Hyperschallraketen: Mehr Masse bedeutet nicht mehr Durchschlagskraft

Mehr Masse ist nicht gleich mehr Peine: Die Debatte um Hyperschallraketen

Eine russische Hyperschallrakete trifft mit Mach 10 ein und soll laut einer verbreiteten Berechnung 150 Meter tief in den Boden eindringen. Die Schlussfolgerung eines Teilnehmers klingt verlockend: Wenn wir die Masse verdoppeln, dringt sie doppelt so tief ein. Und wenn wir sie verdreifachen, 500 Meter. Diese Idee, die in einem Geopolitik-Forum enthusiastisch verteidigt wird, ignoriert nach Ansicht anderer Diskutanten, dass die Peine nicht linear mit der kinetischen Energie skaliert. Die Newtonsche Formel, in der Diskussion zitiert, gilt nur für subsonische Geschwindigkeiten. Bei Hyperschallgeschwindigkeiten spielen Bruch, Verdampfung und Verformung des Projektils eine entscheidende Rolle. Die optimistischste Rechnung geht davon aus, dass eine Verdopplung der Masse die Energie verdoppelt; das realistische Szenario deutet darauf hin, dass der Gefechtskopf zerfällt, bevor er die versprochene Tiefe erreicht.

Der Fehler, kinetische Energie mit Eindringtiefe zu verwechseln

Die kinetische Energie berechnet sich als ½ mv². Wenn du die Masse verdoppelst, verdoppelst du die Energie. Bis hierhin ist die Überlegung korrekt. Das Problem liegt im nächsten Schritt: anzunehmen, dass diese Energie vollständig in Tiefe umgesetzt wird. Das tut sie nicht. Der Widerstand des Geländes, die Form des Projektils und die Härte des Materials bestimmen, wie weit die Spitze vordringt. Ein Meteorit, mit enormen Massen, dringt kaum wenige Meter ein. Der Grund ist einfach: Er ist nicht zum Eindringen konstruiert. Bunkerbrecher-Raketen sind es zwar, aber ihre maximale Peine liegt beim schwersten US-Modell bei etwa 6 Metern und bei den in Syrien eingesetzten russischen Bomben KAB-1500L-Pr bei 20 Metern. Keine dieser Zahlen kommt an die 150 Meter heran, die dem Kinzhal zugeschrieben werden.

Manche behaupten, der Kinzhal habe zu Kriegsbeginn 2022 eine Tiefe von 150 Metern erreicht. Dieser Wert, wiederholt ohne unabhängige Überprüfung, dient als Beweis dafür, dass tiefe Peine möglich sei. Aber selbst wenn man dies akzeptiert, entbehrt die Extrapolation auf 500 Meter durch Verdreifachung der Masse jeder physikalischen Grundlage. Die Newtonsche Formel, wie in der Diskussion unter Berufung auf die englische Wikipedia erwähnt, gilt nur für einen sehr engen Bereich subsonischer Geschwindigkeiten. Bei Mach 10 verhält sich das Projektil anders.

Was passiert mit dem Sprengstoff bei Mach 10?

Die Frage, die niemand klar beantwortet, ist, wie die Sprengladung einen Einschlag bei Mach 10 überlebt. Zünder, Chips und Verkabelungen müssten eine brutale Verzögerung aushalten. Bei diesen Geschwindigkeiten ist die Stoßwelle im Moment des Aufpralls astronomisch groß. Ein chemischer Sprengstoff überlebt keinen Meter, bevor er detoniert. Deshalb kombinieren Bunkerbrecher-Raketen einen Panzerbrecher-Kopf aus dichtem Metall mit einer verzögerten Sprengladung. Aber bei Mach 10 ist diese Verzögerung technisch nicht machbar.

Die im Forum kursierende Berechnung ist aufschlussreich: Wenn die maximale Ladung 80 kg beträgt und die Aufprallgeschwindigkeit 3.600 m/s, liegt die kinetische Energie bei 518,4 Megajoule, was 124 kg TNT entspricht. Wären diese 80 kg reines TNT, wäre die Energie geringer. Das heißt, mehr Sprengstoff führt zu weniger Gesamtenergie. Die Schlussfolgerung ist kontraintuitiv: Eine Hyperschallrakete mit Sprengladung hat eine geringere Durchschlagskraft als eine, die nur mit ihrer metallenen Masse einschlägt.

Die israelische Strategie: Aufweichen und dann durchdringen

Der Vergleich mit dem israelischen Angriff auf einen Hisbollah-Bunker im Libanon taucht mehrfach in der Diskussion auf. Laut den Beiträgen feuerte Israel bis zu fünf Bunkerbrecher-Raketen sequenziell auf denselben Punkt ab. Erst wurde das Gelände aufgeweicht, dann durchdrungen. Diese Sequenz, von mehreren Teilnehmern anerkannt, ist effektiver als eine einzelne riesige Rakete. Der Grund ist, dass jeder folgende Einschlag bereits gebrochenes Material vorfindet, was den Widerstand reduziert.

Die russische Oreshnik, als revolutionäre Waffe präsentiert, würde die Atmosphäre nicht verlassen, um Abwehrsysteme zu umgehen. Das begrenzt ihre Geschwindigkeit und Reichweite. Nach den verwendeten Berechnungen braucht sie fünf Minuten, um ihr Ziel zu erreichen. Es ist keine Waffe für sofortige Reaktionen. Und ihre tatsächliche Peine bleibt abzuwarten. Wie ein Teilnehmer anmerkt, fehlen Beweise aus dem echten Einsatz. Wo sie einschlägt, ist die Zerstörung brutal, aber lokal begrenzt.

Das Energieproblem bei doppeltem Gewicht

Die Masse der Rakete zu erhöhen, ist nicht kostenlos. Um die doppelte Masse auf dieselbe Höhe zu bringen, wird mehr als die doppelte Energie benötigt, da Schwerkraft und Luftwiderstand überwunden werden müssen. Der aerodynamische Widerstand ist proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit. Bei Mach 10 ist die durch Reibung erzeugte Wärme enorm und muss abgeführt werden. Das erfordert eine komplette Neukonstruktion der Rakete. Sie einfach zu verlängern, reicht nicht.

Die optimistischste Rechnung geht davon aus, dass eine Verdopplung der Masse die kinetische Energie verdoppelt. Das pessimistische Szenario geht davon aus, dass die Struktur nicht hält, der Sprengstoff vorzeitig detonierte oder der Kopf sich verformt und seine Peine verliert. In der Mitte liegt die Realität: Keine Hyperschallrakete hat bewiesen, dass sie 500 Meter tief eindringt. Nicht einmal 150 Meter. Die Angabe zum Kinzhal von 2022 ist weiterhin unabhängig unbestätigt.

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Die Diskussion dreht sich um die technische Machbarkeit von Zündern bei Mach 10. Niemand hat erklärt, wie ein Chip eine Verzögerung von tausend g überlebt. Die ehrlichste Antwort ist, dass er es nicht tut. Die Hyperschallrakete ist eine kinetische Waffe, keine explosive. Ihre Kraft liegt in der Energie des Aufpralls, nicht in der mitgeführten Ladung. Und diese Energie führt, egal wie viel Masse man hinzufügt, nicht linear zu größerer Tiefe. Die Physik verzeiht nicht.