アメリカの極超音速防衛システムは2年前の幅広いコンセプト研究から生まれ、新世代の宇宙配備型センサーと地上配備型迎撃ミサイルを要件とする高密度のレイヤー構造を持つ構想へと進化した。

今後2年間で、国防総省が新たに定義した極超音速防衛構想の最初の要素は運用を見据えた段階に進むことができるだろう。ただし、そこには長期的な資金投入に関する国防総省の曖昧なコミットメントを含む、数々の課題が立ちはだかっている。

宇宙開発庁（Space Development Agency：SDA）は、ミサイル防衛局（Missile Defense Agency ：MDA）および国防高等研究計画局（DARPA）の支援を受け、新たな追尾技術を搭載した衛星の打ち上げを始める。これは数百マイル下方を機動する極超音速ミサイルを遠隔追尾するという、困難な任務に最適化されたセンサーだ。

同時に、MDAとDARPAは新たなタイプの運動エネルギー弾および非運動エネルギー弾技術の実証実験を間もなく開始する。極超音速飛行がもたらす誘導や熱の問題に加えて、この新型のミサイル防衛兵器は発射システムに統合された地上レーダーではなく、水平線のはるか向こう側に位置する人工衛星から誘導できる必要がある。

国防総省の当局者達は、2017年に複数の攻撃兵器プログラムを立ち上げてから1年後に、極超音速防衛構想の検討を始めた。これは仮想敵が配備を始めているミサイルと、既存のミサイル防衛網のギャップを埋めることを目指している。

弾道軌道から何百マイルも逸れて機動することができる極超音速滑空体（HGV）や巡航ミサイルは、MDAが世界中に分散配備している地上固定型および海上配備型のレーダー網を回避するように設計されている。Michael Griffin国防次官（研究開発担当）によると、HGVは暖かい地表を背にして大気中を滑空または推進することから、宇宙配備型の赤外線衛星（Space-Based Infrared System ：SBIRS）が検知するミッドコース段階の反応は、ブースト段階で大気圏外を飛行する同じミサイルと比べて10～15倍輝度が低くなる。

ギャップを埋めるためには大規模な投資が必要になる。少なくとも3種類のロケット推進型の攻撃用HGVを2025年までに配備する計画には100億ドル以上が必要とされるが、防衛能力を配備するための財政的なコミットメントに関しては、国防総省はそれほど明確にしていない。

たとえばMDAは、2019年2月に2020年度予算要求を行い、その中で極超音速防衛システムに約1.57億ドルを計上した。その1ヶ月後、同局は議会に対し予算化されていない優先項目リストを提出し、極超音速迎撃弾と追尾センサーのためにさらに7.2億ドルを要求した。議会はこの要求の半分以上を受け入れ、最終的な予算に約4億ドルを追加した。

そして、2021年度の予算要求においても同様の事態が生じた。戦略国際問題研究所（CSIS）の報告によると、MDAは極超音速防衛のために2.07億ドルを要求したが、議会に対しさらに2.24億ドルを追加するよう要求した。

さらに、国防総省の極超音速防衛に関する支出の長期予測は、控え目に言っても曖昧なコミットメントだ。MDAは2021年度に地域内滑空フェイズ兵器システム（Regional Glide-Phase Weapon System：RGPWS）の公募を始める予定だが、これは予算化されていない優先項目リストに含まれる追加の2.24億ドルが承認されれば、の話だ。同時に、SDAは軌道上にある独自の追跡網と並行して、MDAの極超音速弾道追尾監視システム（Hypersonic Ballistic Tracking and Surveillance System：HBTSS）の実証実験を開始する予定だ。

しかし、国防総省の今後5年間の支出予測を詳細に記したFuture Years Defense Program（一般公開版）は、来年以降の極超音速防衛への支出が減少することを示している。CSISのデータによると、もし議会がMDAに対する追加の2.24億ドルを承認すれば、極超音速防衛関連予算は来年の約4.5億ドルでピークを迎え、そこから2022～2025年にかけては平均1.12億ドル程度になる。ここから明らかになることは、MDAは極超音速防衛システムにコミットしているにも関わらず、開発資金は主に議会からの追加予算に依存しているということだ。

極超音速防衛のためのMDAの長期的な投資計画は限定的だが、潜在的な脅威はもはや現実になりつつある。ロシア政府は12月、近代化型のSS-19ICBMに搭載される核搭載HGV・アヴァンギャルドの運用を開始したと発表した。

2ヶ月前、統合参謀本部副議長・Paul Selva大将（当時）は、仮想敵が核搭載型HGVを保有することの意味を説明した。ロシアがバルト諸国を占領しようとする動きを、NATOが阻止することを試みたとき、ロシア戦略軍がアヴァンギャルドを発射すると警告した…というケースを想定する。Selva氏は、たった1発のアヴァンギャルドが北極海上空を弾道軌道で飛行し、カナダのハドソン湾の北端に達したところで、針路を変えることができ、そこから東海岸でも西海岸でも攻撃することができる、と話した。現在のところ、米軍にはそのような能力を持った兵器に対する抑止力や迎撃能力はない。

この問題を解決するためには、新たな宇宙配備型の追尾システムが必要になる。6月4日に開催されたAviation Weekのオンラインセミナーで、SDAのディレクター・Derek Tournear 氏は、国防総省が保有する既存の衛星はHGVや極超音速巡航ミサイルよりも輝度の高い信号を捜索しているか、地表のクラッターによる影響を最小限にするために視野が非常に狭いセンサーを用いている、と語った。

この問題を解決するための最初の試みは、2024年度に予定されている。SDAが地球低軌道に打ち上げるトランシェ1（第1グループ）の衛星群40機は、極超音速ミサイルの追尾を行うセンサーを搭載する。SBIRSや既存の宇宙配備型システムと違い、このセンサーは狭視野角ではなく、ブースト段階や大気圏外フェイズの追尾に特化しているわけでもない。その代わりに広視野角の赤外線センサーが搭載される。

「とはいえ、このセンサー群が迎撃管制に必要なレベルで軌道を捕捉し、迎撃弾を遠隔誘導できるほどの情報が集められるという確証はない」とTournear氏は話す。

そんなSDAのセンサー群をバックアップするための実証実験が、MDAのHBTSS計画の中で実施される。MDAはTournear 氏が「中視野角」と呼ぶ、既存の衛星が搭載する狭視野角センサーと、SDAの新型衛星群が搭載する広視野角センサーの間に位置するセンサーを開発している。理想的には、SDAの広視野角センサーがHGVや巡航ミサイルを探知し、そのデータをHBTSSセンサーに転送し、そこから迎撃管制が可能なレベルの情報を生成する。この情報が地上の迎撃部隊に転送される、という流れだ。

 

数年以内に、SDAはこのコンセプトがどのように機能するかを見きわめる。2022年末までには、SDAの広視野角センサーを搭載した8機のトランシェ0衛星群が地球低軌道上に投入される。その1年後、MDAが地球低軌道上に中視野角センサーを搭載した2機の衛星を打ち上げる予定だ。トランシェ0衛星群は、通信中継およびデータ処理を受け持つ20機の「トランスポート」衛星に支援され、限定的な運用能力を提供し、センサーが設計通りに機能することを検証する。

その次のステップは、SDAがトランシェ1として40機の衛星群を打ち上げる予定の2024年だ。「我々は、本質的には、地球上の任意の地域で赤外線衛星による継続監視が可能になるだろう」とTournear氏は話す。しかし、これには大きな落とし穴がある。トランシェ1衛星群の打ち上げは5年間の支出計画には含まれているが、まだ予算は割り当てられていない。

予定されているトランシェ1の警戒網が稼働した直後、MDAはHGV迎撃に特化した迎撃弾・RGPWSを配備する予定だ。議会が追加予算を承認すれば2020年代中盤には配備することも可能で、まずは海軍の艦艇や潜水艦のMk.41垂直発射機から始まり、続いて空中発射・地上発射型が配備される。RGPWSの要求仕様は機密事項だが、DARPAが進めている計画と共通部分がある可能性がある。Aerojet Rocketdyne社がサプライヤーとして参加している Glide Breaker計画は、極超音速防衛ミサイルを「実現するのに必須の技術」の実証を目指しているとされる。また、MDAは「超長距離」ミサイルへの脅威に対し、「絶大な威力」のマイクロ波兵器のデモンストレーションを2年以内に行う予定だ。

それと同時に、MDAは既存の地点防空システムの適応も進めている。ロッキードマーチン社はTHAADの改良型「ダート」、そしてパトリオットの改良型「ヴァルキリー」の研究を行っている。また、レイセオン社は超強力マイクロ波兵器に加え、SM-3の派生型となる「ホーク」の研究を進めている。

以上は、Steve Trimbleが Aviation Week & Space Technologyいた記事です。 Aviation Week & Space Technology は、豊富な経験と人脈を持った専門家により、最新トレンドや最適な状況判断、ポリシー・要求仕様・予算に関する充実した情報を継続的にお届けします。 Aviation Week & Space Technology をもっと知りたい場合、こちらをクリックして下さい。 

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A U.S. hypersonic defense system has evolved from wide-open concept studies two years ago into a densely layered architecture populated by requirements for a new generation of space-based sensors and ground-based interceptors.

Over the next two years, the first elements of the Defense Department’s newly defined hypersonic defense architecture could advance into operational reality if all the pieces can overcome various challenges, including the Pentagon’s so far ambiguous commitment to long-term funding.

The Space Development Agency (SDA), with assistance from the Missile Defense Agency (MDA) and the Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), next year will start launching satellites into orbit with new forms of tracking technology optimized to perform the challenging task of remotely targeting hypersonic missiles as they maneuver in the atmosphere hundreds of miles below.

At the same time, the MDA and DARPA will soon begin demonstrating a new class of kinetic and nonkinetic interceptor technologies. In addition to solving the guidance and thermal challenges posed by hypersonic flight, this new class of missile defense weapons must be guidable by satellites potentially perched far over the horizon, not by sensors integrally linked on the ground to their launching systems.

Pentagon officials began conceiving a hypersonic defense architecture a year after launching multiple offensive weapons programs in 2017, seeking to close gaps in the ballistic defense system that missiles now fielded by adversaries are designed to exploit.

With the ability to maneuver hundreds of miles off a ballistic trajectory, hypersonic glide vehicles (HGVs) and cruise missiles are designed to evade the MDA’s network of stationary ground-based and slow-moving sea-based radars dotted around the globe. By gliding or powering through the atmosphere against the warm background of Earth, the same missiles appear 10-15 times less luminous during the midcourse phase than the boost-phase, exoatmospheric objects that the MDA designed the Space-Based Infrared System (SBIRS) satellites to detect, according to Michael Griffin, the undersecretary of defense for research and engineering.

Closing those gaps will require serious investment. Despite plans to infuse more than $10 billion to field at least three different rocket-boosted HGVs by 2025 as offensive weapons, the Pentagon’s financial commitment to field a defensive capability is not as clear.

The MDA, for example, submitted a fiscal 2020 budget request in February 2019 that included around $157 million in hypersonic defense. A month later, the agency submitted an unfunded-priorities list to Congress, asking for another $720 million for hypersonic interceptors and tracking sensors. Congress met the MDA more than halfway, adding $400 million to the final appropriations bill.

A similar shortfall then appeared in the MDA’s fiscal 2021 budget request. The agency included $207 million for hypersonic defense but asked Congress to chip in another $224 million on top of the budgeted amount, according to a March report by the Center for Strategic and International Studies’ (CSIS) Missile Defense Project.

Moreover, the Defense Department’s long-range forecast for hypersonic defense spending shows an ambiguous commitment at best. The MDA plans to launch a competition to select a Regional Glide-Phase Weapon System (RGPWS) in fiscal 2021 but only if Congress approves the additional $224 million identified in the unfunded priorities list. At the same time, the new SDA plans to start demonstrating MDA’s Hypersonic Ballistic Tracking and Surveillance System (HBTSS) alongside the SDA’s own tracking layer in orbit.

But the unclassified version of the Future Years Defense Program, which details the Defense Department’s five-year spending forecast, shows declining support for hypersonic defense after next year. If Congress approves the extra $224 million for MDA, hypersonic defense spending would peak at around $450 million next year, then average about $112 million annually from fiscal 2022 to 2025, according to the CSIS data. The implication seems clear: Despite the MDA’s public commitment to a hypersonic defense system, the agency prefers to finance the development mainly by annual congressional add-ons.

Although the MDA’s long-term funding plan for hypersonic defense is limited, the potential threats are no longer speculative. In December, the Russian government announced it had achieved operational status for the Avangard, a nuclear-tipped HGV launched by a modernized SS-19 intercontinental ballistic missile.

Two months earlier, Gen. Paul Selva, then-vice chairman of the Joint Chiefs of Staff, explained the implications of an adversary with a nuclear-armed HGV: Imagine if NATO attempted to blunt a move by Moscow to occupy a Baltic state, and Russian strategic forces responded by threatening to launch an Avangard missile. The now-retired general warned that a single Avangard could arc over the Arctic Ocean, and as it reached the northern tip of Hudson Bay, Canada, could change course. It could then veer to target the U.S. East Coast or  strike the West Coast, Selva says. U.S. forces currently have no ability to deter or defend against such a capability.

To solve that problem, a new space-based tracking system is needed. The Pentagon’s existing satellites are either looking for a more luminous signal than that of an HGV or a hypersonic cruise missile or are using a very narrow field-of-view sensor to minimize background clutter, says SDA Director Derek Tournear, who spoke with Aviation Week during a June 4 webinar.

The first attempt to solve that problem is scheduled for launch in fiscal 2024. Forty satellites in SDA’s Tranche 1 constellation in low Earth orbit carry sensor payloads for tracking hypersonic missiles. Unlike the SBIRS or other space-based capabilities, the sensors will neither have a narrow field of view nor be optimized for tracking only during the boost or exoatmospheric phases of a missile’s trajectory. Instead, the spacecraft in Tranche 1 will carry a wide-field-of-view infrared sensor.

“However, the jury is still out on whether [the sensors] will be able to form a track that is high enough quality to actually give you that fire control solution so that you can fire [interceptors] on [a] remote [track],” Tournear says.

The backup to the SDA sensor will be demonstrated under MDA’s HBTSS program. The MDA is developing what Tournear calls a medium-field-of-view system, which falls between the narrow-field-of-view format of existing satellites and the SDA’s wide-field-of-view design for Tranche 1. Ideally, the SDA’s wide-field-of-view sensors will detect an HGV or a cruise missile and pass the data in orbit to the HBTSS sensors, which will then develop a target-quality track. That data will be passed down to interceptor batteries on the ground.

Within a few years, the SDA will find out how the concept works. By the end of 2022, eight Tranche 0 satellites equipped with the SDA’s wide-field-of-view sensors should be in low Earth orbit. A year later, the MDA plans to launch two satellites into low Earth orbit with medium-field-of-view sensors. The Tranche 0 constellation—aided by 20 communications-relay and data-processing “transport” satellites—will provide a limited operational capability and validate that the sensors work as designed.

The next step comes in 2024, when the SDA plans to launch the 40 satellites in the Tranche 1 constellation. “We would have, in essence, regional persistence of [infrared satellites] over any area of the globe that we choose,” Tournear says. There is a catch, however. The launch of the Tranche 1 satellites in 2024 fall within the five-year spending plan but so far remain unfunded.

Shortly after the scheduled Tranche 1 layer is activated, the MDA plans to field RGPWS, the new interceptor optimized for HGVs. If Congress adds the funding, RGPWS could be fielded as early as the “mid-2020s” with the Navy’s Mk. 41 vertical launch systems on ships and submarines, followed later by air- and land-launched versions. The design requirements for RGPWS are classified, but it’s possible the interceptor may benefit from an ongoing DARPA program. Glide Breaker, which includes Aerojet Rocketdyne as a supplier, seeks to demonstrate a “critical enabling technology” for a hypersonic defense missile. The MDA also plans to demonstrate an “extreme power” microwave weapon against “very long-range” missile threats within two years.

At the same time, the MDA is adapting existing point defenses against atmospheric threats. Lockheed Martin is studying improved versions of the Terminal High-Altitude Area Defense system, called “Dart,” and of the Patriot, called “Valkyrie.” In addition to the extreme power microwave, Raytheon also is studying a new variant of the SM-3 called Hawk.