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Pas si furtif après tout ?


Depuis que le premier V-2 nazi a atterri sur Londres en 1944, le radar est le meilleur moyen de détecter les missiles entrants.

En fait, sans ces rayons invisibles balayant sans cesse le ciel, l’humanité pourrait être éteinte. Ce qui empêchait les doigts crispés de la guerre froide d’appuyer sur la gâchette nucléaire, c’était la confiance qu’une première frappe ennemie serait détectée par radar, puis sanctionnée par des représailles rapides.

Mais que se passe-t-il lorsque le radar ne peut pas détecter un missile?

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site de lancement de la seconde guerre mondiale pour la fusée v2 en noir et blanc

Site de lancement de fusées V-2 en Allemagne pendant la Seconde Guerre mondiale, vers 1939.

Getty Images

L’avènement des missiles hypersoniques – des armes qui se déplacent à Mach 5 (3 800 miles par heure) ou plus vite – bouleverse déjà le système mondial de dissuasion qui a tenu l’apocalypse à distance depuis 1945. Les missiles hypersoniques sont si rapides qu’il peut être presque impossible de abattez-les avec la technologie actuelle.

Mais il s’avère qu’une bizarrerie de la physique peut également masquer les armes hypersoniques du radar, ce qui signifie qu’un défenseur peut ne les détecter que juste avant l’impact. Étant donné que ces armes pourraient potentiellement anéantir les dirigeants politiques ou les arsenaux nucléaires d’un adversaire lors d’une attaque surprise, il est facile de comprendre pourquoi les nations considèrent les conséquences de la course aux armements hypersonique comme existentielles.

Pourtant, alors que le président russe Vladimir Poutine les a qualifiés d'»armes miracles», les missiles hypersoniques n’ont pour la plupart pas été testés au combat, et les questions abondent sur leur conception et leurs capacités. Sont-ils vraiment invisibles au radar ? Ou est-ce encore un autre cas où les armes hypersoniques sont plus à la mode qu’une arme ?

«Le problème du radar est compliqué», a déclaré Iain Boyd, expert en hypersonique et directeur du Center for National Security Initiatives de l’Université du Colorado. Mécaniques populaires.

Coupure de radar

un missile balistique intercontinental minuteman iii non armé se lance lors d'un test opérationnel à 242 h, heure du pacifique, le 1er mai 2019, à la base aérienne de vandenberg, calif us air force photo par un aviateur de 1re classe aubree milks

Le missile balistique intercontinental américain Minuteman III a une portée de plus de 6 000 milles et peut atteindre des vitesses supérieures à Mach 23.

Photo de l’US Air Force par un membre de la 1re classe Aubree Milks

Au cœur du problème se trouve un phénomène qui remonte à la course à l’espace des années 1960. Lorsqu’un vaisseau spatial tel qu’une capsule Apollo ou la navette spatiale revenait sur Terre, il y avait quelques minutes tendues de panne radio lorsque les communications avec le véhicule devenaient impossibles; c’est parce qu’un objet descendant à grande vitesse dans l’atmosphère génère une chaleur intense. Par exemple, une capsule Orion sans pilote de la NASA revenant sur Terre en décembre 2022 est rentrée dans l’atmosphère à Mach 32, soit environ 25 000 miles par heure.

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À ces vitesses, la friction entre l’engin et l’atmosphère écrase les molécules d’air et entoure l’engin d’une gaine de plasma. «Le plasma est souvent appelé» le quatrième état de la matière «, avec le solide, le liquide et le gaz», selon le Centre de plasma et de fusion du MIT. «Tout comme un liquide va bouillir, se transformant en gaz lorsque de l’énergie est ajoutée, le chauffage d’un gaz formera un plasma – une soupe de particules chargées positivement (ions) et de particules chargées négativement (électrons).»

Cette soupe d’électrons peut aussi bloquer le radar. La gaine de plasma absorbe les ondes radio et rend ainsi «le véhicule pratiquement invisible aux systèmes radar actifs», selon un récent rapport de l’US Navy. sollicitation de recherche pour la détection hypersonique.

Ironiquement, cette même gaine de plasma génère également beaucoup de chaleur et les capteurs infrarouges peuvent repérer des objets chauds. «Le cône de nez et les bords d’attaque du véhicule de vol connaîtront des températures extrêmement élevées allant jusqu’à 3 000 à 5 000 degrés Fahrenheit», selon la sollicitation de la Marine. «Les températures extrêmes des bords d’attaque d’un véhicule et les panaches d’échappement du moteur de missile fournissent une très forte IR [infrared] signature thermique en contraste frappant avec son arrière-plan plus froid, améliorant considérablement ses signatures détectables et identifiables.

Trop rapide pour le radar ?

hacm

L’année dernière, Raytheon et Northrop Grumman ont remporté un contrat d’une valeur de 985 millions de dollars pour développer le premier missile de croisière hypersonique au monde, le missile de croisière d’attaque hypersonique (HACM).

Raythéon

Évaluer la détection radar des missiles hypersoniques nécessite d’abord une question : quels missiles hypersoniques regardons-nous ?

Les armes hypersoniques se déclinent en deux versions. L’un est des missiles de croisière hypersoniques qui utilisent une fusée d’appoint pour atteindre près de 100 000 pieds, après quoi un puissant moteur scramjet prend le relais pour propulser l’arme à des vitesses allant jusqu’à Mach 9 (6 900 miles par heure). Il s’agit généralement d’armes tactiques, telles que le missile anti-navire russe Zircon et le futur missile de croisière d’attaque hypersonique américain, qui pourraient viser un porte-avions ou un poste de commandement. Quand La Russie est devenue la première nation pour utiliser des missiles hypersoniques au combat, il a tiré quelques Kh-47M2 Kinzhals – un missile balistique Iskander basé au sol, lancé depuis un avion – sur des infrastructures en Ukraine.

Mais encore plus redoutables sont les véhicules boost-glide qui utilisent une fusée pour projeter un planeur au bord de l’espace – qui commence à environ 330 000 pieds – après quoi le planeur non motorisé descend à des vitesses de Mach 20 ou plus. La Russie revendique son Véhicule boost-glide Avangardpropulsé au sommet d’un missile balistique intercontinental (ICBM) R-28 Sarmat, peut atteindre un vitesse de Mach 27.

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«Seuls les véhicules hypersoniques les plus rapides créent suffisamment de plasma pour que le radar soit pris en compte», explique Boyd. Les missiles de croisière Scramjet sont «très rapides et créent beaucoup d’énergie, mais ils ne sont pas assez rapides pour créer toutes ces particules chargées». En revanche, un véhicule Mach-25 boost-glide générerait une gaine de plasma à l’épreuve des radars. Mais plonger dans l’atmosphère à cette vitesse crée d’autres problèmes pour le planeur, comme la surchauffe et l’instabilité aérodynamique.

«A quel moment entre Mach 5 et Mach 25 créez-vous suffisamment de plasma pour ne pas être vu par le radar ?»

D’autres facteurs peuvent affecter la gaine de plasma. Par exemple, une forme émoussée créera plus de plasma qu’une forme élancée de type missile. «Donc, vous pouvez avoir un missile à Mach 15 et une capsule spatiale à Mach 15», explique Boyd. «Et la capsule créera plus de plasma que le missile simplement à cause de cette géométrie.»

Alors, à quelle vitesse un missile hypersonique doit-il aller pour se protéger des radars ? Personne n’est sûr. Ou, s’ils savent, ils ne le disent pas. «Une partie de la question pour ces nouveaux systèmes militaires est la suivante : à quel moment entre Mach 5 et Mach 25 créez-vous suffisamment de plasma pour ne pas être vu par le radar ?» dit Boyd.

En effet, la question de la détection radar hypersonique est peut-être tout simplement exagérée, explique David Wright, physicien et chercheur invité au Laboratoire de sécurité et de politique nucléaires du MIT. Mécaniques populaires. Par exemple, on craint que les missiles hypersoniques se déplacent dans un angle mort radar. Les radars au sol, conçus pour repérer les missiles venant de l’espace, seraient limités pour balayer la haute atmosphère où volent les armes hypersoniques, en raison de la courbure de la Terre. Cela compliquerait la détection à longue distance, par exemple, d’un planeur voyageant dans la haute atmosphère à 40 kilomètres (25 milles ou 132 000 pieds) d’altitude.

Cependant, un janvier 2023 Rapport du Bureau du budget du Congrès a estimé que la capacité du radar pouvait détecter un tel objet jusqu’à 850 kilomètres (528 miles). «Si cette chose arrive à Mach 5, vous avez presque dix minutes pour la suivre», déclare Wright. «Cela devrait être beaucoup de temps pour une défense terminale.»

Trop chaud pour se cacher ?

À première vue, le suivi des missiles hypersoniques par leur signature infrarouge semble prometteur. Au moins, cela correspond à la façon dont les États-Unis détectent les lancements d’ICBM.

île de wallops, va 26 oct. 2022 la marine américaine lance un missile hypersonique lors d'un test ahpo des programmes de systèmes stratégiques de la marine ssp et du bureau de projet hypersonique de l'armée, 26 oct. 2022 le deuxième tempo opérationnel élevé pour la campagne de vol hypersonique lancée à 230 h est de la nasa installation de vol de wallops marine américaine photo

La marine américaine lance un missile hypersonique lors d’un test des programmes de systèmes stratégiques de la marine et du bureau de projet hypersonique de l’armée, le 26 octobre 2022.

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Photo de la marine américaine

Depuis les années 1960, les États-Unis se sont appuyés sur des satellites d’avertissement de missiles qui détectent le panache d’échappement chaud lorsqu’une fusée quitte le sol pendant la phase de vol accélérée. Aujourd’hui, la Space Development Agency (SDA), une agence spatiale militaire qui fait partie de l’US Space Force, et la Missile Defence Agency (MDA) fondent leurs espoirs de détection de missiles sur un Concept de « couche de suivi »; il s’agirait d’un réseau à plusieurs niveaux de dizaines de petits satellites à détection infrarouge en orbite terrestre basse pour détecter les missiles balistiques, de croisière et hypersoniques.

La marine américaine explore une autre option pour détecter les missiles anti-navires hypersoniques : monter des capteurs infrarouges sur des avions et des drones habités, alors que les missiles passent de leur longue phase de vol plané à travers la haute atmosphère à la phase terminale lorsqu’ils se dirigent vers un navire de guerre.

Fortuitement, la chaleur générée par les objets hypersoniques correspond aux capacités des satellites d’avertissement de missiles existants. «Il s’avère qu’ils se trouvent dans la même partie infrarouge du spectre utilisé pour capter les lancements initiaux de fusées», explique Boyd.

Cependant, la question est de savoir si les missiles hypersoniques généreront suffisamment de chaleur pour être détectés par rapport à la chaleur de fond de la Terre. « Le défi est que même si ces véhicules sont chauds, c’est un signal relativement faible », dit Boyd.

Les satellites sont tout à fait capables de détecter la chaleur des propulseurs de fusée et des incendies de forêt. Mais les cibles hypersoniques sont 10 à 20 fois plus faibles que les objets normalement suivis par des satellites en orbite géostationnaire, a déclaré un haut responsable de la défense américaine en 2018.

L’idée de la Marine pour repérer les hypersoniques en utilisant des avions et des drones équipés d’infrarouges fait ont du mérite, selon Boyd. Opérant dans l’atmosphère, plutôt que dans l’espace extra-atmosphérique comme un satellite, ils seraient plus proches du missile et donc le signal infrarouge serait plus fort.

Mais cela soulève d’autres problèmes. Par exemple, quelle serait la zone de couverture générée par les capteurs à basse altitude, et combien d’avions avec ou sans pilote seraient nécessaires pour maintenir une couverture mondiale 24h/24 et 7j/7 ?

En fin de compte, la question peut se résumer au coût par rapport aux avantages. Juste le premier opus du système de détection de missiles Tracking Layer coûtera au moins 2,5 milliards de dollars. Si le radar ne peut pas détecter les missiles hypersoniques, alors un tel investissement est justifié. Mais si les radars et les satellites existants peuvent faire le travail, alors la détection infrarouge des missiles hypersoniques devient une redondance coûteuse.

Portrait de Michael Peck

Michael Peck écrit sur les questions de défense et de sécurité internationale, ainsi que sur l’histoire militaire et les jeux de guerre. Son travail a été publié dans Defense News, Foreign Policy Magazine, Politico, National Defense Magazine, The National Interest, Aerospace America et d’autres publications. Il est titulaire d’une maîtrise en sciences politiques de l’Université Rutgers.

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