Was hinter der Entwicklung der Hyperschallwaffen steckt

Russland will neuartige Hyperschallraketen in der Ukraine eingesetzt haben. Doch was können die scheinbar unbezwingbaren Hyperschallwaffen wirklich?

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Hype um Hyperschallwaffen

(Bild: US Air Force)

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Von
  • Alexander Stirn
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Der Krieg in der Ukraine bringt leider auch den Einsatz ungewöhnlicher neuer Vernichtungsmittel mit sich. So behauptet Moskau, in dem Konflikt erstmals Hyperschallwaffen gegen angeblich militärische Ziele eingesetzt zu haben. Doch wie leistungsfähig sind diese Systeme und wie gefährlich für die Zivilbevölkerung?

Die chinesische Version der vermeintlichen Wunderwaffe wurde im Oktober 2019 stolz der Öffentlichkeit präsentiert. Sie wirkte unscheinbar: spitze weiße Nase, schlanker mattgrün lackierter Körper, dazu ein paar Stummelflügel. Optisch irgendwie eine Mischung aus Windkanalmodell und überdimensionalem Papierflieger. Doch die Waffe, bei der Parade zum 70. Geburtstag der Volksrepublik in 16-facher Ausfertigung aufgefahren, hat es in sich. Sie soll ihre Ziele mit zehnfacher Schallgeschwindigkeit ansteuern, mit mehr als 12.000 Kilometern pro Stunde: rasend schnell, wendig, unbezwingbar. So zumindest das Versprechen.


Dieser Beitrag stammt aus Ausgabe 4/2020 der MIT Technology Review.


DF-ZF, wie die Chinesen ihr pfeilförmiges Geschoss getauft haben, ist eine sogenannte Hyperschallwaffe – eine neue, angeblich revolutionäre Waffengattung. Nicht nur die Volksrepublik will auf diesem Feld ganz vorn mit dabei sein, auch Russland hat Ende Dezember 2019 das erste Hyperschallgeschoss in sein Arsenal aufgenommen. Die USA investieren derweil viele Milliarden Dollar, um waffentechnisch aufzuschließen. So hat zumindest den Verlautbarungen nach der Hyperschall ein neues, teures Wettrüsten ausgelöst.

Waffen, die mit Hyperschall – also mit mehr als fünffacher Schallgeschwindigkeit – ihrem Ziel entgegenrasen, sind im Grunde nichts Neues. Jede Interkontinentalrakete ist mit vergleichbarem Tempo unterwegs. Eines unterscheidet die neuen Waffen allerdings von ihren herkömmlichen Verwandten: Die atomaren Gefechtsköpfe der Interkontinentalraketen sind, wenn sie aus dem Weltall zurück zur Erde stürzen, auf einer sogenannten ballistischen Bahn unterwegs – ähnlich einem Stein, den jemand in die Luft geworfen hat.

TR 4/2020

Der weitere Verlauf ihres Flugs lässt sich daher vorausberechnen; die feindliche Raketenabwehr hat gute Chancen, die Angreifer abzuschießen. Die neuen Hyperschallwaffen hingegen lassen sich steuern – zumindest in begrenztem Maße. Ähnlich den deutlich langsameren Marschflugkörpern können sie unvermittelt ihren Kurs ändern. Hyperschwallwaffen gelten daher als unberechenbar. Sie sind gleichzeitig aber so schnell, dass die gegnerische Raketenabwehr auf ihre Manöver nicht reagieren kann.

DF-ZF, Chinas mattgrüne Vorzeigewaffe, gelingt dies ohne eigenen Antrieb – genauso wie Avangard, dem deutlich größeren russischen Pendant, das Ende Dezember 2019 offiziell an die Truppen ausgeliefert worden sein soll. "Wie ein Meteorit, wie ein Feuerball" werde die "Waffe der Zukunft" alsbald auf ihre Ziele stürzen, verspricht Russlands Präsident Wladimir Putin.

Avangard und DF-ZF gehören dabei zu einer Kategorie, die Militärexperten als Hyperschallgleiter bezeichnen: Um ihren Aufgaben nachzukommen, müssen die Waffen zunächst mit einer konventionellen Rakete gestartet und auf Höhe sowie auf Geschwindigkeit gebracht werden – im Fall von Avangard auf bis zu 27-fache Schallgeschwindigkeit. In dieser Flugphase unterscheidet sich der gut fünf Meter lange russische Gleiter kaum vom Gefechtskopf einer Interkontinentalrakete. Auch er ist zunächst auf einer ballistischen Bahn unterwegs, die ihn fast bis ins Weltall bringt.

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Sobald sich das Fluggerät von seiner Rakete trennt, zurück zur Erde stürzt und die Ausläufer der Atmosphäre zu spüren bekommt, ändert sich allerdings sein Verhalten. Ähnlich einem Stein, der unter flachem Winkel in einen See geworfen wird und auf der Wasseroberfläche hüpft, kann der platt gedrückte Avangard in der Erdatmosphäre surfen. Er gewinnt wieder leicht an Höhe, sinkt ab, erreicht dichtere Atmosphärenschichten, hüpft dort erneut und visiert schließlich, gesteuert von seinen kleinen Leitwerken, das Ziel an. Für feindliche Satelliten- und Radarsysteme, die darauf ausgelegt sind, ballistische Raketen oberhalb der Atmosphäre zu entdecken und abzufangen, bleibt der Gleiter unsichtbar. Für die bodengestützte Raketenabwehr ist er zu schnell und zu wendig.

All das klingt jedoch leichter, als es in der Praxis ist. Keine der vermeintlichen Wunderwaffen hat bisher ihre Einsatzfähigkeit unter Beweis gestellt. Vor allem zwei Probleme stechen heraus: Zum einen erzeugt es immense Reibung, mit mehr als fünffacher Schallgeschwindigkeit durch die Atmosphäre zu rasen. Unweigerlich heizen sich die Flugkörper auf, ihre Oberflächen erreichen Temperaturen von bis zu 2.000 Grad Celsius. Extrem widerstandsfähige Materialien wie Keramik oder Legierungen aus Nickel und Chrom sind daher nötig.

Trotzdem dehnen sich die Gleiter aus, ihre Formen und damit ihre Flugeigenschaften ändern sich. Zudem bildet sich eine Blase aus Plasma um die Hyperschallwaffen. Dieses heiße, ionisierte Gas schluckt zwar einige Radarwellen und erschwert so die Ortung der Gleiter, es verändert allerdings auch deren Aerodynamik. Die ohnehin kleinen Ruderflächen tun sich noch schwerer, Kursänderungen einzuleiten.

Wie Russland und China diese Probleme gelöst haben wollen, wie widerstandsfähig und wendig ihre Gleiter sind, bleibt das Geheimnis der beiden Länder. Siebenmal soll Chinas DF-ZF zwischen 2014 und 2017 Testflüge absolviert haben, bevor das Fluggerät im Oktober 2019 für einsatzfähig erklärt wurde. Russlands Avangard meisterte seinen letzten Testflug angeblich Ende 2018. Dabei soll der Gleiter aus 6.000 Kilometern Entfernung ein Ziel auf der Halbinsel Kamtschatka getroffen haben. Der Test sei "absolut erfolgreich" verlaufen, so Putin im russischen Fernsehen. "Da ist sicherlich viel rhetorisches Säbelrasseln dabei", sagt Franz-Stefan Gady vom International Institute for Strategic Studies. "Grundsätzlich muss man allerdings davon ausgehen, dass die Waffen ihre versprochenen Eigenschaften besitzen."

Bereits 2011 hatten die Amerikaner ihrerseits einen Hyperschallgleiter erprobt. Drei Jahre später explodierte das Fluggerät allerdings bei einem weiteren Testflug. Das Forschungsprogramm wurde eingestellt. Ab 2020 setzten die USA alles daran, wieder aufzuholen. 2020 wollte das Pentagon etwa 2,6 Milliarden Dollar in Hyperschallprojekte stecken. Auch neue Testflüge waren geplant. 2023 sollen dann zwei verschiedene Waffen einsatzbereit sein. Ein ambitionierter Plan.

Noch anspruchsvoller wird es, wenn die Hyperschallgeschosse nicht nur gleiten sollen, sondern über einen eigenen Antrieb verfügen – ähnlich den heutigen Marschflugkörpern. Möglich machen soll das ein sogenannter Scramjet: ein Flugzeugtriebwerk ohne die Turbinenschaufeln, die normalerweise Luft in die Brennkammer pressen. Diese Aufgabe soll bei fünffacher Schallgeschwindigkeit der Fahrtwind übernehmen.

Das Problem: Die Luft strömt mit Überschallgeschwindigkeit durch die Brennkammer. "Das ist, als würde man versuchen, ein Streichholz in einem 3.000 Stundenkilometer starken Sturm anzuzünden", schreibt Sicherheitsforscher Richard Speier in einer Analyse der Rand Corporation, einem verteidigungspolitischen Thinktank. "So etwas ist extrem schwer zu meistern." Zudem lässt sich ein Scramjet nicht im Stand starten, es fehlt der nötige Fahrtwind. Das Geschoss muss vielmehr mit einer Rakete oder einem Kampfjet zunächst auf Überschalltempo gebracht werden. Erst dann kann es eigenständig losfliegen.

Nach vielen Rückschlägen in der Vergangenheit haben es die Amerikaner 2019 geschafft, solch ein Triebwerk erfolgreich zu erproben – allerdings nicht im realen Betrieb, sondern auf einem Teststand mit Hyperschall-Windkanal. Die Russen wollen dagegen bereits über eine einsatzfähige Scramjet-Waffe verfügen: Ihre Zirkon-Rakete soll neunfache Schallgeschwindigkeit erreichen und künftig auf russischen Schlachtkreuzern zum Einsatz kommen. Westliche Analysten haben daran ihre Zweifel.

Bleibt die Frage: Können diese Waffen das militärische Gleichgewicht verschieben, wie Medienberichte immer wieder nahelegen? "Hyperschall ist ganz klar ein Hype", sagt der Politikwissenschaftler Franz-Stefan Gady. "Solche Waffen werden das Kräfteverhältnis zwischen den Großmächten nicht beeinflussen." Militärisch Sinn ergeben könnte nur der Einsatz auf kürzeren Distanzen, zum Beispiel gegen schwer zu verteidigende Flugzeugträger. Sicherheitsforscher Ivan Oelrich teilt die Skepsis. "Der Vorteil solcher Waffen wird überbewertet", schreibt er im "Bulletin of the Atomic Scientists". "Die meisten der angedachten Missionen ließen sich günstiger und mit weniger technischem Risiko durch modifizierte Interkontinentalraketen erreichen."

Insbesondere das Argument, Hyperschallwaffen seien unbezwingbar und daher ein Wendepunkt in der Kriegsführung, will Oelrich nicht gelten lassen. Denn auch atomare Interkontinentalraketen lassen sich nicht so einfach abwehren, wie der Begriff "Raketenschild" suggeriert. Das bestätigt auch Franz-Stefan Gady: "Die Abwehr von ballistischen Raketen funktioniert mehr schlecht als recht." Trotz Investitionen von 35 Milliarden Dollar gelinge es dem amerikanischen Raketenschild nicht, bei Tests mehr als 50 Prozent der Ziele abzuschießen. "Im Kriegsfall dürfte diese Trefferquote durch den Einsatz von Täuschkörpern und lenkbaren Einzelsprengköpfen – Technologien, die es seit Jahrzehnten gibt – noch weiter nach unten rasseln", sagt Gady.

Und was ist mit der Angst, die Amerikaner könnten künftig nervöser werden mit dem Abschussknopf ihrer Atomraketen, weil eine russische Armada aus Avangards auf einen Schlag sämtliche US-Raketensilos und strategischen Bomber auslöschen könnte? Dann hätten die Amerikaner noch immer ihre fast unverwundbare U-Boot-Flotte mit Nuklearwaffen für den Gegenschlag, sagt Gady. "Es gibt daher keinen logischen Grund für die Annahme, Russland oder die USA könnten wegen Hyperschallwaffen leichter einen Atomkrieg anzetteln."

Trotzdem haben die russischen und chinesischen Aktivitäten einen neuen Rüstungswettlauf angezettelt – nicht nur bei den Waffen, sondern auch bei den Verteidigungsausgaben. Denn keine der Großmächte will bei neuer Militärtechnik hintanstehen und sich eine Blöße geben. Auch die Bedenken des Rand-Thinktanks, solche Waffen könnten vielleicht auch Schurkenstaaten in die Hände fallen, hat die US-Regierung ignoriert.

Der Forschungs-Staatssekretär des Pentagons, Michael Griffin, zuvor Nasa-Chef sowie einer der Architekten von Ronald Reagans gescheiterter Raketenabwehr aus dem Weltall, denkt stattdessen bereits über neue Satelliten nach, um die schwachen Signale der Hyperschallgleiter aufzuspüren. Und über Laser- und Mikrowellenwaffen, um die feindlichen Geschosse doch irgendwie abfangen zu können. Nach wie vor, so Griffin, gelte allerdings: Angriff ist die beste Verteidigung. Für die Amerikaner steht daher fest, wie sie der vermeintlichen Bedrohung durch Hyperschallwaffen begegnen wollen: mit noch mehr Hyperschallwaffen.

[Update v. 21.03.2022, 19:21 Uhr]: Bezug zu Ukraine-Krieg ergänzt. (wst)