극초음속 미사일은 음속의 5배에 달하는 마하 5 이상으로 비행할 수 있는 미사일의 한 종류이다. 극초음속 미사일은 빠른 속도로 인해 열이 발생하여 대기 중의 분자를 분해하여 플라즈마 스텔스라고 불리는 이온화된 가스층을 형성한다. 따라서 극초음속 미사일을 탐지하는 것은 매우 어렵지만 극초음속 미사일의 몇몇 취약점을 통해 탐지가 가능하다. 플라즈마 스텔스 자체가 극초음속 미사일을 탐지하는 데 사용될 수 있다. 수 밀리초 동안 지속되는 플라즈마 흔적을 감지하여 극초음속 미사일을 탐지할 수 있다.
마하 5 이상으로 이동하는 미사일은 충격파를 만들어낸다. 충격파는 미사일이 음속보다 빠르게 이동할 때 발생한다. 충격파는 초음속 흐름과 아음속 흐름을 연결합니다. 충격파는 비선형 현상인 플라즈마를 생성하여 주변 공기의 이온화가 일어나는 곳의 압력과 온도를 높인다. 충격파는 입자 간 충돌이 없는 플라즈마에도 존재한다. 이렇게 생성된 플라즈마는 레이더 신호를 차단하고, 이 플라즈마 스텔스는 RCS를 감소시켜 극초음속 미사일의 탐지가 어려워지게 된다. RF 신호의 차단은 플라즈마의 전자 밀도에 따라 달라진다. 생성된 플라즈마는 유성 궤적을 탐지하는 방식으로 탐지하여 극초음속 미사일을 탐지할 수 있다.
극초음속 미사일은 현재까지 가능한 극초음속 미사일의 속도보다 훨씬 더 빠른 유성과 비교할 수 있다. 많은 유성이 지구 대기에 진입하여 상호작용을 통해 유성만의 궤적을 형성한다. 유성이 대기에 부딪히면 주변의 공기가 고도로 압축되어 온도가 상승하고 플라즈마가 형성된다. 유성은 많은 양의 에너지와 저주파 무선 신호를 생성한다. 이러한 유성의 흔적은 대부분 수 밀리초까지 지속되지만 때로는 몇 분 동안 지속될 수도 있다. 유성이 생성하는 플라즈마는 감지될 뿐만 아니라 작동 주파수 범위가 40~150MHz인 장거리 통신에도 사용된다. 유성이 생성하는 플라즈마 흔적을 추적하기 위해 고출력 및 대형 개구부를 갖춘 고주파 또는 극초단파 레이더가 사용된다.
전쟁은 국가 자원에 대한 막대한 수요를 초래하여 국가의 사회 및 경제 구조에 영향을 미친다. 그러나 전쟁은 기술 발전에도 기여한다. 최근에는 극초음속 미사일이 각 국가들의 미사일 개발의 목표가 되고 있으며 많은 선진국과 개발도상국에서 개발 및 제조하고 있다. 극초음속 미사일은 탄도 미사일보다 고도가 낮고 기동성이 뛰어나 비행 중 궤도를 변경할 수 있기 때문에 탐지가 매우 어렵다.
2020년 현재 마하 25 이상의 최대 속도는 500-1000km 범위의 열권 아래에서 달성되며, 초음속 글라이더는 처음에 로켓에 의해 더 높은 고도까지 부스트된 다음 목표물까지 활공한다. 극초음속 미사일은 로켓의 도움으로 극초음속으로 발사된 후 궤도 중에 추진력을 받지 않고 궤도를 따라 비행한다. 극초음속 순ㅇ 미사일은 로켓으로 부스트한 다음 램제트를 사용하여 속도를 유지한다. 극초음속 활공체는 높은 고도에서는 일반적인 탄도 미사일보다 빠르지만, 낮은 고도에서는 일반 탄도 미사일이 더 빠른 속도로 탄두를 운반할 수 있다.
항력은 극초음속 비행체의 속도의 제곱에 따라 증가하고 에너지 손실은 속도의 세제곱에 비례힌다. 따라서 대기권 상층부를 통과하는 재진입 극초음속 미사일을 사용하는 것은 목표물에 도달하기 위한 효율적인 방법이 아니다. 극초음속 미사일의 고도 범위는 대략 30~90km이다. 극초음속 미사일은 대기권과 상호작용하여 플라즈마 스텔스를 형성한다. 플라즈마 스텔스의 주된 이유는 미사일과 공기 사이의 마찰이 주변 공기를 가열하고 이온화하여 고에너지 플라즈마를 형성하기 때문이다. 이렇게 생성된 플라즈마 스텔스는 레이더 신호를 감쇠시켜 극초음속 미사일의 탐지를 방해한다.
플라즈마는 하전 입자와 중성 입자가 모두 포함된 준중성 기체로, 집단적인 거동을 보인다. 플라즈마는 강렬한 전파가 입사될 때 비선형적인 특성을 나타낸다. 플라즈마에서 이온이 조직적으로 움직이는 것을 플라즈마 진동이라고 한다. 플라즈마 내의 전자가 자연적으로 진동하기 시작하는 주파수를 플라즈마 주파수라고 한다. 그리고 생성된 플라즈마는 무선 신호를 흡수하고 반사하기도 한다.
유성은 11.2km/s 이상의 고속으로 지구 대기에 진입하여 충격파를 일으키고 연소한다. 이 충격파는 200데시벨을 초과하는 매우 강한 음파를 형성한다. 대기권의 공기는 매우 밀도가 높아서 빠르게 움직이는 유성을 태우고 많은 열을 발생시킨다. 이 열은 레이더로 감지할 수 있는 플라즈마 흔적을 만든다. 플라즈마는 양극 확산과 주변 공기와의 표류로 인해 발생한다. 유성우는 짧은 시간에 많은 유성이 나타날 때 관측할 수 있다. 유성은 또한 유성이 가시권에 들어온 지 몇 초 후에 들을 수 있는 음파 붐을 일으킨다. 일반적으로 유성의 플라즈마 흔적을 추적하기 위해 고주파 또는 극초단파 대역에서 작동하는 고출력 대구경 레이더가 사용된다.
유성이 지구 대기로 진입하는 최소 속도는 지구의 탈출 속도인 11.2km/s와 같다. 관측되는 모든 유성은 이보다 더 빠른 속도를 갖는다. 관측된 유성의 최대 속도는 72km/s로, 6.86km/s에 해당하는 마하 20보다 약 12배 더 빠르다. 이렇게 빠르게 움직이는 유성은 고주파 및 초단파 레이더로 탐지할 뿐만 아니라 추적할 수도 있다.
유성은 극초음속 미사일보다 10~12배 빠른 속도로 이동한다. 속도는 유성과 극초음속 미사일을 구분하는 조건으로 사용될 수 있다. 속도가 다르면 첫 번째 에코와 두 번째 에코 사이의 시간 차이도 달라진다. 유성은 주로 동시다발적으로 발생한다. 따라서 마하 20 이상의 속도를 가진 극초음속 발사체를 한꺼번에 발사하는 것은 매우 어려운 일이므로 유성은 극초음속 미사일과 쉽게 구분할 수 있다.
고주파의 도플러 레이더는 플라즈마의 흔적을 감지하는 데 사용할 수 있으며 또한 추적도 가능하다.
펄스 도플러 레이더(PDR)는 펄스 레이더와 연속파(CW) 레이더를 결합한 것으로, 정확한 속도와 범위를 파악하는 데 사용할 수 있다. 펄스 반복 주파수(PRF)는 단위 시간당 펄스 수이다. 높은 범위의 정확도를 얻으려면 높은 PRF PDR을 사용하고, 목표물의 속도를 정확하게 얻으려면 낮은 PRF를 사용한다. 극초음속 미사일의 속도가 PRF와 같을 때 발생하는 블라인드 스피드의 한계는 스태거드 펄스를 사용하여 극복할 수 있다.
펄스 발생기는 직사각형 펄스 파형을 생성하고 출력은 송신기 블록으로 간다. 송신기 블록은 신호를 증폭한 다음 안테나의 도움을 받아 전송한다. 수신기는 산란된 신호를 수신하고 들어오는 신호를 증폭한다. 계수가 전송된 신호의 시간 반전인 FIR 필터가 사용됩니다. 이 필터는 감지 전에 SNR을 개선하는 데 사용된다. 각 신호에 가변 게인이 적용되어 범위 손실을 보정한다. 펄스 적분은 연속된 펄스를 적분하는 데 사용되고, 그러면 에코가 보인다. 듀플렉서는 동일한 안테나를 사용하여 신호를 송수신하는 데 사용할 수 있다. 이 방식의 주요 장점은 송신과 수신 양쪽 모두에서 사용되어 일관성을 유지한다는 것이다.
작동 주파수는 극초음속 미사일의 고도에 반비례한다. 작동 주파수는 플라즈마 스텔스의 차단 주파수보다 낮아야 반사되어 탐지될 수 있다. 그러나 HF와 VHF 대역으로 인해 레이더를 설계하는데에는 많은 어려움이 있다.
저주파수에서는 안테나 높이가 높아진다. 이 범위는 다른 고주파 대역에 비해 대역폭이 낮고 신뢰성이 떨어진다. VHF에서 작동하면 강한 일주기 진동으로 인해 우주 배경 복사가 보이게 된다. 이는 레이더를 보정하는 데 사용할 수 있다. 그리고 주파수가 낮아짐에 따라 플리커 노이즈가 증가한다. 또한 극초음속 미사일 자체가 통신 두절에 직면하기 때문에 전송되는 전력이 높을 수 있다. 따라서 그 시스템조차도 생성된 플라즈마에 의해 차단되기 때문에 대응 시스템을 갖출 수 없다.
플라즈마에서 발견되는 전자 밀도는 속도, 온도, 고도에 따라 달라진다. 따라서 플라즈마의 임계 주파수는 전자 밀도에 따라 달라지기 때문에 작동 주파수를 고정하는 것은 매우 어렵다. 작동 주파수가 이 차단 주파수보다 높으면 신호 감쇠가 발생하고 에코는 감지되지 않는다. 따라서 작동 주파수는 매우 동적인 플라즈마가 형성되는 컷오프 주파수보다 낮아야 한다.
고출력을 전송할 수 있지만, 고출력을 사용하면 기존 장비가 과부하 상태가 될 수 있다. 따라서 고출력에서도 작동할 수 있는 전체 레이더 시스템을 설계해야 하며, 이 역시 운용비가 비싸지 않아야한다. 또한 탐지만으로는 충분하지 않고 극초음속 미사일의 파괴도 함께 이루어져야 한다.
극초음속 미사일은 유성을 탐지하는 방식으로 탐지할 수 있으며 추적도 가능하다. 약 10밀리초 동안 지속되는 동적으로 변화하는 플라즈마를 감지하고 추적할 수 있다. 이를 위해 고주파수 대역에서 작동하는 고출력 펄스 도플러 레이더를 사용해야 한다. 많은 어려움이 있지만, 작동 주파수를 미사일이 반사하지 않는 주파수 이하로 고정하여 레이더가 극초음속 미사일을 탐지할 확률을 높이면 이러한 문제를 완화할 수 있다.
극초음속에서는 플라즈마 형성이 불가피하다. 하지만 대기권에서 형성된 플라즈마를 MST 레이더로 탐지할 수 있는 방법이 있다. 따라서 플라즈마 스텔스를 우회하여 극초음속 미사일을 탐지하는 방법에 집중하기보다는 형성된 플라즈마를 추적하여 중권에서 자연적으로 형성된 플라즈마와 유성으로 인해 형성된 플라즈마를 구분하여 탐지하는 것이 더 쉽다.
ㄹㅇ 속도가 스텔스구만 - dc App
마하 17 글라이더 현무가 보고싶구나… 오래된 생각이다… 일단 개추ㅋㅋㅋ - dc App
플라즈마 스텔스 말이 스텔스지 그냥 대기에서 엄청 빠르게 이동하면 주위에 플라즈마 막(전하 덩어리) 생겨서 레이더고 통신이고 다 끊기는거 말하는거 RCS 도 줄어들긴 하는데 동시에 통신도 끊기는거라 오히러 저 현상 없애는 방향쪽으로 연구하지 않나
플라즈마에 의한 EM wave cutoff는 절대 없앨수가 없음 플라즈마 두께 자체를 줄이던가 해야함
극복하는 방향으로 연구중임 짱깨는 플라즈마 환경에서 둥펑 ASBM HGV 통신 성공함
위성통신 아님? 글라이더 후부에 안테나 달아놨겠지 뭐
위성통신 아니였음 지상통제소랑 통신
극초음속미사일에 의한 플라즈마 스텔스 효과가 사기인게 일반적인 RAM은 굉장히 좁은 대역에 대해서만 스텔스효과를 가지지만 쟤는 광대역에 대한 스텔스효과를 가져서 더 무서움
의도적으로 플라즈마를 만드는 기술도 연구중이지 그래서ㅋㅋ
하지만 적외선에는 소용없음 때문에 적외선 위성망 구축하고 개발되는 극초음속 요격 미사일에도 적외선 시커 탑재하고 있지
기존 SAR 위성이나 초장거리 탐지 레이더엔 잘 안잡히는게 문제지 적외선 탐지도 멀면 적외선 특성상 잘 되지도 않고
전파는 흡수해도 열방출은 어케 할건데????
자체냉각이나 대기냉각하는데 뭐
플라즈마를 뭔수로 대기냉각함
탄두 냉각 말하는 줄 알았네
플라즈마를 왜, 대체 뭘, 무슨 방법으로 냉각시켜...? 플라즈마를 끄겠단 뜻인강 먼 말이지
아니 탄두 냉각 말하는 줄 알았다니깐
아쎄이! 그건 속도를 줄이면 해결된다!
이게 요즘 나온 얘기같지만 이미 icbm 요격하려던 시절에 나온 얘기들이지
그래도 HGV랑 좀 다르긴 함
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기존 체계를 무너뜨린다는게 무서운거
광자레이더는 양자레이더 말하는거 같은데 그거 디텍팅은 되도 트래킹이 힘들어서 쓰기 힘들고 EOTS 등은 애초에 탐지 거리가 너무 짧음 그래서 기존 레이더를 쓸 수 밖에 없는데 그건 플라즈마 때문에 인식이 안됨 아주 ㅈ같아지는거지