Gegen moderne Hyperschallwaffen, wie sie Russland und China entwickeln, besteht nach einhelliger Expertenmeinung im Augenblick nur eine sehr begrenzte Abwehrmöglichkeit. Zum einen sind diese Waffen mit einer Geschwindigkeit von mehr als Mach 5 sehr schnell, zum anderen können sie selbst in der Endphase ihres Fluges gesteuert werden. Aus diesem Grund lässt sich – anders als bei ballistischen Raketen – nicht einfach prognostizieren, welches Ziel eine Hyperschallwaffe ansteuert.
Das macht die Bekämpfung äußerst schwierig. Denn die eigenen Abfangraketen werden in der Regel dorthin geschickt, wo der angreifende Flugkörper erwartet wird. Weicht das tatsächliche Ziel allerdings vom berechneten ab, müssten die „Interceptors“ eine Kurskorrektur vornehmen und möglichst schnell zum neuen Treffpunkt gelangen. Selbst modernste Abfangraketen besitzen jedoch keine ausreichenden Leistungsreserven für derartige Manöver, wie Experten auf der DWT-Fachkonferenz „Angewandte Forschung für Verteidigung und Sicherheit in Deutschland“ am Dienstag in Bonn erläuterten.
Die beschriebene Fähigkeitslücke haben auch die beiden Rüstungsunternehmen Diehl Defence und MBDA Deutschland erkannt und auf der Veranstaltung erstmals ein gemeinsames Konzept für eine neue und in ihrer Leistung deutlich gesteigerte Abwehr-Lenkwaffe präsentiert. Nach den Vorstellungen der beiden Spezialisten für Raketentechnik soll der neue Flugkörper eine hohe Reichweite von 200 Kilometern aufweisen und in Höhen bis 40 Kilometer wirken können. Gleichzeitung soll eine Durchschnittsgeschwindigkeit von mehr als Mach 4 erreicht werden soll, um flexibel auf Manöver einer Hyperschall-Waffe reagieren zu können.
Dem Vernehmen nach weisen aktuelle Abfangraketen dagegen eher Reichweiten von 80 Kilometern bei einer maximalen Bekämpfungshöhe von 30 Kilometern auf. Im Einsatz erreichen diese Raketen eine Durchschnittsgeschwindigkeit von Mach 3. Da davon ausgegangen wird, dass Hyperschallwaffen wie etwa Hypersonic Glide Vehicles (HGV) bis kurz vor ihrem Ziel in einem Höhenband zwischen 30 bis 60 Kilometern fliegen, wären sie von klassischen Interceptoren kaum zu erreichen.
Konzept mit dreistufiger Rakete
Um die zur Abwehr erforderlichen Leistungsdaten zu erreichen, sieht das Konzept von Diehl und MBDA eine dreistufige Rakete vor: An der Spitze befindet sich ein so genanntes Kill-Vehicle, danach folgt eine Mittelstufe mit einem Staustrahltriebwerk oder Ramjet und am Ende sitzt ein Booster, der für den Start benötigt wird. Der Booster soll den Flugkörper schnell auf die Geschwindigkeit bringen, ab der das Staustrahltriebwerk effizient arbeitet.
Die DLR zeigte in Bonn ein Ramjet-Einlaufmodell. Die Forscher des DLR testen damit unter anderm Antriebskonzepte und Werkstoffe. Foto: Lah
Bei der Langstrecken -Luft-Luft-Rakte Meteor soll die benötigte Mindestgeschwindigkeit für den Ramjet bei Mach 1,8 liegen. Auf das Know-How dieser bereits eingeführten Lenkwaffe wollen auch die Ingenieure von Diehl und MBDA zurückgreifen, zumal der Meteor über das in der westlichen Welt vermutlich leistungsfähigste Staustrahltriebwerk verfügt. Gebaut wird dieser Ramjet von der MBDA-Tochter Bayern-Chemie. Der Vorteil der Ramjet-Technik besteht darin, dass kein schwerer Oxidator mitgeführt werden muss, sondern Sauerstoff aus der Atmosphäre für die spätere Verbrennung mit einem Treibstoff komprimiert wird. Zusammen mit der Verwendung eines Treibstoffes auf Bor-Basis lassen sich beim Meteor-Staustrahltriebwerk signifikant höhere Reichweiten und Durchschnittsgeschwindigkeiten erzielen als bei Raketen mit einem so genannten Doppelpulsmotor. Auch im so genannten Endgame – als der finalen Phase einer Abwehrmission – verfügt der Meteor noch über hohe Leistungsreserven. Denn der Flugkörper wird bis zum Schluss angetrieben. Das gilt nicht für konventionelle Raketen: Nach Abbrand ihres Festtreibstoffs verlieren sie kontinuierlich an Geschwindigkeit und müssen das Endgame mit einer sich stets verringernden Restenergie bestreiten. Ein weiteres Plus beim Ramjet-Ansatz ist die Möglichkeit, den Verbrennungsprozess und damit die Geschwindigkeit zu regulieren.
Neue Materialien werden erforscht
Allerdings weist auch ein Staustrahltriebwerk im Augenblick noch Leistungsgrenzen auf. So sind nach gleichlautender Aussage von Experten mit der aktuell verfügbaren Technologie lediglich Geschwindigkeiten bis Mach 5 erreichbar. Denn bei Mach 6 entstehen aufgrund der Aerodynamik sowohl an der Außenhaut als auch im Inneren des Flugkörpers derart hohe Temperaturen, dass die metallische Struktur instabil wird. Aus diesem Grund beschäftigen sich die Entwickler mit keramischen Hochtemperaturmaterialien.
Theoretisch sollen durch den Einsatz solcher Keramiken dann Geschwindigkeiten mit dem Ramjet von Mach 6,5 möglich sein, wie Dr. Guido Kurth von der Bayern-Chemie in seinem Vortrag erläuterte. Er wies allerdings auch auf die hohen Kosten der neuen Technologie hin. Neue keramische Materialien müssten bezahlbar sein, betonte der Wissenschaftler.
Neben der Industrie forscht auch das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) an Staustrahltriebwerken und Werkstoffen, um die eigene Beratungskompetenz sowohl für den Bund als auch Unternehmen aufzubauen. Auf der Konferenz in Bonn wurde erstmals das Modell eines Ramjet-Einlaufmodells vorgestellt, das für Machzahlen ab 2,5 bis über Mach 5 ausgelegt ist. Neben der Erfassung der Betriebseigenschaften werden an dem Modell Möglichkeiten zur Steigerung der Einlaufleistung entwickelt. Das Besondere an dem Konzept ist, dass der Lufteinlauf verändert werden kann. Finanziert wird das vierjährige Vorhaben vom BMVg im Rahmen der Grundlagenforschung.
Hohe Anforderungen an Kill-Vehicle
Neben dem Hauptantrieb für die neue Abfangrakete gibt es auch noch erheblichen Entwicklungsbedarf beim so genannten Kill-Vehicle. Dieses soll im Endgame selbstständig eine anfliegende Hyperschallwaffe detektieren, anfliegen und mit einem „Direct Hit“ zerstören. Ein Direkttreffer ist erforderlich, weil die Begegnungsgeschwindigkeit deutlich höher als die Splittergeschwindigkeit eines Gefechtskopfes ist, wie Dr. Thomas Kuhn, Leiter CoC Systemtechnik Entwicklung bei Diehl Defence, erläuterte. Um dies zur erreichen, muss der Abwehrflugkörper mit einer leistungsfähigen Sensorik ausgestattet werden, die mehrere Dutzend Kilometer vor dem Ziel aufgeschaltet wird.
Künstlerische Impression einer dreistufigen Boden-Luft-Rakete großer Reichweite mit Staustrahltriewerk. Zeichnung: Lah
Neben einem Infrarot-Sensor stellt sich Diehl dabei die Integration eines Suchers auf Radar-Basis vor, der die Vermessung der anfliegenden Hyperschallwaffe übernehmen soll. Da der Raum in der Spitze des Kill-Vehicles bereits durch den IR-Sucher ausgefüllt wird, soll der Radarsucher in Form eines so genannten Interferometers an der Außenhülle der Raketenstufe angebracht werden.
Um gegen manövrierende Hyperschall-Waffen erfolgreich zu sein, muss das Kill-Vehicle selbst über eine hohe Agilität verfügen. Dies wird im Grobkonzept von MBDA und Diehl durch eine Querschubsteuerung und einen eigenen Antrieb mit Schubvektorsteuerung erreicht. Nach Angaben der Unternehmen soll die Abfangrakete auch gegen alle anderen Bedrohungen aus der Luft, wie Kampfflugzeuge oder ballistische Raketen eingesetzt werden können. Sollte es sich bei dem Ziel um ein eher konventionelles Flugzeug handeln, muss sich das Kill-Vehicle dem Konzept zufolge nicht zwangsläufig vom Marschtriebwerk trennen, sondern kann auch als Einheit das Ziel bekämpfen.
Enwicklungszeit von acht bis zehn Jahren
Experten gehen von einer Entwicklungszeit für die Abwehrwaffe von acht bis zehn Jahren aus, wobei im Wesentlichen nationale Technologie genutzt, beziehungsweise entwickelt würde. Dies ist vor dem Hintergrund interessant, dass bei der bislang angestrebten Beschaffung des Taktischen Luftverteidigungssystems TLVS die PAC-3 MSE Abfangrakete als Beistellung aus den USA kommen soll. Dadurch hat die Bundeswehr nur sehr begrenzten Einblick in die Fähigkeiten der Rakete, was im Laufe des Angebotsprozesses zwischen der deutschen Amtsseite und dem Anbieterkonsortium TLVS GmbH – bestehend aus Lockheed Martin und MBDA – zu Unstimmigkeiten geführt hat. Beim in Bonn vorgestellten Raketenkonzept von Diehl und MBDA dagegen, würde Deutschland dagegen die volle nationale Souveränität erhalten. Und das bei Leistungsdaten, die über denen der PAC-3 liegen dürften.
Während in Fachkreisen die Realisierung von TLVS als ungewiss gilt, befindet sich das Anbieterkonsortium nach eigenen Angaben weiterhin in intensivem Austausch mit dem Bundeswehr-Beschaffungsamt BAAINBw. Ziel sei es unverändert, offene Fragen zu klären, um einen Vertrag mit klaren Leistungsanforderungen und einer fairen Risikoverteilung zu erreichen, teilte MBDA dazu mit.
TWISTER: So stellt sich MBDA eine zukünftige Abfangrakete im Anflug auf eine Hyperschallwaffe vor. Offenbar handelt es sich auch um einen „Luft atmenden“ Flugkörper. Grafik: MBDA
Sollte TLVS nicht kommen, hätte Deutschland gemäß dem neuen Konzept die Möglichkeit, eine eigene Abwehrwaffe zu entwickeln. Falls sich die Bundeswehr jedoch zur Einführung von TLVS entschließen sollte, wäre auch die Integration einer leistungsfähigeren Abfangrakete in das System theoretisch denkbar.
MBDA auch bei TWISTER dabei
Pikanterweise arbeitet der europäische Konzern MBDA noch bei einem weiteren Projekt zur Entwicklung einer ähnlichen Abfangrakete mit. Dabei handelt es sich um das Vorhaben TWISTER, das für Timely Warnung and Interception with Space-based TheatER surveillance steht. Im Rahmen von PESCO wollen die fünf europäischen Staaten Frankreich, Italien, Spanien, die Niederlande und Finnland Frühwarnkapazitäten im Weltraum gegen Hyperschallwaffen aufbauen und einen auf die Bekämpfung solcher Systeme sowie manövrierfähiger ballistischer Raketen optimierten Flugkörper entwickeln. TWISTER soll den Plänen zufolge im Jahr 2030 eingeführt werden. Deutschland nimmt dabei lediglich eine Beobachterrolle ein.
Die abwartende Haltung bei TWISTER könnte auch darauf zurückzuführen sein, dass das BMVg an eigene Aufklärungskapazitäten im Weltraum denkt. So heißt es im jüngsten Rüstungsbericht: „Das System zur weltraumgestützten Frühwarnung und Zielvoreinweisung zur Flugkörperabwehr-Stufe 1 stellt für die Bundeswehr eine Erstbefähigung im Bereich der weltraumgestützten Frühwarnung dar, die den Ausgangspunkt für eine nationale Fähigkeitsentwicklung zur Abwehr ballistischer Flugkörper bildet. Mit ihrer Realisierung wird bereits ein erster Schritt zum ZS 2 (Sensorik) unternommen.“ Das BMVg hat sich auf Nachfrage bislang nicht zu dem Passus geäußert. Insider gehen davon aus, dass es sich um einen Ansatz mit einem weltraumbasierten IR-Sensor handelt. Allerdings soll sich das Vorhaben noch auf der Stufe der Forschung und Entwicklung befinden, wie es heißt.
lah/5.3.2020
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