Limitaciones de las armas hipersónicas: la velocidad
Operar en el ámbito hipersónico presenta complejidades tecnológicas que durante décadas se han abordado durante el desarrollo de los misiles balísticos intercontinentales, que como se ha señalado, superan Mach 20 en gran parte de su vuelo. En primer lugar, la fricción atmosférica calienta los misiles a varios miles de grados centígrados. La ojiva de un misil balístico intercontinental está protegida por un revestimiento que se ablanda y que solo pasa poco tiempo en la atmósfera, por lo que tanto el calentamiento como la pérdida de velocidad son reducidos. En cambio, un planeador hipersónico experimenta un alto estrés térmico durante toda la fase de planeo, que se concentra en las caras inferiores y frontales del planeador. Esto requiere de un alto nivel de investigación y desarrollo de materiales y fabricación de escudos térmicos adecuados [2]. Además, el planeador debe mantener una orientación adecuada para gestionar el estrés térmico, y esto introduce complejidades adicionales en cuanto al diseño de la superficie de control, el control del vector de empuje y el desplazamiento del centro de gravedad del misil.
Las maniobras hipersónicas o los «rebotes» generan elevadas aceleraciones de la fuerza G, lo que impone requisitos muy estrictos a los sistemas de navegación, en particular a los inerciales. Además, si bien la ionización del aire alrededor de un cuerpo hipersónico tiene poco impacto en su detección por los radares terrestres o marítimos, puede limitar gravemente las comunicaciones por radio (como se vio en la reentrada de las naves Apolo y del transbordador espacial), lo que resulta problemático para el guiado externo mediante enlace de datos o incluso GPS. Por último, en el caso de un HCM, el funcionamiento de un scramjet conlleva limitaciones de vuelo en altitud y en perfil, ya que la cámara de combustión está optimizada para las condiciones de temperatura y presión atmosférica correspondientes a una altitud específica. En general, se eligen altitudes muy elevadas (superiores a 50.000 pies). Si la táctica impone la necesidad de variar la altitud del misil, esto sólo puede hacerse a costa de la «desoptimización» del consumo de combustible y, por tanto, de la autonomía, que puede reducirse hasta en un 80% con respecto al óptimo teórico.
Limitaciones de las armas hipersónicas – objetivos
Hasta ahora, los misiles hipersónicos se han empleado (por ejemplo, los supuestos ataques Kinjal en Ucrania) contra lugares fijos. Si se pretende golpear un objetivo móvil como un barco, hay que añadir a las limitaciones anteriores los problemas de puntería y de guiado terminal. Para este tipo de objetivos, los retos relacionados con la transmisión y la actualización en tiempo real de la información sobre un objetivo en movimiento parecen aún lejos de estar resueltos. Otra solución sería utilizar un buscador. El problema de colocar un buscador en el misil es que debe situarse en el morro, que como se ha señalado está sometido a las mayores tensiones térmicas. En el caso que nos ocupa, el uso de un escudo térmico parece incompatible con el de un seeker colocado justo detrás, que debe emitir y recibir a su vez ondas electromagnéticas, o posiblemente trabajar en el campo visual o infrarrojo, lo que reduce su alcance o lo expone a los fenómenos térmicos ya discutidos ampliamente. Existen soluciones de carenados eyectables en las capas densas de la atmósfera para proteger el visor, pero esta eyección debe realizarse una vez que el misil haya salido del rango hipersónico para evitar un elevado estrés de fuerza g en el armazón del misil.
Más allá de las limitaciones térmicas, queda la cuestión del apuntamiento para corregir la trayectoria del misil. La velocidad de estas armas implica el desenmascaramiento a distancias muy largas en comparación con los misiles subsónicos. Además, si el misil hipersónico vuela a muy gran altura, debe resolver los problemas de discriminación por radar en lo que se denomina comúnmente clutter marino y, por lo tanto, debe recurrir a procesos de imagen por radar mediante tecnologías SAR (Radar de Apertura Sintética). A esto se añade la identificación del objetivo, que debe basarse en potentes algoritmos. Todos estos elementos hacen que, para apuntar a un barco, el misil deba ralentizar y abandonar el dominio hipersónico en la fase final, volviendo a las velocidades supersónicas «normales». Sin embargo, un misil supersónico de maniobra sigue siendo un objetivo muy complejo de interceptar, sobre todo si una parte importante de su vuelo se realizó a velocidades hipersónicas, lo que reduce el tiempo disponible para el bucle OODA.
Defensa contra las armas hipersónicas
La interceptación de misiles hipersónicos presenta varios retos. La detección del lanzamiento del misil se basa en tecnologías relativamente maduras. Desde hace varios años, los buques de defensa aérea de la Marina francesa están conectados a la red de alerta SEW (Shared Early Warning) de la OTAN, cuya detección se basa en sensores espaciales en la banda infrarroja. Los misiles hipersónicos operan a velocidades que normalmente son filtradas por los sistemas de radar para limitar los falsos objetivos, lo que debe ser tenido en cuenta. El guiado para la interceptación requerirá un seguimiento muy preciso para calcular el punto de mira correcto. Los propios misiles defensivos deben ser muy maniobrables para alcanzar el punto de mira con precisión en tiempo y posición. La Armada de EE.UU. ha dicho que ha superado estos retos con la combinación del sistema de radar SPY-6 y el misil interceptor SM-6. Durante la Prueba de Vuelo Experimental – 01, en marzo de 2020, un destructor Aegis simuló una interceptación de HGV con un misil SM-6 Dual-II. La Agencia de Defensa de Misiles de EE.UU. (MDA), en cooperación con la Navy llevó a cabo la Prueba de Vuelo del Sistema de Armas Aegis 31 Evento 1 el 29 de mayo de 2021, del SM-6 contra un misil balístico de medio alcance. Sin embargo, incluso con una salva de dos misiles, no se logró la interceptación en fase terminal. La US Navy y la MDA también están embarcadas en un programa para interceptar los HGV más arriba en la fase de planeo (iniciativa Glide Phase Interceptor o GPI) [3], por lo tanto más arriba. Esto implica disponer de sistemas de seguimiento y guiado suficientemente avanzados para que un SM-6, con un sistema de propulsión mejorado [4], pueda alcanzar su objetivo en el rango de maniobra hipersónica. La US Navy se está organizando, por tanto, para adaptar sus medios para contrarrestar esta nueva amenaza, de forma similar a su desarrollo de capacidades contra el misil antibuque KH31, utilizando el SM-2 y el objetivo supersónico GQM-163 Coyote.
Por parte europea, la respuesta a los misiles hipersónicos está empezando a estructurarse, y el proyecto Twister (Timely Warning and Interception with Space-based Theater surveillance) llevado a cabo por Francia en el marco de la Cooperación Estructurada Permanente Europea podría ser uno de los primeros desarrollos en beneficiarse concretamente del apoyo del reciente (2021-2027) Fondo Europeo de Defensa. A este respecto, es deseable que el esfuerzo de investigación y tecnología siga una distribución basada en la llamada lógica del mejor atleta para los conjuntos más complejos de Twister.
Twister: Alerta e interceptación oportunas con vigilancia TheatER basada en el espacio
Adaptado a la realidad de los misiles ofensivos en 2035 y más allá, el futuro programa Twister pretende reforzar la capacidad de los europeos para detectar, seguir y contrarrestar mejor los misiles de hipervelocidad, en estrecha colaboración con la OTAN, mediante una combinación de soluciones basadas en la alerta espacial avanzada y los interceptores endoatmosféricos. El componente de alerta temprana, denominado ojo de Odín, asocia especialmente a Thales Alenia Space con otros fabricantes de los Estados miembros implicados. Debería basarse, en particular, en el uso de una constelación de satélites, cuya tecnología será objeto de futuros trabajos de estudio previos, para satisfacer tanto las necesidades de alerta como de seguimiento. En cuanto a los interceptores, bautizados como European Air & Ballistic Missile Defense Interceptor, aprovecharían en particular la exitosa arquitectura del interceptor MBDA Aster, integrado en un conjunto de dos y quizás tres etapas de propulsión.
Los trabajos de estudio asociados a este programa, en el que ya trabajan varios Estados miembros europeos, reciben apoyo financiero del Fondo Europeo de Defensa durante el período 2021-2027. En el ámbito naval, este futuro sistema, y en particular esta nueva generación de interceptor endoatmosférico, sería compatible de vez en cuando con la futura generación de fragata de defensa aérea de la Armada francesa, cuya misión principal debería seguir siendo la protección de un grupo de combate de portaaviones. en un entorno disputado.
Consecuencias para la Armada francesa
En 2012 y de nuevo en 2021, la Armada francesa demostró a su vez su capacidad para interceptar un misil antibuque de alcance KH31, mediante su sistema Aster contra objetivos supersónicos. Ahora debe renovar este tipo de demostración ante estas nuevas amenazas. Para ello, cuenta con la capacidad de gestión de proyectos de la Dirección General de Armamento (DGA), la Agencia Francesa de Investigación, Desarrollo y Adquisición Militar, junto con importantes activos industriales europeos. El fabricante de misiles MBDA, en particular, ha demostrado su capacidad en el campo de los scramjets, como el programa previsto de misiles de crucero hipersónicos con armamento nuclear ASN4G. Además, para sustituir al Exocet, famoso pero de edad respetable, el programa conjunto franco-británico Future Cruise/Anti-Ship Weapon funcionará a altas velocidades supersónicas, lo que permite comprender las limitaciones de este tipo de vuelo contra objetivos móviles. Desde hace varios decenios, Francia se ha destacado en el uso de la combinación de velocidad más par de maniobrabilidad para romper las defensas enemigas, en particular el misil de crucero supersónico nuclear ASMPA. Además, gracias a su compromiso con la Fuerza Estratégica Oceánica y el desarrollo de misiles balísticos intercontinentales (ICBM), el Grupo Ariane tiene experiencia en el campo de los vuelos hipersónicos y los materiales asociados a las limitaciones térmicas. Este grupo industrial es también responsable del demostrador tecnológico del planeador hipersónico VMaX.
Sin embargo, dada la inversión de las grandes potencias en el campo de la hipersónica, y el ritmo de su evolución, sigue siendo necesario que la Armada francesa profundice sus conocimientos en este campo, junto a la DGA. Todavía quedan muchas incógnitas en torno al funcionamiento de estos sistemas de armas: su guiado, su capacidad de maniobra, los materiales y las tecnologías adecuadas y, por supuesto, los límites de su velocidad. Siguen siendo necesarias las pruebas y el desarrollo para comprender mejor el funcionamiento de estos sistemas con el fin de identificar mejor sus puntos débiles y explotar sus defectos.
Vista operativa de la Armada francesa de la vigilancia naval cooperativa (equivalente a la parte de detección del CEC) Crédito: Armada francesa
En cuanto a la defensa contra los misiles hipersónicos enemigos, la complejidad de enfrentarse a un objetivo en movimiento parece ofrecer oportunidades para una interceptación en la fase final desde un buque de combate, o incluso para el uso de otros sistemas menos sensibles a la velocidad de los misiles: armas de interferencia, de señuelo o de energía dirigida. En este contexto, también parece posible interrumpir la complejísima e inseparable cadena de compromiso o «kill chain» de estas armas: aviones, drones o satélites necesarios para proporcionar la posición e identificación del buque objetivo. Pero para poder reaccionar contra estas armas, son necesarios medios de detección adecuados: radares con una frecuencia de actualización suficiente para seguir las maniobras de los misiles, vigilancia colaborativa que reúna los sensores dispuestos alrededor de una fuerza de combate, radar UHF para la alerta a muy larga distancia y alertas por satélite. Por último, el corto tiempo de reacción necesario para la destrucción de los misiles hipersónicos requiere ayudas a la toma de decisiones de alto rendimiento para evitar los intentos de interceptación intempestivos que llevarían a saturar los sistemas de defensa y a vaciar rápidamente los cargadores de munición.
Conclusiones
Más allá del bombo mediático que los rodea, los misiles hipersónicos convencionales no son todavía el «arma infalible» o el «cambio de juego» que dejaría obsoletos a todos sus competidores más lentos. Esto es particularmente cierto cuando se trata de atacar plataformas en movimiento como los buques de guerra, donde la cadena de objetivos es tanto más compleja cuanto que se establece a gran distancia. Estos nuevos misiles son a la vez más lentos y más fácilmente detectables que los misiles balísticos intercontinentales para atacar objetivos fijos a muy larga distancia. Su capacidad para alcanzar objetivos en movimiento aún está por demostrar. China parece ser muy consciente de esta limitación: a pesar de las inversiones estadounidenses en hipersónicos, incluidos los misiles antibuque, el PLAN chino (Armada del Ejército de Liberación Popular), sigue dando prioridad a su capacidad de desplegar un grupo de combate de portaaviones capaz de realizar operaciones de proyección de poder. Actualmente, Pekín pone en servicio un nuevo tipo de portaaviones cada 7 años.
Sin embargo, los desarrollos de la tecnología hipersónica demuestran que, en el combate de alta tecnología, las soluciones ofensivas subsónicas, incluso cuando se hacen muy sigilosas, se ven hoy superadas por las tecnologías basadas en la muy alta velocidad y la alta maniobrabilidad. Al igual que la transición a los supersónicos en su momento, los hipersónicos deben ser objeto de estudios y desarrollos para comprender los pros y los contras de estas armas. Se trata de analizar tanto las realidades ofensivas como sus defectos explotables. Hay que medir las consecuencias de la apertura de esta caja de Pandora de la proliferación que hasta ahora se ha mantenido bien cerrada por los tratados internacionales de armas estratégicas. En particular, atacar objetivos móviles con misiles hipersónicos sigue siendo un reto, lo que deja a la Armada un margen de maniobra (literal y figurado) contra ellos. En efecto, para responder a esos ataques relámpago con armas rápidas, los buques de guerra tienen una ventaja inigualable: en una sola plataforma móvil, combinan el sistema de defensa aérea más eficaz, constituido por sistemas de detección, evaluación, capacidad de decisión y antimisiles, y al mismo tiempo presentan al enemigo el sistema de defensa antiaérea más eficaz y el problema de puntería más complejo que existe actualmente.
[2] En mayo de 2021, la prensa británica mencionó las sospechas de espionaje en los estudios sobre el grafeno en la universidad de Manchester por parte de estudiantes chinos. El grafeno es un material bien adaptado para construir escudos térmicos.
[3] El 19 de noviembre de 2021, la MDA anunció la selección de Lockheed Martin, Northrop Grumman y Raytheon missile defense para producir el sistema GPI.
[4] El SM-6 Block-IB debería estar equipado con un cohete propulsor de 21» capaz de aumentar el alcance del misil y alcanzar una velocidad hipersónica
Fte. Naval News
