miles (193 km) over Jorden.

Processen med at lokalisere, sigte en interceptor mod og derefter dræbe målet med en EKV er meget kompleks. Der er mange komponenter, der skal koordineres i realtid, og hele proceduren er afsluttet mindre end 30 minutter efter, at fjendens missil letter. Nogle kritikere har sagt, at systemet er for komplekst til at fungere effektivt. Militæret har haft blandet succes med at teste systemet.

Søn af "Star Wars"

Ideen om et missilforsvarsskjold fik stor opmærksomhed for omkring to årtier siden, da daværende præsident Ronald Reagan foreslog sit Strategiske Forsvarsinitiativ (SDI). SDI opfordrede til indsættelse af rumbaserede våben, der ville nedskyde interkontinentale ballistiske missiler (ICBM'er). Dens foreslåede brug af lasere og rumfartøjer fik medierne og kritikerne til at døbe systemet "Star Wars". Mens Reagans ambitiøse forsvarsplan fokuserede verdens opmærksomhed på missilforsvarssystemer, går oprindelsen af ​​et sådant system tilbage til begyndelsen af ​​den kolde krig.

I 1946, efter opdagelsen af ​​en nazist missilprogram, som omfattede planer om at affyre ICBM'er i New York City, begyndte den amerikanske hær at studere interceptormissiler, der kunne ødelægge indkommende ballistiske missiler. I 1961 opnåede hæren den første vellykkede opsnapning af et dummy ICBM sprænghoved, hvilket førte til et stort fremstød for indsættelsen af ​​et nationalt forsvarsskjold. Seks år senere, landets første missilforsvarsprogram, kaldet Sentinel , blev indsat.

I 1968 omfokuserede præsident Richard Nixon Sentinel-systemet for at beskytte de amerikanske afskrækkende styrker. Systemet blev omdøbt til Beskyttelse . Sikkerhedsinterceptorer blev designet til at bære sprænghoveder for at ødelægge genindstigningskøretøjer fra ICBM'er.

Forhandlinger mellem USA og Sovjetunionen om spredning af våben resulterede i anti-ballistisk missiltraktat (ABM) fra 1972. ABM-traktaten forbød nationale missilforsvarssystemer og havde til formål at forhindre yderligere eskalering af våbenkapløbet mellem de to lande. I henhold til denne traktat blev USA og Sovjetunionen enige om at begrænse missilforsvarssystemer til to steder pr. land, uden at der er mere end 100 interceptorer. Antallet af websteder blev reduceret til én i 1974. USA placerede sit websted i Grand Forks, N.D., men lukkede det i 1976.

ABM-traktaten skal ændres eller afvises af USA, hvis det skal udsende et nationalt missilskjold. Under præsidentkampagnen i 2000 sagde præsident Bush, at han ville forfølge et nationalt missilforsvarssystem, selv på bekostning af at skade udenrigsforbindelserne med Rusland. Han sagde, at han ville arbejde for at ændre ABM-traktaten, men at han ville presse på for en amerikansk tilbagetrækning fra traktaten, hvis han skulle. Forsvarsminister Rumsfeld har sagt, at ABM-traktaten er forældet, fordi mange andre nationer har udviklet langtrækkende missilteknologi i de 30 år, siden den blev underskrevet.

Gennem slutningen af ​​1970'erne og begyndelsen af ​​1980'erne vendte militæret sin opmærksomhed mod at udvikle et missilforsvarssystem, der ikke var afhængig af sprænghoved-udstyrede interceptorer. Til dette formål udviklede den amerikanske hær et sensor- og vejledningssystem, der gjorde det muligt for en interceptor at kollidere med et fjendens sprænghoved. Denne teknologi blev demonstreret i 1984. (Et år tidligere havde præsident Reagan annonceret sit Strategic Defense Initiative (SDI) i en tv-transmitteret national tale).

Efter afslutningen på den kolde krig foreslog nogle, at Reagans SDI-planer ikke længere var nødvendige. I 1991 opfordrede præsident George Bush til et revideret missilforsvarssystem, der ville bruge jordbaserede raketopfangere. Samme år oplevede verden det første engagement af et ballistisk missil og et missilforsvarssystem under Den Persiske Golfkrig , når en amerikansk patriot missil ødelagde en irakisk Scud missil. Bushs planer lagde grunden til, at systemet nu støttes af hans søn, George W. Bush.

I 1998 udgav en kongreskommission Rumsfeld-rapporten , som fastslog, at flere lande ville have mulighed for at angribe det amerikanske fastland inden for fem til 10 år. Seks uger efter rapportens udgivelse testede Nordkorea et tre-trins missil, der passerede over Japan. Nordkoreanske test førte til, at den amerikanske kongres vedtog National Missile Defense Act af 1999, som forpligtede USA til at etablere et missilforsvarsskjold. NMD forventes at være operationelt i 2005.

Mange flere oplysninger

Relaterede HowStuffWorks-links

  • Sådan fungerer et amerikansk spionfly
  • Sådan fungerer krydstogtmissiler
  • Sådan fungerer raketmotorer
  • Hvordan rumkrige vil fungere
  • Sådan virker militære smertestråler
  • Sådan fungerer radar
  • Sådan fungerer satellitter
  • Hvordan ting VIL fungere

Andre gode links

  • Boeing:National Missile Defence Lead System Integrator
  • Raytheon
  • Ballistic Missile Defence Organisation (BMDO)
  • BMDO:Missile Defence Milestones
  • USA Forsvarsministeriet
  • Rumbaserede infrarøde systemer (SBIRS)
  • Center for Forsvarsinformation
  • Nationalt missilforsvar



Varme artikler