Do tầm quan trọng của tên lửa siêu thanh, các siêu cường (đồng thời là những nước dẫn đầu về công nghệ) đầu tư một khoản tiền đáng kể vào việc phát triển và cải tiến các hệ thống siêu vượt âm cũng như phát triển mọi phương tiện phòng thủ chống lại chúng.
Các loại tên lửa siêu thanh cơ động
Có hai loại tên lửa siêu thanh cơ động:
Phương tiện bay siêu thanh (HGV), còn được gọi là tên lửa tăng tốc chiến thuật (TBG): loại tên lửa siêu thanh được phóng từ tên lửa đạn đạo chiến lược hoặc chiến thuật. Tên lửa siêu thanh nhận được tốc độ từ tên lửa đạn đạo hoặc máy bay mang nó và thoát ra khỏi bầu khí quyển ở độ cao 24.384 mét, đạt tốc độ lớn - trong phạm vi Mach 20-25 - và sau đó lướt đi những quãng đường dài, đồng thời điều hướng chính xác và cơ động đến mục tiêu, giảm tốc độ trong khi lướt nhưng vẫn ở phạm vi siêu thanh, tức là tốc độ trên Mach 5. Khả năng điều hướng và cơ động trong khi lướt khiến phương tiện lướt siêu thanh trở thành một hệ thống vũ khí khó bị phát hiện và đánh chặn. Do tốc độ lớn nên thời gian dành cho máy bay đánh chặn là rất ngắn.
Tên lửa hành trình siêu thanh (HCM): Đây là loại tên lửa phức tạp kết hợp khả năng tăng tốc của tên lửa đạn đạo với khả năng cơ động của tên lửa hành trình và được trang bị động cơ mạnh mẽ. Tên lửa này được phóng từ máy bay. Ví dụ, theo báo cáo, tên lửa siêu thanh AGM-183-ARRW của Mỹ, được trang bị trên máy bay ném bom B-52, có thể đạt tốc độ 6.200 km/h. Động cơ tên lửa hành trình siêu thanh là động cơ ram-jet, hay động cơ scramjet, lấy không khí ở áp suất cao và tốc độ siêu âm để cung cấp oxy từ nguồn bên ngoài bằng cách đưa không khí vào động cơ và đốt cháy cùng nhiên liệu.
Đây là nguồn cung cấp oxy tự cung cấp năng lượng; trong đó việc nén nhiên liệu và không khí được thực hiện bằng chuyển động của tên lửa chứ không phải bằng tuabin, như trường hợp của động cơ phản lực. Bởi vì loại tên lửa này không mang chất oxy hóa cần thiết để tạo ra động lực và thiếu tua-bin để nén nên nó bị giới hạn ở độ cao bay - khoảng 60.000 feet - và trong phạm vi hoạt động. Mặt khác, do tiết kiệm trọng lượng và không có bộ phận chuyển động, nó có độ tin cậy, sản xuất đơn giản và khả năng phát triển tốc độ cao - trên Mach 5 - trong thời gian ngắn, giúp tăng hiệu quả.
Mỹ phát triển tên lửa siêu thanh từ sớm
Mỹ bắt đầu phát triển tên lửa siêu thanh như một phần trong kế hoạch phát triển các kịch bản tấn công ngay từ năm 2000, nhưng kế hoạch này đã bị Quốc hội trì hoãn vì nhiều lý do vào năm 2013 và 2014. Chương trình nghiên cứu phát triển tên lửa siêu thanh và phát triển những phương tiện tấn công khả năng phòng thủ chống lại những loại vũ khí như vậy (hệ thống Glide Breaker) đã được tăng tốc nhờ sự tiến bộ nhanh chóng của Nga và Trung Quốc trong lĩnh vực này.
Ví dụ, vào tháng 6/2019, tên lửa lướt siêu thanh AGM-183A ARRW đã được ra mắt. Nó được nhìn thấy dưới cánh của máy bay ném bom B-52 và theo một số ước tính tốc độ của nó là 6.200 km/h. Tên lửa này lẽ ra đã được đưa vào hoạt động nhưng vẫn còn những vấn đề kỹ thuật trong quá trình vận hành. Cliff Drubin từ Viện Jane ước tính Mỹ đã đầu tư 3,3 tỷ USD vào năm 2019 và 2,6 tỷ USD khác vào năm 2020 vào nghiên cứu và phát triển công nghệ siêu thanh.
Ngân sách dự kiến cho giai đoạn 2020-2025 để phát triển vũ khí siêu thanh đã tăng gấp đôi từ 6 tỷ USD lên 11,2 tỷ USD. Nỗ lực của Mỹ được dẫn dắt bởi DARPA (Cơ quan các dự án phòng thủ tiên tiến trực thuộc Lầu Năm Góc, Mỹ), quân đội và không quân. Mục tiêu là tạo ra một tập đoàn các ngành công nghiệp sẽ tham gia nỗ lực sản xuất hàng nghìn tên lửa siêu thanh cho các mục tiêu tấn công tầm xa - vũ khí siêu thanh tầm thấp (LRHW) và các mục tiêu chiến thuật và chiến lược. Mỹ cũng đang phát triển tên lửa siêu thanh có độ chính xác tầm xa và hệ thống tên lửa hành trình siêu thanh được phóng từ các bệ phóng trên không, chẳng hạn như từ máy bay chiến đấu tiên tiến F-15EX hoặc các bệ phóng trên mặt đất, nhằm nâng cấp hỏa lực trên chiến trường tương lai.
Một sự phát triển thú vị khác là tên lửa chiến thuật siêu thanh trên mặt đất có tên là Operational Fires. Hải quân cũng tham gia cuộc đua phát triển tên lửa siêu thanh, phân bổ 2,5 tỷ USD cho Lockheed Martin trong mục đích này, cũng như để phát triển một số địa điểm thử nghiệm đặc biệt nhằm kiểm tra hiệu suất của tên lửa siêu thanh, vì việc theo dõi và thu thập dữ liệu chuyến bay từ một vật thể di chuyển với tốc độ siêu thanh là một thách thức công nghệ đáng kể.
Cuối cùng, Bộ Quốc phòng Mỹ hợp tác với công ty Hypersonix ở Australia nghiên cứu phát triển nguyên mẫu của một mẫu tên lửa tiên tiến với động cơ ramjet độc đáo có tốc độ Mach 7 (khoảng 8.400 km/giờ), trong khi động cơ này được sản xuất bằng công nghệ in 3D - công nghệ này tiết kiệm được nhiều thời gian sản xuất, dẫn đến tiết kiệm chi phí. Quá trình sản xuất dựa trên việc sử dụng kim loại đặc biệt và lớp phủ phức tạp để khắc phục nhiệt độ cao sinh ra trong động cơ và trên bề mặt tên lửa, điều này rất cần thiết để kiểm soát quỹ đạo của nó.
Tên lửa siêu thanh của người Nga
Người Nga đi trước Mỹ trong việc phát triển và kết hợp tên lửa siêu thanh vào hệ thống hoạt động của họ. Người ta ước tính loại tên lửa siêu thanh tiên tiến sẽ sớm được đưa vào sử dụng vào khoảng năm 2025. Ngoài ra, cùng lúc đó, người Nga còn tiết lộ đoạn video ghi lại cảnh máy bay chiến đấu MiG-31 phóng tên lửa Kinzhal trong một cuộc tập trận. Đích thân Tổng thống Vladimir Putin đã tham khảo đoạn video và khẳng định tên lửa Kinzhal bay với tốc độ gấp 10 lần tốc độ âm thanh, khoảng 12.000 km/giờ, tầm bắn trên 1.250 km với khả năng mang đầu đạn hạt nhân và thông thường. Tên lửa có vẻ đã hoạt động, ít nhất là theo video, nhưng các chuyên gia đã bác bỏ con số Mach 10 và thậm chí thấp hơn. Do tốc độ lớn và khả năng cơ động tuyệt vời của tên lửa Kinzhal (trái ngược với tên lửa đạn đạo có thể dự đoán được quỹ đạo), nên rất khó phát hiện và liên tục theo dõi đường bay của nó, dẫn đến khả năng đánh chặn nó.
Trước đây cũng có những báo cáo ở Nga về việc phát triển tên lửa siêu thanh có tên 3M22 Zircon. Theo báo cáo của Nga, tên lửa này được thiết kế để tiêu diệt tàu, đạt tốc độ Mach 8 và tầm bắn 400 km. Tên lửa này có thể được phóng từ máy bay ném bom TU-22 hoặc từ tàu tên lửa, như đã được thực hiện trong cuộc thử nghiệm được thực hiện vào tháng 4/ 2019. Một tên lửa siêu thanh khác là Avangard - một vũ khí lượn được phóng từ tên lửa đạn đạo, đi vào hoạt động vào năm 2018 và tấn công mục tiêu ở khoảng cách khoảng 6.000 km.
Cuộc chạy đua của Trung Quốc
Trung Quốc bắt đầu một cuộc chạy đua chuyên sâu phát triển vũ khí siêu thanh vào đầu thế kỷ 21, với khả năng hoạt động đạt được ngay từ năm 2014. Người Trung Quốc nhận thấy tầm quan trọng trong việc phát triển các công nghệ siêu thanh khác nhau và do đó, họ tiến hành nghiên cứu và phát triển sâu rộng, bên cạnh việc phát triển tên lửa lượn hoặc tên lửa HAWC. Một vũ khí lượn siêu thanh tầm trung của Trung Quốc được phóng từ bệ phóng di động hoặc cố định ở khoảng cách 1.800-2.000 km và có lẽ xa hơn là tên lửa Đông Phong 17, được biết đến với tên viết tắt là DF-17, có tốc độ di chuyển ước tính tốc độ trong khoảng Mach 8-12. Tên lửa DF-17 có hình dạng mặt cắt đặc biệt mang lại hiệu suất khí động học và khả năng cơ động tối ưu ở nhiều tốc độ, lên tới Mach 12 và thậm chí cao hơn.
Trung Quốc cũng tiết lộ tên lửa DF-ZF đã thực hiện ít nhất 7 vụ phóng thử nghiệm kể từ năm 2014, hầu hết trong số đó được xác định là thành công. Đây là vũ khí lượn có khả năng mang đầu đạn hạt nhân và được phóng từ tên lửa đạn đạo. Nó di chuyển với tốc độ từ 6.000 đến 12.000 km/giờ và đạt tầm hoạt động khoảng 3.000 km. Ví dụ, tên lửa DF-41 của Trung Quốc là tên lửa đạn đạo liên lục địa có khả năng lướt siêu thanh mang đầu đạn hạt nhân tới tầm bắn 14.000 km.
Một tên lửa siêu thanh khác của Trung Quốc có khả năng mang vũ khí hạt nhân ở tốc độ Mach 6 và đang được phát triển là Starry Sky-2, dự kiến sẽ đi vào hoạt động vào năm 2025. Vào tháng 7/2021, Trung Quốc đã thể hiện khả năng đặc biệt khiến các nhà phân tích kinh ngạc khi họ phóng một tên lửa siêu thanh theo quỹ đạo tròn quanh trái đất. Theo những đánh giá hiện có, tên lửa của Trung Quốc rất chính xác và có khả năng mang đầu đạn thông thường hoặc hạt nhân. Theo một số chuyên gia, tên lửa này còn được thiết kế để tiêu diệt tàu sân bay.
Iran cũng phát triển tên lửa siêu thanh
Ngay từ năm 2014, Iran đã bắt đầu nỗ lực nghiên cứu và phát triển công nghệ siêu thanh thông qua các viện nghiên cứu kết nối với Lực lượng Vệ binh Cách mạng và quân đội, cùng với những trường đại học hàng đầu. Một sĩ quan cấp cao của Lực lượng Vệ binh Cách mạng tuyên bố Iran đang phát triển tên lửa siêu thanh với tốc độ Mach 8 trở lên, có khả năng cơ động đến khoảng cách xa với khả năng tấn công chính xác mục tiêu cố định và di chuyển, chẳng hạn như tấn công tàu sân bay Mỹ ở phạm vi 1.500 km. Các số liệu trong Lực lượng Vệ binh Cách mạng cũng tuyên bố rằng tên lửa Iran là tên lửa siêu thanh cơ động có thể bay tới Tel Aviv trong vòng 4 phút mà bỏ qua các hệ thống phát hiện và đánh chặn.
Cuối cùng, sức công phá của tên lửa siêu thanh không chỉ là kết quả của việc làm nổ vật liệu nổ trong đầu đạn của nó. Tác động động học bắt nguồn từ sự kết hợp giữa tốc độ cao, hình dạng khí động học và trọng lượng của tên lửa cũng góp phần đáng kể vào mức độ thiệt hại. Ví dụ, một đòn tấn công từ tên lửa siêu thanh nặng 500 kg với tốc độ gấp 8 lần tốc độ âm thanh tương đương với một đòn tấn công trực tiếp, có mục tiêu của 3,5 tấn thuốc nổ TNT.
Đối phó với vũ khí siêu thanh
Tấn công ở giai đoạn phóng: tấn công động học vào giai đoạn nhạy cảm đối với tên lửa - giai đoạn phóng - hoặc tấn công vào bệ phóng. Ở giai đoạn phóng tên lửa, động cơ hoạt động hết công suất nên dấu hiệu nhiệt của nhiệt độ động cơ (1.600-1.700 độ C) và áp suất rất lớn lên thân tên lửa khiến vỏ tên lửa dễ bị tấn công từ bên ngoài sử dụng tên lửa hoặc chùm tia laser mạnh.
Tấn công trong giai đoạn lướt: giai đoạn tên lửa rời khỏi bầu khí quyển, giảm tốc độ và di chuyển về phía mục tiêu. Trong khi bay ở độ cao thấp có thể gây khó khăn cho việc phát hiện và theo dõi, những phát triển gần đây về tên lửa đánh chặn mang lại hy vọng rằng ở giai đoạn bay lượn, có thể tấn công trực tiếp hoặc phát nổ ở gần tên lửa.
Tia laser mạnh: phát triển vũ khí laser công suất 150-300 kw có thể là yếu tố thay đổi cuộc chơi, vì chùm tia laser chạm tới tên lửa với tốc độ ánh sáng và do đó tốc độ siêu thanh là vô nghĩa, và từ góc độ của chùm tia đánh chặn nó là một mục tiêu đứng yên. Hạn chế chính của vũ khí laser là hiệu suất của chúng phụ thuộc vào điều kiện thời tiết và môi trường.
