12 oktober 2017

“De vraag, of de Verenigde Staten (VS) een intercontinentale raket (ICBM) kunnen neerhalen, is van het grootste belang nu Donald Trump en Kim-Jung Un elkaar bestoken met dreigementen. Als een nucleaire aanval door Noord-Korea op Hawaii of Los Angeles kans van slagen heeft, kan de VS zich gedwongen voelen om de eerste klap uit te delen, desnoods met een kernwapen. Een jaar of tien jaar geleden waren onafhankelijke experts nog zeer sceptisch over de mogelijkheid, om zelfs maar één ICBM op tijd te onderscheppen.”

Je leest:

Raketschild VS praktisch onhaalbaar

Raketschild VS praktisch onhaalbaar

Auteur: | 16 juli 2003

Zelfs als alles meezit lukt het de VS waarschijnlijk niet om binnen tien jaar een verdediging tegen intercontinentale raketten (ICBMs) te bouwen. Die ontnuchterende conclusie trekt een studiegroep van de American Physical Society (APS) in een rapport dat op 15 juli verscheen. Binnen de drie tot vier minuten die een raketmotor brandt is gewoon geen tijd om goede tegenmaatregelen te nemen.

Half augustus 2017 bereikte het gebekvecht tussen de VS en Noord-Korea een nieuw hoogtepunt, toen president Trump de Noord-Koreanen dreigde met fire and fury, waarna Kim Jung Un aankondigde dat hij zeer binnenkort lange-afstandsraketten zou afvuren op de kustwateren van Guam. De overheid in Guam heeft afgelopen week een brochure verspreid onder de inwoners over wat te doen in geval van een nucleaire aanval

De escalatie is mede veroorzaakt door een uitgelekt rapport, waarin stond dat Noord-Korea nu voor het eerst in staat is om een kernkop te monteren op zijn lange-afstandsraketten. De grote vraag blijft, hoe reëel de nucleaire dreiging voor Amerikaans grondgebied is, en of de VS daar inmiddels een geloofwaardige verdediging tegen heeft.

Het Amerikaanse raketschild kan nooit ‘optimaal’ werken, stelt een studiegroep van de American Physical Society (APS). Daarvoor is het namelijk nodig om een ICBM (InterContinental Ballistic Missile) nog vóór de raketmotor afslaat neer te halen: binnen drie tot vier minuten na de lancering. De APS-groep bekeek de technische eisen waaraan een raketschild moet voldoen om raketten uit Noord-Korea, Irak en Iran te onderscheppen. De lanceerinstallaties moeten volgens de groep zo dicht bij de vijand liggen dat succesvol onderscheppen van raketten uit grote landen haast onmogelijk is.

Op tijd raken

Een ICBM is zo ontworpen, dat hij het grootste deel van de vlucht free-wheelend doorbrengt. Na de lancering brandt de raketmotor vier minuten om de raket op snelheid te brengen. Na die startfase zit de raket in een ballistische baan: als een geworpen steen schiet het projectiel door de ruimte op weg naar zijn doel. Zelfs al wordt de raket in een ballistische baan nog geraakt – en waarschijnlijk heeft de raket dan al allerlei afleidingsmechanismes gebruikt en verscheidene koppen gelanceerd – dan nog volgen de brokstukken hun oude baan. En storten neer op het doelland.

De koppen van een ICBM, de onderdelen die de explosieve lading dragen, zijn berekend op de zware terugkeer in de dampkring. Daarom zal een deel van de koppen ook de inslag van een onderscheppende raket overleven. Voor het Amerikaanse National Missile Defense-programma is het neerhalen van een ICBM terwijl die nog versnelt dan ook erg belangrijk. Door de raket neer te halen vóór die zijn eindsnelheid bereikt halen de brokstukken het doel niet.

Het Amerikaanse ministerie van defensie mikt niet alleen op het onderscheppen van ICBMs in de lanceerfase. Het uiteindelijke raketschild bestaat uit verschillende ‘lagen’. Maar de zogenaamde middenlaag, neerhalen van een zwerm koppen die al temidden van camouflerende materialen naar hun doel vallen, heeft geen makkelijke taak. Elke raket die in de lanceerfase wordt vernietigd maakt de prestatiedruk op de middenlaag kleiner. Daarom is het rapport van de APS-groep ook een flinke tegenslag voor voorstanders van het raketschild.

Dit is het traject dat door een ICBM uit Rusland zou worden gevolgd. Het grootste deel van de vlucht is ballistisch, dat wil zeggen dat de baan van de raket net als die van een geworpen steen vastligt door zijn snelheid en richting – er vindt geen aandrijving meer plaats en de raket valt door de zwaartekracht op zijn doel.

De Amerikaanse natuurkundigen van APS hebben berekend hoe ver van een vijandelijke raket een onderscheppingsinstallatie moet staan om die raket neer te halen. Om een ICBM binnen de drie minuten dat de motor brandt te onderscheppen moet de raketverdediging binnen 400 tot 1000 kilometer van de lanceerinstallatie staan. Voor een raket een ICBM uit het midden van China of Rusland kan bereiken is de motor van de ICBM al afgeslagen. Behalve bij kleine landen als Noord-Korea is het dus onmogelijk om de installaties van het raketschild dichtbij genoeg te krijgen. Waterdicht wordt de eerste laag van het raketschild nooit!

Hier is te zien waar een raket moet starten om een vaste brandstof-ICBM uit Noord-Korea te kunnen onderscheppen. Er zijn trajecten naar verschillende doelen in de VS aangegeven. Links de gebieden die nodig zijn als de onderscheppende raket een snelheid van 6,5 km/s kan halen, dat is bijna de snelheid van de ICBM zelf. Rechts de gebieden die corresponderen met een eindsnelheid van 10 km/s, ruim boven wat nu technisch haalbaar is. De stippellijn geeft het gebied aan waarin de raket moet starten als er 30 sec. beslissingstijd is, de vaste binnencirkel is voor onmiddellijke lancering. bron: APSKlik op de afbeelding om een grotere versie te zien.

Vaste en vloeibare brandstof

De APS-groep heeft twee soorten ICBMs bekeken. De lading is in principe hetzelfde, maar de ene soort gebruikt vloeibare en de andere vaste brandstof. Het tweede type bereikt zijn eindsnelheid tot een minuut eerder dan het eerste. Waar ICBMs met vloeibare brandstof met huidige of toekomstige technologie nog te onderscheppen zijn, is een vaste brandstof-raket de onderscheppers altijd te snel af.

Vanaf de lancering heeft een vaste brandstof-ICBM maar drie minuten nodig om op snelheid te komen. Binnen die tijd moet het raketschild de lancering waarnemen, de baan van de raket bepalen, en een onderscheppende raket lanceren. Die moet ook nog eens de ICBM zien te raken. Er is binnen tien jaar een raket te ontwikkelen die dat nét kan, als het raketschild tenminste maar een gebied ter grootte van Noord-Korea af hoeft te dekken. Het is onmogelijk te beschermen tegen grotere landen zoals bijvoorbeeld Iran of China.

Volgens voorspellingen van de Amerikaanse inlichtingendiensten zou Iran binnen tien tot vijftien jaar al raketten op vaste brandstofbasis kunnen ontwikkelen. Als Amerika nú een systeem ontwikkelt dat vloeibare brandstof-raketten kan onderscheppen, is dat voor ‘schurkenstaten’ alleen maar een extra reden om over te schakelen naar vaste brandstof. Alleen kleine landjes met vaste brandstof-ICBM’s zijn met het raketschild af te dekken, grotere landen hebben hoe dan ook vrij spel. Het Amerikaanse raketschild lijkt daarmee een doodgeboren kindje.

Alternatieve schilden

Een raketschild hoeft zich niet per se op de grond te bevinden. Het onderzoeksrapport van de APS beschrijft daarom de eisen waaraan raketsilo’s in de ruimte moeten voldoen. Het resultaat is hetzelfde als voor een lanceerinstallatie op aarde: de onderscheppende raket moet net zo snel of sneller zijn als zijn doel en dichtbij de vijandelijke ICBM starten, dus vanuit een lage omloopbaan van 300 a 400 kilometer hoogte.

Een lanceerinstallatie in zo’n lage omloopbaan blijft niet geostationair boven een gebied hangen. Daarom zijn er tegen de duizend installaties in de ruimte nodig om één mogelijke ICBM van de vijand te onderscheppen. Om zoveel massa in omloop te brengen is per jaar tussen vijf en tien keer de lanceercapaciteit van de VS nodig.

Een tweede alternatief, laserkanonnen in Boeings, is volgens de APS-groep ook niet haalbaar. Zo’n laser zou de raketmantel onder vuur nemen en de raket zo laten ontploffen. De afstand waarop zo’n kanon een ICBM nog genoeg kan verwarmen om haar onklaar te maken is slechts 300 kilometer. Ook dat is weer een te korte afstand om raketten uit grote landen als Iran of China te onderscheppen. Bovendien werkt een laserkanon alleen tegen raketten met vloeibare brandstof. Een ICBM met vaste brandstof moet beter bestand zijn tegen hitte omdat de eigen uitlaatgassen al zoveel heter zijn dan die van een vloeibare brandstof-raket. Daarom is dit type ICBM minder kwetsbaar voor een laser. Een laser kan zo’n raket niet lang genoeg in het vizier houden om genoeg schade aan te brengen, zeggen de natuurkundigen.

Korte afstandsraketten wél te onderscheppen

De APS-groep brengt niet alleen slecht nieuws. Er is een goed schild te bouwen tegen raketten die van schepen worden afgevuurd, stelt ze in haar rapport. Bestaande radars als het AEGIS-systeem kunnen die taak aan. De ‘enige’ eis is dat het onderscheppingsschip binnen zo’n veertig kilometer van het vijandelijke schip is. Over de mankracht en hoeveelheid materieel om zo’n dekking te garanderen laat het rapport zich niet uit.

Sinds president Bush duidelijk maakte dat hij het raketschild onmisbaar beschouwt voor de verdediging van de VS zijn veel tests gehouden. Daarbij gebeurt het nog wel eens dat de onderscheppingsrakket zijn doel mist. Op 18 juni 2003 maakte de Missile Defense Agency (MDA) bekend dat een recente test mislukt was. Drie eerdere testen in dezelfde testreeks waren succesvoller, en de MDA liet dan ook weten hoopvol te blijven. Volgens de planning worden in 2004 onderscheppingsinstallaties geplaatst in Canada. Die zouden een deel van de VS moeten beschermen tegen aanvallen met ICBMs.

APS

De APS is de Amerikaanse vakvereniging van natuurkundigen en telt zo’n 40.000 leden. De vereniging houdt zich voornamelijk bezig met het beheer van de verschillende vakbladen en het organiseren van bijeenkomsten. Soms stelt de APS ook studiegroepen aan om onderwerpen van algemeen belang te onderzoeken.

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 16 juli 2003

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.