Die Zukunft der Hyperschall-Waffensysteme

Hyperschallraketen sind 2020 als militärtechnischer Trend in der Verteidigungslandschaft angekommen und haben sich schnell zu einer wichtigen Lösung im Arsenal vieler moderner Streitkräfte entwickelt.

Die Kerndefinition einer Hyperschallrakete bleibt unverändert: eine Rakete, die mit Mach 5 oder schneller fliegt und gleichzeitig präzise manövrierbar ist. Die aerodynamische Technologie, die diese Funktionen erst möglich macht, entwickelt sich jedoch ständig weiter und bringt zusätzliche Vorteile mit sich.

Als Teil einer mehrstufigen Verteidigungsstrategie konzentrieren sich Hyperschallraketen auf die permanente Überwachung, Zielerfassung und Abschreckung von Bedrohungen. Denn um sich effektiv auf so viele Elemente konzentrieren zu können, muss ein leistungsfähiges Netz von Subsystemen zuverlässig miteinander verbunden sein und nahtlos in einem umfassenden Hyperschall-Waffensystem zusammenarbeiten. Zu diesen Subsystemen gehören:

• Start
• Suchkopfsensor
• Datenverarbeitung
• Kommunikation
• Navigation
• Flugsteuerung

Das Startsubsystem sorgt für den Antrieb und die aerodynamische Geschwindigkeit der Hyperschallrakete. Und mit der Geschwindigkeit kommt ein weiterer begehrter Vorteil: die Reichweite. Da eine Hyperschallrakete 10 bis 15 Mal schneller als die Schallgeschwindigkeit fliegt, kann sie in weniger als einer Stunde 10.000 Meilen zurücklegen, was ihr eine interkontinentale Reichweite verleiht.

Hyperschallraketen sind auch beim Start flexibel – sie können von Flugzeugen, vom Boden oder von U-Booten aus abgefeuert werden, um Luft-Luft-, Luft-Boden-, Boden-Luft- und Boden-Boden-Reaktionen zu ermöglichen.

Verbindungskomponenten wie Steckverbinder, Steuerschränke, Kabelbäume, Schnittstellen und Baugruppen müssen für eine erfolgreiche Inbetriebnahme in das Subsystem integriert werden. Stromquellen innerhalb von Waffensystemen, wie z. B.
motorbetriebene Generatoren, Hilfsaggregate, Batterien und externe Energiequellen, können mit leichten, leistungsfähigen Schützen gesteuert werden. 

Die Guidance Processor Unit (GPU), das Kontrollzentrum der Waffensysteme, speichert Echtzeitinformationen, die von anderen Subsystemen wie Suchsensoren, Kommunikation und Navigation gesammelt werden. Daten über die Identifikation, die Position und die Flugbahn eines Ziels müssen sofort von der GPU empfangen und verarbeitet werden, damit die Rakete sofort eine Entscheidung über seine Reaktion treffen kann. Anschließend muss sie die Information über diese Entscheidung unverzüglich an die Subsysteme für den Start und die Flugsteuerung weiterleiten, um das geplante Manöver durchzuführen.

Derart große Datenmengen während des Fluges in Echtzeit zu berechnen und zu analysieren, ist eine komplexe Aufgabe. Hyperschall-Leitsysteme erfordern eine Hochgeschwindigkeitselektronik mit geringer Latenz, die Informationen über verschiedene Datenübertragungsmethoden wie GPS, Radiofrequenz oder Satellit senden und empfangen kann. All diese lebenswichtigen Informationen müssen auf dem begrenzten Raum einer Rakete mit Hilfe von Mikro- und Nanominiatursteckverbindern
sowie Hochleistungsdrähten und -kabeln nahtlos mit allen anderen Subsystemen verbunden und kommuniziert werden.

Um Ziele aufzuspüren und Bedrohungen abzuwehren, stützt sich die Suchertechnologie auf empfindliche Sensoren, die hoch genug entwickelt sind, um die eindeutige Signatur eines Angriffsziels oder einer sich nähernden Bedrohung zu erkennen.

Die in der Raketenspitze positionierten Sensoren müssen die Relais, die Verkabelung und die Steckverbinder so packen, dass auf kleinstem Raum eine große Bandbreite für die komplexe Signalverarbeitung zur Verfügung steht.

Raketensensoren können eine Vielzahl von Techniken verwenden, darunter die optische Erkennung von Laserstrahlen, die physikalische Erkennung einer Infrarotsignatur oder die Radarerkennung. Jede dieser Optionen erfordert eine umfangreiche Verkabelung, flexible Schaltungen und mehrere Verbindungspunkte, um wichtige Sensordaten an die GPU weiterzuleiten.

Nachdem die GPU die Daten analysiert und die Entscheidung getroffen hat, eine Rakete auf ein Ziel abzufeuern, übermittelt er diese Entscheidung und die erforderliche Flugbahn an das Steuerungssubsystem, um das Manöver durchzuführen. Anstelle der parabolischen Flugbahn konventioneller ballistischer Interkontinentalraketen (Intercontinental Ballistic Missiles, ICBMs) können Hyperschallraketen eine kodierte Flugbahn fliegen. Darüber hinaus werden in den meisten modernen Militärprogrammen mehrere Raketen gleichzeitig eingesetzt. Ein Schwarm von Hyperschallraketen auf einer unkonventionellen Flugbahn macht es für gegnerische Streitkräfte nahezu unmöglich, sie vorherzusehen und abzufangen.

Diese extrem kontrollierte Manövrierfähigkeit bei hohen Geschwindigkeiten hängt von der Kombination eines leistungsstarken Motors und einer präzisen Lenkung ab.

Da militärische Hyperschalltechnologie zunehmend in mehrschichtigen Verteidigungssystemen eingesetzt wird, müssen die Methoden zur Beobachtung, Erkennung und Reaktion angepasst werden. Eine dieser Verbesserungen wird wahrscheinlich die Möglichkeit sein, Datenverbindungen mit Satelliten in niedriger Erdumlaufbahn (Low Earth Orbit, LEO) und mittlerer Erdumlaufbahn (Mid Earth Orbit, MEO) herzustellen. So können Waffensysteme die Vorteile der scharfen visuellen Auflösung im LEO und der größeren Apertur im MEO nutzen. Das bedeutet auch, dass eine noch schnellere Elektronik mit geringeren Latenzzeiten benötigt wird, um zuverlässig qualitativ hochwertige Informationen zwischen den verschiedenen Satellitentypen und den Waffensystemen zu übertragen.

Die Verbesserung der Beobachtung und der permanenten Überwachung setzt voraus, dass die Sensoren über ausgefeiltere Fähigkeiten zur Erkennung von Signaturen verfügen, um zu verhindern, dass ein harmloses Objekt mit einer echten Bedrohung verwechselt wird. Und diese Datenflut muss schnell genug verarbeitet werden, um sowohl den Kontakt zu einem anvisierten Ziel herzustellen als auch eingehende Hyperschallbedrohungen durch gegnerische Streitkräfte abzuwehren.

All diese fortschrittlichen Leistungselemente erfordern, dass alle Verbindungskomponenten – Antennen, Kabel und Drähte, Schaltkreise, Klemmen, Steckverbinder, Crimpverbindungen, Elektronik, Kabelbäume, Leiterplatten, Sensoren, Lötverbindungen usw. – noch kleiner und leichter werden, ohne dabei die für die Überlebensfähigkeit erforderliche Robustheit zu verlieren. TE Connectivity (TE) kann durch die Kombination von Luft- und Raumfahrt- sowie Verteidigungskompetenz Hersteller bei der Entwicklung robuster Steckverbinder unterstützen, die über ausreichende Geschwindigkeit, Bandbreite, Haltbarkeit und Zuverlässigkeit verfügen, um die Anforderungen der sich ständig weiterentwickelnden Verteidigungs- und Militärindustrie zu erfüllen.

• Die aerodynamische Hyperschall-Raketentechnologie entwickelt sich rasch zu einem entscheidenden Element einer mehrschichtigen Verteidigungsstrategie.
• Ein robustes Netz integrierter Subsysteme – Start, Suchkopfsensor, Datenverarbeitung, Kommunikation, Navigation und Flugsteuerung – bildet komplette Hyperschall-Waffensysteme.
• Fortgeschrittene Datenverbindungsmöglichkeiten mit LEO- und MEO-Satelliten sowie verbesserte Signaturerkennungsfähigkeiten werden die nächste Generation der Hyperschalltechnologie vorantreiben.
• Bei der Entwicklung von Komponenten für Hyperschallwaffensysteme berücksichtigt TE sowohl Größe, Gewicht und Leistungsaufnahme als auch Überlebensfähigkeit.