ABM: l’ultima difesa

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La minaccia rappresentata dai missili balistici intercontinentali (ICBM) ha posto un problema apparentemente insolubile. La loro intercettazione è un compito, ancor oggi, estremamente difficile. In un’epoca in cui anche un singolo bombardiere a Mach 3 aveva ottime possibilità di penetrare lo spazio aereo avversario, rappresentava una sfida non indifferente. Negli Stati Uniti e nell’Unione Sovietica sono iniziati molto presto programmi per missili antimissile (ABM) sempre più sofisticati, molti dei quali hanno raggiunto la piena operatività.

Nike Zeus-A

Nel 1955 lo U.S.Army ha iniziato gli studi per un derivato del MIM-14 Nike Hercules, con un nuovo booster, denominato Nike II (DM-15), contro aerei ipersonici e missili balistici. Una direttiva imponeva un raggio d’azione massimo di 320 km, limitando le capacità entro-atmosfera. La Western Electric è stata incaricata dello sviluppo del nuovo missile, denominato l’anno dopo Nike Zeus-A (DM-15A: Douglas Missile, 15=Nike Zeus, A Model). Avrebbe impiegato la stessa guida “command” e la testata nucleare del predecessore. Il primo lancio positivo è avvenuto a marzo del 1960, con un impatto diretto. 

Lungo 13,5 metri, con un diametro di 91 cm e una aperture alare di 2,98 metri, lo Zeus-A pesava attorno ai 9500 kg. Il booster, di 4980 kg, aveva un  motore a propellente solido Thiokol TX-135 da 181400 kg/sp. A questo seguiva il secondo stadio che consentiva di superare Mach 5. Il raggio d’azione era di 320 km. Il cono terminale era controllato con getti TVC. La testata W-31 aveva una potenza di 20 kT. 

La rete difensiva impiegava come sensore primario lo ZAR (Zeus Acquisition Radar) in banda L da 10 MW. Lo ZAR era composto da tre antenne con 120° di apertura, disposte a triangolo.  Controllava il perimetro a 360° e 70° di elevazione, ruotando a 3,5 giri/minuto, aggiornando le immagini ogni 6 secondi, in modalità TWS. Aveva una portata di 1100 km su bersagli con RCS di 0,1 m2. Una antenna ricevente a lenti di  Luneburg, del peso di 1000 tonnellate, era sincronizzata coi precedenti.

I dati grezzi erano inviati allo ZDR (Zeus Discrimination Radar) da 40 MW monoimpulso in banda L (1,27-1,4 GHz). Lo ZDR seguiva la nuvola di testate ed esche, larga anche 40 km, con un fascio di 2,5° da 900-1300 km di distanza (RCS 0,1 m2), tracciando i bersagli. A 110-160 km di distanza il fascio si apriva a 20°, separando con tracking gate multipli ad alta risoluzione i veri bersagli dai decoy e formando la lista prioritaria in base alla traiettoria.

La posizione degli RV (veicoli di rientro) rispetto al fascio era inviata in 2 secondi ai due radar di tracciamento TTR (Target Track Radar) da 10 MW (5,25-5,75 GHz) a fascio stretto, sincronizzati coi precedenti, con copertura di 360° in azimuth e -5°/+185° in elevazione. La portata variava tra 600 km (RCS 0,01 m2) e 1070 km (RCS 0,1 m2). Le antenne su tre assi potevano ingaggiare anche bersagli sulla verticale o a quote di soli 15240 metri. Il TIC (Target Intercept Computer), assegnava un bersaglio alla volta, sulla base dei dati ricevuti. Tre radar MTR (Missile Track Radar) da 300 kW (8,5-8,9 GHz), con copertura di 360° in azimuth e -11,5°/+191,5° in elevazione,  guidavano i missili e comandavano lo scoppio. Passavano 5 secondi dalla fine di un ingaggio al “lock” sul successivo missile.

Pur essendo avanzato, il sistema di gestione del tiro, basato su radar a scansione meccanica, era in grado di seguire un massimo di 9 bersagli, attaccandone 3-4 contemporaneamente, quindi era facilmente saturabile. Era praticamente inutile già nel 1965 contro le centinaia di RV previsti. Una salva di 4 ICBM  aveva il 90 % di probabilità di colpire una base ABM. Senza considerare il possibile impiego di chaff, palloni esca o esplosioni nucleari ad alta quota per coprire le testate in arrivo, che avrebbero reso possibile l’intrusione anche di una singola testata. La risoluzione dei difetti tecnici avrebbe richiesto pesanti investimenti. Il Dipartimento della Difesa ha deciso la fine del programma nel 1963. Lo Zeus-A è stato impiegato nel ruolo anti-satellite (ASAT) dal 1962, poi sostituito con lo Zeus-B.

XLIM-49A Nike Zeus-B

Nel 1957 le limitazioni sul raggio d’azione sono cessate e sono ricominciati gli studi per un intercettore eso-atmosferico, lo Zeus-B (DM-15B).  Il nuovo missile ereditava il booster, il sustainer e il sistema di guida del precedente.  Previsto per l’intercettazione nello spazio, aveva alette di controllo più piccole. Il terzo stadio impiegava piccoli getti di controllo. Poteva resistere a temperature triple rispetto al precedente. Lo Zeus-B ha effettuato il primo volo a settembre 1961. Nel luglio 1962 il missile ha colpito l’RV di un Atlas. Entro la fine del 1963, si sono svolte non meno di 12 intercettazioni positive.

Lungo 14,73 metri, con un diametro di 91cm e una apertura alare di 2,44 metri, pesava 10977 kg (altre fonti: 10350). Il primo stadio, lungo 5,3 metri e pesante 5852 kg (altre fonti: 4989), aveva un motore Thiokol TX-135 da 204120 kg/sp per 4,5 secondi. Il secondo stadio, lungo 4,6 metri del peso di 3742 kg, aveva un Thiokol TX-238. Lo stadio terminale con getti di controllo, di 1383 kg, invece un Thiokol TX-239. La velocità a fine combustione era di 2652-2709 m/sec (9-9,2 Mach). Il raggio d’azione raggiungeva i 400 km con una quota massima di 280 km, raggiunta nel corso di un test ASAT. Impiegava la testata termonucleare W-50 da 400 kT.

Era previsto, in origine, che lo Zeus-B  facesse uso degli stessi lenti radar meccanici del precedente, uno svantaggio notevole. Ma un nuovo sistema difensivo radar era ormai alle porte.

Nike Zeus DM-15S

Nel frattempo, nel 1962 è iniziato il progetto 505 “Mudflap” per convertire gli Zeus-B  in missili anti-satellite (DM-15S). Le modifiche, volte ad ottenere maggior quota e raggio d’azione,  includevano una pompa idraulica a due stadi, un propellente più potente per il booster e una batteria potenziata (5 minuti invece di 2). I missili hanno iniziato i test a White Sands alla fine del 1962. A maggio 1963, uno Zeus-B ha intercettato un satellite Agena D.  Dal 1962 al 1966 si sono svolti 12 test, con 9 successi. Gli Zeus-B hanno fornito capacità antisatellite con testate nucleari dall’atollo di Kwajalein dal 1963 fino alla sostituzione col programma 437 Thor nel 1966.

Nike-X

Nato per proteggere l’intero continente americano, il sistema Nike-X, nome provvisorio sperimentale, avrebbe dovuto superare le limitazioni del Nike Zeus, con l’introduzione dei radar MAR (Multi-function Array Radar), sviluppati dal 1961, e di computer avanzati. Il MAR, con antenne a schiera a scansione elettronica, sostituiva tre radar differenti. Avrebbe dovuto rilevare a lungo raggio centinaia di bersagli, iniziare il tracciamento, discriminare le esche e guidare i missili intercettori. I problemi connessi all’intercettazione delle testate che avessero passato il primo anello difensivo erano risolti con l’introduzione di un missile a corto raggio, lo Sprint, che consentiva l’attacco fino agli ultimi secondi prima di un impatto.

Una batteria di missili sarebbe stata associata al MAR, le altre periferiche avrebbero avuto radar guida missili meno sofisticati, per gli Sprint, nei Missile Site Radars (MSR). Ma il MAR, provato nel 1964, è risultato inadeguato. Un solo sistema è rimasto operativo fino al 1969.  

Con l’aumento del numero degli ICBM sovietici i costi del sistema Nike-X sono saliti. Tra il 1965 e il 1967 si sono esaminate varie proposte (come la I-67) per una difesa a basso costo con meno intercettori contro attacchi limitati, per esempio provenienti dalla Cina.  A settembre 1967, il Nike-X è stato cancellato.

Sentinel

Gli elevati costi del MAR avrebbero comunque permesso una copertura limitata a pochi siti di alto valore. Nel 1965 si è considerata l’ipotesi di una difesa coi soli Sprint e dei radar semplificati TACMAR. Si è preferito invece il molto più economico e meno esteso, programma Sentinel,  iniziato a ottobre 1967. Il missile intercettore endo-atmosferico a corto raggio Sprint avrebbe affiancato il nuovo Zeus-C, contro i missili lanciati da sottomarini (SLBM) con traiettoria bassa. Lo Zeus-C, presto denominato Spartan, avrebbe distrutto gli RV sfruttando l’intensa emissione di raggi X della potente testata su distanze di decine di km, mentre i precedenti missili dovevano arrivare a 240-300 metri dai bersagli per distruggerli col flusso neutronico, in settori di cielo larghi almeno 1 km e profondi 10, pieni di falsi bersagli. Ora era possibile coprire una zona più vasta con meno missili a lungo raggio.

Ma i radar previsti per gli MSR non avevano portata sufficiente, né le capacità di risoluzione e discriminazione bersagli. Era quindi necessario un nuovo radar di avvistamento in grado, però,  di tracciare i bersagli e guidare i missili Spartan oltre la copertura degli MSR. Lo US Army  ha deciso di rimpiazzare il MAR col nuovo PAR. Nel 1969 anche il Sentinel è stato cancellato.

Safeguard

A marzo dello stesso anno, l’esercito americano lo ha rimpiazzato col programma definitivo Safeguard per proteggere solo le basi dei Minuteman. Safeguard riprendeva gli elementi del Sentinel, i radar MSR e PAR. Il secondo sarebbe stato impiegato non solo per l’avvistamento a lungo raggio ma anche per fornire i bersagli agli MSR. La frequenza è passata all’UHF dal 1967, offrendo non solo migliore risoluzione ma più rapida ripresa in caso di blackout nucleare. L’intercettazione  finale implicava un miglioramento dei radar MSR con aumento della potenza di quattro volte per raggiungere la portata richiesta. La tecnologia intanto era migliorata e consentiva di riunire le antenne trasmittenti e riceventi in una singola schiera.

Nel 1970 è iniziata la costruzione del PAR-1 in North Dakota e del PAR-2 in Montana. Il trattato ABM del 1972, che limitava a due il numero di siti per proteggere la capitale e una base ICBM,  nel 1974 è stato rivisto, imponendo un limite di 100 ABM in un singolo sito. I lavori sul PAR-2 sono stati sospesi. Le prove del PAR-1 sono terminate nel 1974. Nel frattempo è continuata la costruzione degli MSR e delle batterie missili. Conosciuta come Mickelsen Safeguard Complex, la base ha raggiunto la capacità operativa iniziale (IOC) ad aprile 1975 con 8 Spartan e 28 Sprint e la  piena capacità a settembre, con 30  Spartan e 70 Sprint.

Il sistema impiegava l’AN/FPQ-16 PAR (Perimeter Acquisition Radar) da 14,3 MW di picco e 715 kw di potenza media. Era un radar PESA a schiera in fase operante sui 442 MHz, con 6144 elementi. Forniva l’allarme precoce a 3300 km di distanza contro bersagli di 24 cm diametro, risoluzione aumentata nei test successivi fino a oltre -30dBsm” (< 9 cm). Rilevava le testate su traiettoria balistica polare.

I bersagli potenziali venivano trasmessi ai due radar degli improved MSR (Missile Site Radar), situati in edifici piramidali con pareti di cemento armato spesse un metro, come il PAR, protetti contro le esplosioni nucleari e gli effetti EMP. Ogni lato ospitava una antenna Raytheon phased array di 4 metri con 5000 elementi.  Gli MSR localizzavano e tracciavano gli RV in arrivo da 1120 km. I ricevitori potevano discriminare piccoli bersagli confusi nel rumore di fondo e tra i decoy da almeno 480 km. I computer calcolavano le traiettorie di intercettazione e guidavano gli Spartan e Sprint in fase terminale. Il complesso controllava 30 Spartan e 16 Sprint.

4 Remote Sprint Launchers (RSL) erano situati attorno al complesso MSR, tra 16 e 32 km di distanza  per anticipare l’intercettazione. La zona controllata totale era di  965 x 1450 km.

LIM-49A Spartan

La Western Electric ha ottenuto nel marzo del 1965  il contratto di conversione degli Zeus-B per aumentarne il raggio d’azione, definito Extended Range Nike Zeus (Nike Zeus EX) o DM-15C con le Phase I e II  R&D. Il missile utilizzava un nuovo booster per aumentare il raggio d’azione e come sostentatore il primo stadio dello Zeus. Nel gennaio del 1967 è stato denominato Spartan, modificando la sigla in LIM-49A. La fase dei test di sviluppo è iniziata con un lancio a marzo 1968 e proseguita fino al 1970. Su 15 lanci vi sono stati 11 successi, 2 successi parziali e 2 fallimenti.

Le prove reali sono iniziate nell’aprile del 1970 al Kwajalein Test Range, con modelli pre-operativi per ridurre i tempi di spiegamento. Il primo test di successo ad agosto 1970, con l’intercettazione di un RV Minuteman 1. Nei 49 test condotti fino al 1973 si sono registrati 42 successi, 2 successi parziali e solo 5 fallimenti. Le consegne sono iniziate nel 1972 ad un costo di 3 milioni di $ l’uno. L’IOC è arrivata nel luglio del 1974.

Lo Spartan era lungo 16,8 metri, aveva un diametro di 1,1 metri, una apertura alare di 2,98 metri e pesava 15196 kg (altre fonti: 13155kg). Era lanciato da un silo, con un tempo di reazione di 30 secondi. Il primo stadio, lungo 4,9 metri e pesante 5000 kg, aveva un motore Thiokol TX-500 da  226800 kg/sp e un impulso totale di 1093902 kg (4,8 secondi). Si separava a 5,4 secondi dal lancio. Il sostentatore aveva un  motore Thiokol TX-454 con impulso totale di 1409789 kg. La velocità a fine combustione era di 3475 m/sec.(11,8 Mach), 19 secondi dopo il lancio. Dopo la separazione del sostentatore, su comando da terra, si attivava il terzo stadio Thiokol TX-239, per aumentare la manovrabilità endo ed eso-atmosferica. Quattro controlli a getto nelle superfici, controllati dall’autopilota dell’unità di guida, eliminavano gli errori in fase finale, con impulsi di 100g per 3 secondi. Erano possibili manovre di 20g oltre i 30500 metri di quota fino a 46 km di distanza o oltre i 27400 metri fino a 92 km. Il raggio d’azione massimo era di 740 km con una quota massima di 560 km.

L’obbiettivo era colpire il “bus” prima del rilascio dei decoy e dei MIRV. L’esplosione ad altissima quota avrebbe prodotto EMP e blackout sui radar, per questo la testata era studiata per ridurre i frammenti di fissione. La W-71 impiegava un tamper in Au (oro) al posto del comune DU o Pb. Lo scopo, infatti, non era aumentare l’onda d’urto, inutile nello spazio, ma i raggi X emessi. E l’oro è ideale perchè irradia raggi X termici. I neutroni catturati  formano Au-198 con decadimento in raggi X e Gamma che riducono il blackout.

La testata termonucleare W-71 a radiazione intensificata ERW (Enhanced Radiation Warhead) da 5 MT aveva un raggio letale ufficiale di 48 km, successivamente indicato come 19 km contro testate “soft” e 6,4 km contro quelle “hard”. Il raggio massimo delle radiazioni era stimato di 150-370 km.  I raggi X riscaldavano così rapidamente lo strato esterno degli RV da provocare onde d’urto che causavano il distacco o lo sgretolamento degli scudi termici, così da provocarne la rottura al rientro.

Sprint

Durante lo sviluppo del Nike Zeus-B era apparso evidente che sarebbe servito un secondo missile per la difesa terminale contro i veicoli di rientro eventualmente sfuggiti. La Martin Marietta ha ricevuto il contratto di sviluppo di un missile per difesa di punto nel marzo 1963. I primi test dei componenti sono iniziati all’inizio del 1964 con il missile sperimentale Squirt. Nel 1965 è avvenuto il primo lancio di uno Sprint a White Sands e i test (42) sono proseguiti fino al 1970. Entro l’anno sono terminate le prove di valutazione operative, con l’intercettazione di un RV a dicembre 1970. L’anno dopo è stato colpito un Polaris. Nei primi 16 test, fino alla fine del 1971, si sono registrati 12 successi, 2 successi parziali e solo 2 fallimenti. Una seconda serie di 32 test operativi, dal 1970 fino alla fine del 1973, ha ottenuto 29 successi completi. L’IOC è arrivata a giugno del 1974. Sono stati fabbricati 150 Sprint al costo di 2 milioni di $  l’uno. Le designazioni XLIM-99A e XLIM-100A sono state spesso associate al programma ma non ci sono certezze al riguardo.

Lo Sprint era lungo 8,23 metri, con un diametro di 1,35m, e pesava 3450 kg. Il lancio avveniva “a freddo” direttamente dal silo con un pistone a gas. Il primo stadio era lungo 3,66 metri con un diametro di 1,07 metri. Aveva un motore a propellente solido Hercules X-265 da 272160-340200 kg/sp per 1,8-2 secondi (impulso 489888-680400 kg/sp). Con una accelerazione di 130g  portava il missile a Mach 5. Il controllo era a spinta vettoriale.

Il secondo stadio era lungo 4,57 metri con un diametro di 76 cm. Aveva un motore a propellente solido Hercules X-271 da  68040 kg/sp per 2 secondi. Con una accelerazione di 90g aumentava la velocità a fine combustione a 9,8-10,5 Mach. Il controllo era assicurato da piccole alette e consentiva 20g in manovra. L’intero volo non superava, di solito, i 15 secondi, con un massimo di 35. Il raggio d’azione era di 40-60 km tra 1,5 e 30 km di quota.

Il fenomenale riscaldamento aerodinamico, il missile dopo 1 secondo era al calor rosso, ha richiesto uno scudo ablativo. I radar phased-array MSR, facilitati nell’aggancio dal fatto che le esche erano già bruciate al rientro, potevano tracciare centinaia di bersagli guidando intere salve di Sprint. I comandi di guida (uplink) erano abbastanza potenti da  superare la zona di plasma attorno al missile e il getto dello scarico. La testata W-66 da 1 kT era a radiazione intensificata neutronica, fatta detonare con comando da terra.

Spartan II/Improved Spartan

La Phase II del Safeguard, iniziata nel 1969, prevedeva un Improved Spartan (Project 20) con IOC nel 1976. Più veloce del 50 %, con minor tempo di reazione e maggior accelerazione per affrontare gli SLBM, gli ICBM con traiettoria bassa e i FOBS, avrebbe avuto nuove capacità. Loiter Capability: il terzo stadio poteva attivarsi su comando da terra, dopo 50-60 secondi (coast phase). La potenza della testata era ridotta a 1 MT. La Homing Intercept Technology, invece, introduceva la capacità multibersaglio senza bisogno di autorizzazione al lancio di ordigni nucleari. La testata conteneva numerosi veicoli HIT convenzionali. Un sensore infrarosso sullo Spartan collegato ai centri a terra, identificava gli RV e programmava gli HIT coi parametri di intercettazione. Il programma è stato cancellato con la messa al bando degli ABM multi testata.

Sprint II        

Nel maggio del 1971 la Martin Marietta ha ottenuto un contratto per uno Sprint II migliorato, con minor tempo di reazione, più preciso, 1,5-2 volte più veloce, tre volte più manovrabile, meglio protetto contro le esplosioni nucleari. Nel 1972 avrebbe dovuto partire lo sviluppo del prototipo, ma  il progetto è stato cancellato nel 1975 dopo la riduzione dei fondi. 

La dismissione

Si era finalmente realizzato un sistema difensivo affidabile, sia pure molto limitato. Ma il giorno dopo l’inaugurazione  il Congresso ha deciso il taglio dei fondi e la disattivazione del Safeguard.  Un singolo sito ABM non giustificava i costi a fronte dei benefici. Gli MSR sono stati disattivati nel febbraio del 1976 e i missili rimossi. Uno stanziamento ha permesso di salvare il sistema PAR, poi ammodernato e riattivato nel 1977 per l’Air Force Aerospace Defense Command. Gli studi su ulteriori ABM nucleari sono terminati nel 1983.

Fonti

Rings of Supersonic Steel: Air Defenses of the United States Army 1950-1979  (M. L. Morgan, M. A. Berhow)

http://www.nuclearabms.info/Spartan.html

http://www.designation-systems.net/dusrm/m-49.html

http://www.alternatewars.com/WW3/WW3_Documents/ABM_Bell/ABM_Pt1.htm

https://en.wikipedia.org/wiki/LIM-49_Nike_Zeus#Exchange_ratio_and_other_problems

http://www.secretprojects.co.uk/forum/index.php?topic=1140.15

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