Mísseis de Ataque Hipersônico

Uma nova geração de mísseis com capacidade de atingir velocidades hipersônicas está entrando em operação ao redor do mundo. Os mísseis de ataque hipersônico prometem remodelar o campo de batalha moderno como uma arma de reação rápida e extremamente desafiadora para as defesas antimísseis. 


Por: Ricardo N. Barbosa*


SUMÁRIO

1-Conceito de Míssil Hipersônico; 2-Tipos de Mísseis de Ataque Hipersônico; 3-Esforço de Desenvolvimento; 4-Impacto no Campo de Batalha; V-Limitações


I – CONCEITO DE MÍSSIL HIPERSÔNICO

Os mísseis e outros veículos voadores podem viajar em quatro faixas de velocidade: subsônica, supersônica, hipersônica e ultrassônica: Os mísseis subsônicos voam abaixo da velocidade do som (Mach 1), cerca de 1.000 km/h. Os mísseis supersônicos voam entre Mach 1 e Mach 5, cerca de 1.000 a 5.000km/h. Os mísseis hipersônicos viajam em velocidades entre Mach 5 e Mach 25, cerca de 5.000 a 25.000km/h. Já os veículos ultrassônicos ultrapassam Mach 25. Resumindo:

  • subsônico – Mach 1 – supersônico – Mach 5 – hipersônico – Mach 25 – Ultrassônico

A primeira geração de mísseis com capacidade hipersônica foram os mísseis balísticos (especialmente os intercontinentais – ICBMs), com uma velocidade máxima podendo chegar ao regime ultrassônico em alguns casos. Ou seja, a velocidade hipersônica em si não é novidade há mais de 60 anos. Mas qual a novidade dos “novos mísseis de ataque hipersônico”?

O conceito atual de míssil de ataque hipersônico prega, além de uma velocidade hipersônica, a capacidade de realizar manobras durante grande parte do tempo de voo, ou seja, não basta voar no regime hipersônico como fazem os mísseis balísticos, é preciso ser capaz de manobrar durante a grande parte do tempo de voo, normalmente em altitudes entre 30 a 100km. Essas características de alta velocidade, manobrabilidade e altitudes tornam-se desafiantes para as melhores defesas antimísseis atuais e, até os últimos minutos de voo, imprevisíveis quanto ao seu destino.

II – TIPOS DE MISSEIS DE ATAQUE HIPERSÔNICO

Dois tipos primários de mísseis de ataque hipersônico estão surgindo:

2.1 – Veiculo Planador Hipersônico (HGV – Hypersonic Glide Vehicles)

Os HGVs são lançados por foguetes que chegam até a atmosfera superior ou ao espaço próximo, normalmente entre 40 e 150km de altitude, onde são ejetados e voam para seu destino “planando” entre Mach 10 e Mach 25 ao longo da atmosfera superior (entre 40 e 100km de altitude). As condições iniciais de liberação são conduzidas pela trajetória pretendida e pelas características do veículo. Eles viajam nos níveis superiores de velocidades e altitudes hipersônicas.

Os HGVs possuem um motor foguete de aceleração semelhante aos mísseis balísticos, alguns utilizam inclusive o mesmo motor foguete, mas diferem de maneira importante quanto à carga útil e perfil de voo. Enquanto os mísseis balísticos atingem centenas de quilômetros de altitude e utilizam veículos de reentrada (RV – Reentry Vehicle) na atmosfera com uma trajetória puramente balística (como uma bala atirada para cima), o HGV é um sistema planador capaz de gerar mais sustentação e realizar manobras agressivas durante grande parte do voo. Um HGV pode variar o seu ponto de impacto e a trajetória associada ao longo do tempo de voo e voar em altitudes mais baixas em comparação aos RVs.

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Trajetória de um míssil balístico (RV) vs HGV.

É importante destacar que a velocidade máxima do HGV, assim como nos RVs, é alcançada ainda na fase de aceleração quando o motor foguete ainda está queimando. A velocidade do HGV irá diminuir gradativamente ao longo do tempo após a fase de aceleração, principalmente na fase terminal conforme ele entre mais fundo na atmosfera. O HGV tende a voar mais tempo em altitudes mais baixas do que os RVs dos mísseis balísticos, exigindo assim uma proteção térmica específica para este perfil de voo.

Embora os HGVs geralmente não sejam alimentados por um motor, um pequeno sistema de propulsão que proporciona velocidade adicional ou alguma atitude ou controle direcional também pode ser integrado ao veículo. No entanto, o valor de um motor adicional precisaria ser negociado em virtude dos custos associados ao peso adicional e à complexidade adicionada.

Alguns tipos de RVs, como o veículo de reentrada manobrável (MaRV – Maneuverable Reentry Vehicle), são capazes de manobrar na fase terminal do voo, mas sem alcançar um perfil de voo tão horizontal e manobrável quanto um HGV.

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Trajetória típica do HGV vs MaRV.

O HGV pode ser dividido em dois grupos, o planador em forma de cone e o planador em forma de cunha:

2.1.1 – HGV cônico: Possui um design muito próximo de um veículo de reentrada manobrável (MaRV – Maneuverable Reentry Vehicle) utilizado em alguns mísseis balísticos. Os MaRVs basicamente são RVs capazes de realizar manobras limitadas na fase terminal do voo quando entram novamente na atmosfera. Eles normalmente possuem pequenas asas e aletas de direcionamento.

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Veículo de reentrada manobrável (MaRV).

Visualmente a diferença entre um MaRV e um HGV cônico é que as asas e alestas de direcionamento deste último são maiores, gerando assim mais sustentação e capacidade de manobra. Visualmente os MaRVs e HGVs cônico poderão ser relativamente próximos, mas o HGV cônico ainda terá um perfil de voo mais horizontal e manobrável.

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Conceito de um HGV em forma de cone.

Alguns sistemas como o míssil balístico Kinzhal, lançado pelo MiG-31K, podem gerar ainda mais confusão, mas basta uma análise mais cuidadosa para verificar que neste caso trata-se de um sistema balístico manobrável e não um HGV. O Kinzhal não possui um veículo planador destacável, todo o corpo do míssil voa até o alvo, e claramente possui aletas de direcionamento com pequena área alar para o tamanho do míssil, inviabilizando assim um voo mais horizontal. O Kinzhal está mais próximo de um MaRV do que de um míssil hipersônico com HGV.

2.1.2 – HGV em forma de cunha: possui um design mais inovador, com mais sustentação e manobrabilidade do que o HGV cônico, ele representa de fato uma capacidade disruptiva em relação aos MaRVs dos mísseis balísticos.

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Conceito de um HGV em forma de cunha.

2.2 – Míssil de Cruzeiro Hipersônico (HCM – Hypersonic Cruise Missile)

Os HCM são alimentados durante todo o caminho até seu destino por motores a jato avançados, como scramjets (ramjets supersônicos de combustão), que são acionados após uma aceleração inicial fornecida por um pequeno motor auxiliar de aceleração (booster) que leva o míssil até uma velocidade próxima de Mach 5. São versões mais rápidas dos mísseis de cruzeiro existentes, voando entre Mach 5 e Mach 10 a uma altitude de 30 a 50km durante a fase de cruzeiro.

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Conceito geral de um HCM.

Tanto o HGV quanto o HCM podem ser lançados a partir de plataformas terrestres, aéreas ou marítimas. Enquanto o HGV plana entre 40 e 100 km de altitude a uma velocidade de até Mach 25, o HCM voa entre 30 e 50km de altitude a uma velocidade de até Mach 10, porém com mais flexibilidade e capacidade de manobra do que o HGV por ser alimentado durante todo o voo pelo motor scramjet. Como HCM utiliza o oxigênio atmosférico como combustível, um HCM com o mesmo peso de um HGV terá maior alcance do que este último. O tamanho mais compacto e maior manobrabilidade do HCM o tornam um desafio maior para as defesas inimigas.

Ambos os tipos de mísseis estarão prontos para uso militar em menos de uma década. Por serem manobráveis, os dois tipos de mísseis são muito mais difíceis de se interceptar do que os mísseis balísticos legados. Além disso, sua altitude de voo e manobrabilidade resultam em um aviso prévio menor em relação aos mísseis balísticos legados.

III – ESFORÇO DE DESENVOLVIMENTO

Os mísseis de ataque hipersônico estão atualmente sendo desenvolvidos principalmente pelos Estados Unidos, Rússia e China. Outros países além desses três também estão desenvolvendo tecnologia hipersônica até certo ponto, França e Índia são os mais comprometidos. Em termo de nível de esforço, os próximos programas são os da Austrália, Japão e entidades europeias.

Existe uma diferença básica entre os esforços dos EUA, Rússia e China. Enquanto a Rússia foca no uso principalmente estratégico, os EUA focam exclusivamente no uso tático. A China parece seguir uma linha mais próxima da americana. Isso significa que para os russos o esforço hipersônico deve garantir principalmente sua capacidade de atingir os EUA continental em um ataque nuclear intercontinental, enquanto EUA e China buscam uma capacidade de atingir alvos com um ataque não nuclear dentro de um teatro de operações determinado.

A abordagem americana, e provavelmente a chinesa, é mais desafiadora do que a russa, já que exige mísseis com sistema de aquisição e orientação mais precisos. O nível de precisão exigido em um ataque tático com ogiva não nuclear é consideravelmente maior.

A tecnologia hipersônica tem um caractere de dupla utilização, pode ser usado para fins não-militares, incluindo lançamento espacial, recuperação de espaçonaves e transporte civil de passageiros e carga. No entanto, uma vez que uma nação adquire tecnologia hipersônica, suas intenções podem mudar, a tecnologia pode ser importada ou exportada, quebrando o ciclo da lenta rota do desenvolvimento indígena. A situação atual, com pesquisas hipersônicas abertamente divulgadas e amplamente disseminadas entre governos, indústrias e universidades, apresenta desafios para a não-proliferação.

Por outro lado, existem barreiras técnicas formidáveis para dominar tais tecnologias hipersônicas: gerenciamento térmico de materiais; controle de voo, propulsão, testes, modelagem e simulação. Além disso, há incertezas econômicas sérias sobre o mercado para algumas aplicações comerciais, inclusive aviões hipersônicos. Todos estes elementos levantam a possibilidade de que, com a restrição na cooperação internacional, a difusão de mísseis hipersônicos pode ser limitada. As armas hipersônicas não serão implantadas em quantidade por mais uma década, e a proliferação para as nações menores virá somente depois.

IV – IMPACTO NO CAMPO DE BATALHA

4.1 – Impacto Ofensivo

De uma perspectiva ofensiva, enquanto um RV deve atingir apenas um alvo fixo e um MaRV pode potencialmente atingir um alvo móvel lento, como um navio, a manobrabilidade do HGVs pode potencialmente fornecer a capacidade de ser atualizado em voo para atacar um alvo diferente do planejado originalmente. Os HGVs são inerentemente manobráveis desde o momento em que começam a sua fase de planeio até o alvo. Com a capacidade de voar em trajetórias imprevisíveis, esses mísseis colocarão grandes áreas em risco durante parte de seu voo. Durante a maior parte do tempo, os sistemas de rastreamento não podem estimar o ponto de impacto de um HGV, que pode variar fortemente sua trajetória tanto em escala descendente como transversal, até a fase final de voo.

No caso do HCM, a imprevisibilidade quanto ao alvo é ainda maior do que no HGV, já que o motor scramjet capaz de alimentar o míssil durante quase todo o voo permite ao míssil manobrar e readquirir um novo alvo durante a maior parte do tempo, colocando assim grandes áreas em risco. Como utiliza o ar atmosférico como comburente, o HCM pode ser menor do que um HGV e atingir um alvo igualmente distante, isso permite ao HCM ser um sistema mais compacto e adequado a um ataque de saturação, já que mais mísseis poderão ser transportados e lançados por uma plataforma. O HCM também é mais adequado à aquisição terminal do alvo através de um sistema de orientação, como um seeker com radar ativo.

4.2 – Linha de Tempo Comprimida

As nações que não possuem (ou têm acesso a) sistemas de sensores baseados no espaço para detectar lançamentos de mísseis balísticos e que dependem de sensores baseados no solo, como radares, para detectar mísseis balísticos de médio e longo alcance, poderão experimentar uma outra compressão em seu tempo de decisão/resposta.

O raciocínio é que os mísseis balísticos típicos tendem a voar em altitudes mais elevadas do que os HGVs e, portanto, devem ser detectados anteriormente. Devido à curvatura da Terra e à baixa altitude de voo do HGV em comparação com a de um míssil balístico de alcance similar, o radar ou outros sensores em solo provavelmente não detectarão um HGV tão cedo quanto um míssil balístico. Por exemplo, se um radar que opera a partir da superfície da Terra detectaria um míssil balístico a aproximadamente 3.000km, aproximadamente 12 minutos antes do impacto, ele não detectará um HGV até cerca de seis minutos antes do impacto, ou seja, o HGV diminuiu em até 50% o tempo de alerta.

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Sensor terrestre, HGV vs míssil balístico.

Os HGVs aumentam a expectativa de um ataque desarmante. Essas ameaças encorajam as nações ameaçadas a tomar ações como a devolução do comando e controle de forças estratégicas para um nível mais baixo, maior dispersão de tais forças e uma postura de lançamento em alerta. Em suma, ameaças hipersônicas encorajam táticas de gatilho, ou seja, encorajam as nações ameaçadas a atacarem primeiro, o que aumentaria a instabilidade das crises.

Enquanto os HGVs entregam um ganho real em relação ao tempo de alerta em relação aos mísseis balísticos, os HCMs não irão diferir muito em relação aos mísseis de cruzeiro legados. O HCM pode ser até 10 vezes mais rápido do que um míssil de cruzeiro subsônico, porém voam a cerca de 30km de altitude, podendo ser detectado a aproximadamente 300km por um radar na superfície, enquanto isso os mísseis de cruzeiro legado voam rente ao solo ou ao mar, limitando sua detecção a aproximadamente 30km do ponto de impacto em relação a um radar na superfície.

4.3 – Defesa Contra Armas Hipersônicas

Existem considerações estratégicas a favor da limitação da proliferação de mísseis hipersônicos. Os mísseis hipersônicos não aumentam necessariamente a vulnerabilidade das nações que não possuem defesas antimísseis, elas já são vulneráveis aos tipos atuais de mísseis. No entanto, um número crescente de nações está adquirindo defesas antimísseis que poderiam ser penetradas por mísseis hipersônicos. Um ataque hipersônico com HGV, por exemplo, pode ocorrer com muito pouco tempo de advertência em relação a um com mísseis balísticos, esse fator e a imprevisibilidade dos alvos de um ataque hipersônico comprimem a linha de tempo para a resposta do grupo atacado.

A ameaça é maior para nações com recursos limitados, mas com investimentos em defesa antimísseis. No entanto, as grandes potências também estão ameaçadas pela proliferação de mísseis hipersônicos e as crises que podem exacerbar. Quanto mais os mísseis hipersônicos proliferam-se nas mãos de outras nações, as crises ganham novos caminhos.

Existem grandes diferenças defensivas entre MaRVs e HGVs. As manobras de pós-reentrada de alta força para ambos os veículos desafiarão as defesas terminais, mas como a maior parte da trajetória do MaRV é exoatmosférica, sistemas de defesa de mísseis balísticos que operam na região exoatmosférica, como o GBI, SM-3 e em parte o THAAD, permanecem efetivos contra os MaRVs enquanto este não entrar na atmosfera, mas não contra os HGVs, que voam a maior parte do tempo na atmosfera superior. Em outras palavras, em relação as defesas terminais exoatmosféricas, um MaRV possui todas as vulnerabilidades de um RV balístico, enquanto o HGV torna essas defesas quase inúteis.

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Defesas exoatmosféricas são ineficazes.

As defesas terminais com capacidade de envolver os HGVs serão as endoatmosféricas, que atuam abaixo dos 100km de altitude. Atualmente a US Army planeja expandir o envelope do THAAD (sistema exo/endoatmosférico) para adicionar os ICBMs e HGVs como um alvo em potencial. Na US Navy, o SM-6 deve ser testado contra um HGV no ano fiscal de 2023. Ambos, porém, serão sistemas legados com uma expansão incremental do envelope de engajamento.

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SM-6 será testado contra um HGV.

O ideal contra a ameaça HGV é o desenvolvimento de uma nova geração de defesas terminais especializadas nesta função. Recentemente a DARPA concedeu à Northrop Grumman US $ 13 milhões para estudar a defesa contra armas hipersônicas dentro do programa chamado Glide Breaker, com os testes iniciais ocorrendo ainda em 2020.

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Conceito Glide Breaker da DARPA.

Se as defesa contra os HGVs já é uma tarefa desafiadora, contra os HCMs o desafio será ainda maior, já que esses últimos voam ainda mais baixo e são ainda mais manobráveis do que os HGVs.  A defesa contra HCMs provavelmente envolverá sistemas com energia dirigida (laser), guerra eletrônica, pulso eletromagnético e interceptadores cinéticos de nova geração, como o Glide Breaker.

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Conceito de uma zona anti-HGV da Lockheed.

As nações que não possuem sistemas avançados de defesa capazes de defender-se contra mísseis balísticos provavelmente não experimentarão uma grande mudança na ameaça dessas novas armas porque já são vulneráveis a mísseis balísticos, a possível exceção é o tempo de alerta. As armas hipersônicas aumentam substancialmente a ameaça para as nações com defesas de mísseis atualmente eficazes.

V – LIMITAÇÕES

5.1 – Comunicação e Aquisição de Alvo

A velocidade hipersônica gera desafios de comunicação e aquisição de alvo. Velocidades muito altas na atmosfera formam um envelope de plasma em torno do míssil. Consequentemente, o trabalho dos sistemas de comunicação e aquisição de alvo clássicos é impossível. Só pode haver duas soluções: reduzir a velocidade (após a qual o míssil se torna simplesmente supersônico) ou, de alguma forma, fornecer uma “saída do plasma” para as antenas de comunicação e aquisição de alvo. Teoricamente e tecnicamente, isso é possível. No entanto, é preciso entender objetivamente que isso leva a uma séria limitação das características dos canais de comunicação e aquisição de alvo (em comparação com as capacidades dos “mísseis clássicos”).

As novas armas hipersônicas, para serem efetivas contra alvos móveis, requerem uma designação de alvos muito precisa, cujos requisitos são muito mais altos do que, por exemplo, para os mísseis antinavio convencionais. Some a isso a grande velocidade do míssil, e o intervalo de aquisição do alvo na fase terminal, por exemplo, torna-se extremamente desafiador e passível de ser explorado pelo adversário. Os problemas de aquisição têm soluções, mas apenas na forma de sistemas de inteligência, busca , reconhecimento e aquisição de alvos perfeitamente integrados em um teatro de operações, e não na forma de um “conjunto” de sistemas separados.

5.2 – Custos

Além dos desafios inerentes à velocidade, a maior limitação atual dos mísseis hipersônicos é seu elevado custo. Considerando a existência de um inimigo com um grande número de alvos, a quantidade de mísseis hipersônicos necessários para sua destruição está além da capacidade financeira de qualquer país do planeta. Os “mísseis convencionais” serão inevitavelmente a base da munição, além disso, quando taticamente bem utilizadas, eles ainda são capazes de atingir seus objetivos. Os mísseis hipersônicos serão um meio de amplificação qualitativa – para destruir alvos economicamente e taticamente valiosos.

No campo estratégico, por exemplo, um HGV com ogiva nuclear e capacidade intercontinental não entrega muito mais do que os atuais ICBMs, já que não existe um escudo antimíssil atualmente implantado ou previsto capaz de conter um ataque de saturação ICBM de alguma potência nuclear do porte dos EUA, Rússia ou China. No campo tático, os HGVs e HCMs com ogiva convencional, para justificarem seu valor, devem ser voltados contra alvos de grande valor, como os Porta Aviões, contra alvos sensíveis ao tempo de grande valor tático, como SAMs de dois dígitos e C2 móveis,  e contra alvos endurecido fortemente defendidos, como centros de comando, controle e comunicação da IADS inimiga.


*Ricardo N. Barbosa é Técnico do Seguro Social e 3º Sargento da Reserva não Remunerada da FAB. E-mail: rnbeear@hotmail.com