Europäischer MBDA-Konzern treibt Forschung und Entwicklung entlang physikalischer Grenzen voran

Hyperschallsysteme sind von strategischer Bedeutung

Waffensysteme mit Reichweitenvon mehr als 2.000 Kilometern gewinnen zunehmend an Bedeutung. China und Russland haben bereits 2019 entsprechende Systeme eingeführt, die die Kriegführung maßgeblich verändern. Der Schutz des Luftraums kann nicht mehr allein durch reine Verteidigungssysteme gewährleistet werden. Effektiver ist es, die Ausgangspunkte der Bedrohung wie Abschussrampen oder Gefechtsstände gezielt auszuschalten. Deep Precision Strike (DPS) steht dabei im Mittelpunkt: Die Fähigkeit, Ziele präzise in der Tiefe des Raumes anzugreifen, wurde bereits in der Nationalen Sicherheitsstrategie 2023 betont. Die Bundesregierung hat die Entwicklung und Einführung von abstandsfähigen Präzisionswaffen als Zukunftsfähigkeit festgelegt.  Großbritannien und Deutschland haben gemeinsam die Co-Lead-Rolle im ELSA-Cluster 10 (European Long-Range Strike Approach) für die Entwicklung bodengebundener DPS-Fähigkeiten mit Reichweiten über 2.000 Kilometer übernommen. Ziel ist es, eine Familie  fortschrittlicher Stealth-Marschflugkörper und Hyperschallwaffen zu entwickeln, deren Einführung in den 2030er-Jahren vorgesehen ist.

Eigenschaften und Vorteile von Hyperschallwaffen

Hyperschallwaffen zeichnen sich durch eine Kombination aus außergewöhnlich hoher Geschwindigkeit, großer Reichweite und herausragender Manövrierfähigkeit aus. Diese Eigenschaften ermöglichen es, Ziele über große Distanzen schnell und präzise zu erreichen. Um diese Fähigkeiten voll auszuschöpfen, ist der Einsatz leistungsfähiger Trägersysteme sowie ein komplexes und durchdachtes Systemdesign erforderlich. Der Begriff Hyperschall beschreibt Geschwindigkeiten ab Mach 5, was etwa 6.000 km/h entspricht. Hyperschallwaffen umfassen sowohl luftatmende Systeme als auch gleitende Flugkörper. Sie erreichen extreme Geschwindigkeiten und können in variablen Flughöhen zwischen 25 und 80 Kilometern operieren. Ihre große Reichweite, gepaart mit der hohen Manövrierfähigkeit, erschwert die Abwehr erheblich.

Phasen und Trägersysteme

Der Einsatz gliedert sich in drei aufeinanderfolgende Phasen: die Startphase, die mittlere Flugphase und die Endphase. Jeder Abschnitt stellt spezifische Herausforderungen an das System. Der Start kann von unterschiedlichen Trägerplattformen aus erfolgen. Dazu zählen Flugzeuge, landgestützte Systeme sowie Seeplattformen. Für Europa kommen insbesondere mobile, landbasierte Systeme in Betracht, da sie durch ihre kompakte Bauweise, Flexibilität und die Möglichkeit der Containerunterbringung Vorteile bieten. Ein Beispiel ist das Dark-Eagle-Programm von Lockheed Martin. Mobile Trägersysteme werden meist auf Lkw-Basis realisiert, sind in der Regel zwischen 14 und 16 Meter lang. Der Container für den Flugkörper hat einen Durchmesser von etwa 1,5 Metern. Für den Start ist ein besonders leistungsstarker Booster erforderlich, der das System auf die notwendige Flughöhe und -geschwindigkeit bringt. Nach dem Start unterscheidet man zwei Systeme: Luftatmende Hyperschallsysteme nutzen ab etwa Mach vier bis fünf spezielle Scramjet-Triebwerke, die Sauerstoff aus der Umgebungsluft aufnehmen. Bei Gleitflugkörpern wird der Booster in einer Höhe von rund 80 bis 100 Kilometern abgetrennt. Anschließend nutzt der Flugkörper die Atmosphäre, um über große Distanzen im Gleitflug sein Ziel zu erreichen. Diese technologischen Ansätze ermöglichen hohe Reichweiten und eine flexible Einsatzführung.

Systemdesign

Das Design von Hyperschallgleitern basiert auf universellen physikalischen Anforderungen, die weltweit gelten. Die Außenmaße, insbesondere Länge und Durchmesser, werden durch den Energiebedarf, die aerodynamische Stabilität und die Nutzlast bestimmt. Typische Hyperschallsysteme wiegen etwa eine Tonne, wobei die Nutzlast mehrere Hundert Kilogramm beträgt. Bei der Konstruktion steht die effiziente Nutzung des Innenvolumens und die geeignete Geometrie für vielfältige Anwendungen im Fokus. Besonders die optimale Formgebung ist entscheidend, um die Leistungsfähigkeit und Vielseitigkeit der Systeme zu maximieren.

Herausforderungen

Die Entwicklung moderner Hyperschallsysteme ist durch eine Vielzahl komplexer Anforderungen geprägt. Im Mittelpunkt steht die Aufgabe, Technologien zu schaffen, die nicht nur leistungsfähig und innovativ, sondern auch bezahlbar und industriell produzierbar sind. Besonders herausfordernd ist die Übertragung von Forschungsergebnissen, insbesondere aus den Bereichen belastbarer Materialien und innovativer Strukturen, in praktikable industrielle Anwendungen.

MBDA entwickelt aktiv sowohl offensive als auch defensive Hyperschallfähigkeiten, um neuen Bedrohungen zu begegnen und den europäischen Staaten souveräne Optionen zu bieten. Für den europäischen Konzern MBDA sind Hyperschalltechnologien und Waffensysteme von strategischer Bedeutung. Die Strategie des Unternehmens reicht von der Entwicklung schneller, wendiger Marschflugkörper für Angriffseinsätze bis hin zur Konzeption fortschrittlicher Abfangraketen, die speziell für die Abwehr von Hochgeschwindigkeitsbedrohungen ausgelegt sind. Das Unternehmen spielt eine führende Rolle in bedeutenden europäischen Hyperschall-Entwicklungsprojekten. MBDA ist beispielsweise Teil des EDF-Projekts HYROGLIVE und entwickelt unter der Projektleitung von MBDA in Deutschland und anderen europäischen Akteuren einen HGV-Target Demonstrator (Hypersonic Glide Vehicle). Ziel ist es, einen HGV-Target Demonstrator zu entwickeln und zu starten. Im Rahmen des europäischen Projektes werden Informationen über Signaturen und das Flugverhalten von HGVs experimentell untersucht. Außerdem sollen bestehende Simulationsmodelle validiert und angepasst werden. Die Erkenntnisse werden bei der Entwicklung von Hyperschall-Abwehrsystemen genutzt. Innerhalb der EU gibt es ein gutes Verständnis des Verhaltens und Detektion von Hyperschallbedrohungen, das aber hauptsächlich auf Analysen und Simulationen basiert. Mit dem Projekt HYROGLIVE können die bisherigen Annahmen und Modelle validiert oder korrigiert werden.

MBDA leitet zudem das europäische Hypersonic Defence Interceptor System (HYDIS), das der Abwehr von Bedrohungen durch Hyperschall- und Mittelstreckenraketen dient. Beide Projekte werden von der Europäischen Union im Rahmen des Europäischen Verteidigungsfonds kofinanziert. Derzeit sind bei MBDA und Partnerunternehmen etwa 100 Spezialisten tätig, die den Großteil der notwendigen Expertise abdecken. Ein zentrales Entwicklungsziel besteht beispielsweise darin, Komponenten zu schaffen, die extremen Temperaturen standhalten und zuverlässig produziert werden können, um die Einsatzfähigkeit des Gesamtsystems sicherzustellen. Durch die hohe Geschwindigkeit werden die Oberflächen bis zu 3.000 Grad Celsius heiß. Diese Hitze darf aber nicht nach innen dringen, die gesamte Elektronik würde bei Temperaturen über rund 150 Grad ausfallen.

MBDA baut hierbei auf eine umfangreiche Erfahrung auf und bindet kontinuierlich neue Partner in die Entwicklung ein. Als europäischer Marktführer für Deep-Strike-Waffen und komplexe Waffensysteme verfügt die Firma über umfangreiche Kenntnisse bei Hyperschalltechnologien. Die LFK-Lenkflugkörpersysteme GmbH, Vorgänger von MBDA, erreichte bereits 2003 mit einem Hyperschallflugkörper erstmals über sieben Mach. Die Aktivitäten wurden damals mangels Bedarfs eingestellt. Mit der Bayern-Chemie in Aschau am Inn hat MBDA ein Kompetenzzentrum für Raketenantriebe, das über jahrzehntelanges Know-how und vorhandene Infrastruktur verfügt und einen Kern der Hyperschallentwicklung bildet.

Besonders herausfordernd ist die Übertragung von Forschungsergebnissen, insbesondere aus den Bereichen belastbarer Materialien und innovativer Strukturen, in praktikable industrielle Anwendungen. Bereits in der Konzeptphase ist es erforderlich, das spätere Produkt sowie die Serienfertigung detailliert zu planen. Während einzelne technische Herausforderungen, etwa bei Boostern, als Prototypen realisiert werden können, bleibt auch die Skalierung zur industriellen Fertigung eine große Aufgabe.

Burghard Lindhorst

Den Beitrag lesen Sie im WTR AIR POWER.