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Balistique, vraiment ?

A la suite de la conférence d'hier, et en prévision d'un colloque dont je vous reparlerai, j'ai essayé de creuser la notion de missile "balistique".

Dans ce billet de wikipédia, il est affirmé que tous les missiles "balistiques" ont une trajectoire exo-atmosphérique. Cela me gêne un peu.

J'ai en effet toujours des difficultés sur ces histoires endo/exo atmosphérique.

1/ Pour résumer ma compréhension de départ :

  • La menace existante est pour l'instant principalement endo (Iran) même si on peut envisager (10 ans) des extensions exo.
  • Les moyens européens sont pour l'instant endo,
  • Les moyens américains (MD, deux sites) sont exo
  • Les moyens US qu'ils ont proposé (SM3) ont des capacités exo.

Autrement dit : la DAMB OTAN est très marginalement spatiale. Cela sans même parler de :

  • problèmes d'intégration technique,
  • difficultés de financement,
  • la séquence détection identification évaluation décision tir réévaluation, (qui a les moyens ? qui prend la décision de tir ? souvenons nous de la question du ciblage lors du Kossovo)
  • ni même des questions politiques (BITD et C2) que tout le monde voit par ailleurs.....

2/ Un correspondant me répond :

Sur endo/exo, je crois que la frontière théorique se situe aux alentours de 3/400 km de portée du missile. En deçà, le missile ne sort pas de l'atmosphère. Au-delà, il y a nécessairement une phase exo.

Néanmoins, qu'il y ait une phase exo ne signifie pas que les systèmes exo soient les mieux placés pour détruire le missile : une phase exo très courte, par exemple, ne laisse pas le temps à la discrimination, et il n'est pas garanti que les intercepteurs fonctionnent au mieux en agissant si proche de l'atmosphère. Du coup, l'exo commence à être vraiment efficace à partir de 1500 km de portée (apparemment toujours).

Pour le moment, donc, l'ALTBMD (NATO, donc) est très peu spatiale pour ce qui est des intercepteurs, mais elle s'appuie peut-être sur des moyens spatiaux pour l'alerte avancée - à voir.

3/ Je conclus de sa réponse que la menace iranienne est dès à présent exo-atmosphérique. Cela ne signifie pas que les moyens de défense contre cette menace doivent "taper" hors atmosphère : mais alors, la DAMB multi-couche dont il est question se concentre-t-elle sur les couches basses (rentrée) ou dès la couches hautes ? la question est-elle d'ailleurs pertinente ?

Voilà où l'on en est. Avez vous des précisions ?

O. Kempf

Commentaires

1. Le samedi 16 octobre 2010, 20:13 par yves cadiou

Question sûrement intéressante mais trop technique pour que je puisse contribuer au cœur du sujet. Juste quelques remarques à côté, ceux qui savent rectifieront ou compléteront. Je crois qu’on parle de « balistique » pour différencier des missiles « de théâtre » (je me méfie des mots, un jour j’ai vexé un marin en disant qu’un porte-avions, ça sert à gesticuler). Naguère on disait, si je me souviens bien, anti-cités et anti-forces.

L’anti-cités, si j’ai bien compris, passe toujours par l’espace (que les scientifiques font débuter par convention à 80 km d’altitude) et la rentrée dans l’atmosphère a longtemps été un gros problème technique. Passant par l’espace, la bombe peut y rester quelque temps, se comporter comme un satellite ordinaire, faire trois petits tours sans être identifiée comme un danger, puis dégringoler sur son objectif par surprise pendant que les radars et les décideurs du BAMB (qui ?) regardent ailleurs, obnubilés par un tir de diversion fait au même moment. Je suis prêt à admettre, en ma qualité d’ancien lance-pierriste, que mon raisonnement est trop simple.

Le BAMB, c’est bien sûr des radars, mais c’est surtout des missiles : même qualifiés « antimissiles », et même qualifiés de « bouclier », ce sont des projectiles qui contiennent ce que leur propriétaire a voulu y mettre. Le projet d’installation de missiles américains en Pologne et en Tchéquie m’a furieusement rappelé les missiles américains en Turquie qui ont déclenché la crise de Cuba en 1961. En Turquie, c’était à 1500 km du Kremlin. Cette fois, avec Deubeuliou, la distance était réduite à 1000 km. Autant dire qu’avec un canon pointé sur ses fenêtres depuis l’autre côté de la rue, on a de quoi protester fermement. Surtout si ce canon est entre les mains d’un individu qui a déjà démontré son agressivité et son mépris du droit international. Le projet de BAMB, en plus de ses autres nombreux défauts, sera toujours plombé par ces précédents en Turquie et en Pologne : accepter de participer au BAMB, c’est aussi cautionner l’agressivité états-unienne.

2. Le samedi 16 octobre 2010, 20:13 par

sur les missiles balistiques , j'avais fait une petite bafouille vulgarisatrice ici : http://defense-jgp.blogspot.com/200...

3. Le samedi 16 octobre 2010, 20:13 par Kouak

D'ailleurs la proposition américaine de couvrir l'Europe se limite à des croiseurs Aegis, où des batteries THAAD ont-t-elles été ajoutées ?

égéa : pour moi, on ne parle que de SM3

4. Le samedi 16 octobre 2010, 20:13 par

Je ne suis que civil et de formation plutôt littéraire qui plus est, mais il me semble que l'opposition/la distinction endo-/exo-atmosphérique ne convient pas vraiment pour qualifier une menace, mais seulement pour qualifier un domaine d'interception. Selon la nature de la menace (portée du missile balistique, trajectoire adoptée) l'une ou l'autre des deux options sera préférable (ou, pour les missiles d'une certaine portée, les deux seront possibles).

Le système envisagé et proposé par les US est un système multicouches, s'appuyant sur des éléments basés sur leur territoire national et à l'étranger, possédés par les Etats-Unis ou des alliés. Les technologies permettent des interceptions exoatmosphériques (SM-3, GBI), haut-endoatmosphérique (THAAD) et bas-endo (PAC-3 + MEADS, je dirais). Tous les modes d'interceptions ne sont pas efficaces quels que soient les missiles ciblés, mais dans certains cas il est possible de tenter d'utiliser les deux, ce qui constitue l'un des avantages des défenses multicouches.
égéa : mille mercis à Corentin pour ces précisions d'un spécialiste (littéraire... vive eux)

Pour réagir à ce que dit Yves Cadiou:
- "balistique" indique que le projectile suit une trajectoire balistique, c'est à dire que passée la phase de propulsion, seule l'attraction terrestre anime le véhicule de rentrée (ou le missile entier, s'il n'est pas séparé). Il y a bien des missiles balistiques "de théâtre" ou "tactique", l'exemple le plus évident étant le SCUD et ses variantes.
- à ma connaissance, l'opposition "anticités"/"antiforces" concerne principalement le choix des cibles de frappes privilégiées dans le cadre d'une stratégie nucléaire (et donc certains types de vecteurs ou certaines armes, en fonction de leur précision, de leur puissance nominale, etc.). La France a toujours eu une doctrine ouvertement anticités (même si certaines nuances ont été introduites) alors que les Etats-Unis ont toujours mélangé les deux types de ciblage. Des stratégies anti-forces comme anti-cités peuvent comporter aussi bien des vecteurs balistiques (ICBM, SLBM, IRBM, etc.) que non-balistiques (bombes à gravité, missiles de croisière...). Il est vrai que les propriétés de certains vecteurs les prédisposent pour certaines stratégies (les missiles de croisière et l'anti-forces, par exemple), mais rien ne les confine au sens strict à une seule des deux options : on peut utiliser des missiles balistiques relativement imprécis pour faire de l'anti-forces, l'efficacité unitaire sera moindre, et il en faudra donc plus pour atteindre une probabilité de destruction de la cible jugée satisfaisante par les planificateurs, c'est tout.

5. Le samedi 16 octobre 2010, 20:13 par Waroc'h

le dernier bulletin d'études de la marine fait le point sur cette question avec notamment une introduction "technique" de l'ICETA Nourdin, qui répondra je pense à vos interrogations sur la typologie de ces engins.
cordialement,
égéa : merci

6. Le samedi 16 octobre 2010, 20:13 par Patrice

Endo / Exo atmosphérique. Ces mots n’ont pas vraiment de sens précis si le contexte n’est pas étayé. La limite Atmosphère/Espace ? Ici pour les uns, là pour les autres ? On propose ici d’en revenir à la physique (assez simple d’ailleurs). C’est ce que je suggère dans un domaine où prudence et humilité s’imposent à tous, donc à moi.

1/ La Terre.
Entourée de son atmosphère, en mouvement dans « l’Espace » et donc au sens commun, dans le « vide spatial ». Quittons donc la Terre, progressivement.
• L’atmosphère, dense au départ (1013 millibars) va le devenir de moins en moins. A 8 kilomètres l’alpiniste au sommet de l’Everest pourrait se juger déjà dans l’espace, en EXOatmosphérique par ce qu’il « n’a plus d’air ». On sait qu’il en reste encore. ENDOatmosphérique donc.
• Allons maintenant jusqu’à la Station Spatiale Internationale (I.S.S.) à 400 kilomètres. Elle se juge en EXO, dans l’espace. Pourtant elle freinée par l’air. Il reste des molécules à cette altitude au point qu’un incrément de vitesse doit être donné de temps en temps à l’I.S.S. par les moteurs-fusées des cargos spatiaux qui l’accostent. Sans quoi la station retomberait sur terre. ENDO alors ?
Une évidence: la limite « atmosphère / espace »,
a/ n’a pas de netteté et…
b/ est très liée à l’usage que l’on va en faire.
Essayons de la préciser pour ce qui nous concerne, la Défense Anti Missiles Balistiques (DAMB).

2/ Une limite relative.
• L’avion est tributaire de sa portance et de sa vitesse. C’est un objet atmosphérique. On admet qu’au-delà de 25 km aucun plus lourd que l’air utilisant l’air ne vole (avions, missiles tactiques etc.).
• A 25 km, la fusée, elle, n’est plus vraiment contrainte par l’échauffement de l’air dû à sa grande vitesse. Elle est heureuse. Elle quitte l’atmosphère et se dit alors dans l’Espace.
Pour le couple avion/fusée 25 km « environ » est accepté comme limite ENDO/EXO quand on monte en altitude.
• La météorite venant de l’Espace vers la Terre commence à être sensiblement échauffée par les molécules d’air vers 100 km. 120 km est une valeur souvent retenue comme référence de la limite espace/atmosphère pour tous les corps « rapides » venant de l’espace qui, en dessous de cette valeur, vont commencer à se détruire s’ils ne sont pas protégés
Deux chiffres 25, 120. Quid ? pour l’arme d’abord, et, ensuite, pour la défense.

3/ L’arme balistique
• Cette une arme rapide venant de l’Espace. Un cône de 2m de haut et 0,5 m de diamètre à sa base (valeurs rondes pour situer le dossier), dûment protégé contre les milliers de degrés qui vont l’affecter à la rentrée dans l’atmosphère (120 km) et contenant une arme.
Le cône a été lancé par ce qu’on appelle - indûment- un missile balistique. En effet, après « endo » et « exo » improprement utilisés le mot « missile » contribue définitivement à n’y rien comprendre.
• Le missile balistique est un lanceur. Comme tous les lanceurs il fonctionne pendant peu de temps, surtout si l’on compare ce temps qui lui sert à acquérir une vitesse « cosmique » (Tsiolkovski) - à celui mis à parcourir sa trajectoire par l’objet lancé.
Les lanceurs militaires les plus aboutis (portée maximum de l’arme lancée 10 000 km, pour en rester toujours aux chiffres ronds) propulsent pendant 5 minutes seulement leur charge, alors que le parcours elliptique de l’arme (loi de Kepler) dure env. 30 minutes (aller jusqu’à l’apogée puis retour vers la Terre).
Au bout de 5 minutes il ne reste définitivement plus rien du lanceur. Les étages ont été séparés et sont retombés sur terre. Le dernier, vide et séparé de l’arme, restera un moment dans l’espace mais ne sert plus à rien. Si l’on regarde donc l’ensemble de la trajectoire - propulsée (5 minutes) puis balistique (30 minutes) - la phase balistique a bien le dessus. C’est pourquoi on parle de « missiles balistiques ». Bien qu’impropre parce que on va avoir à se défendre contre des armes balistiques et non contre des missiles (balistiques de nom), on va en conserver ici l’appellation.
• Au fur et à mesure que la technologie progresse, les missiles balistiques (initialement les V2 de von Braun ou les Scuds qui en sont proches) gagnent en vitesse de lancement. L’objectif est simple comme les Lois de Kepler qui sous tendent la balistique : plus on va vite, plus on va loin. Seule compte la vitesse. Se souvenir alors que 1 km/s est la vitesse d’une balle de carabine et que les V2 comme les Scuds vont nécessairement déjà un peu plus vite, de l’ordre de 2 km/s.
2 km/s est la vitesse minimum que doit atteindre un missile pour être convenablement balistique.
Quant à la vitesse maximum, elle est connue : 7km/s, surtout pas plus! Parce qu’à 8 km/s on satellise (première vitesse cosmique) et qu’alors on mettrait une arme de destruction massive continûment dans l’espace ce qui est interdit par le traité de l’ONU de 1967. Le Traité autorise bien d’aller un moment dans l’espace (30 minutes maximum, on l’a vu), mais pas continûment.

Un missile balistique, donc, lance après un bref moment absolument pas balistique et appelé « phase propulsée » - une arme dans l’espace à une vitesse comprise entre 2 et 7 km/s et dont la trajectoire elliptique ou « phase balistique » est calculée par le programme de vol mis dans le missile à son départ pour intercepter la Terre à l’endroit où doit exploser l’arme après une très courte « phase de rentrée (atmosphérique) », à la façon des étoiles filantes.

4/ENDO/EXO pour l’arme
L’arme balistique dont on vient d »évoquer le lancement n’a rien à voir avec l’atmosphère (ENDO) sauf :

a/ au départ, si elle est lancée à faible vitesse soit env.2 km/s. A faible vitesse l’apogée est à env. 100/200 km et le parcours « spatial » de l’arme (ou de l’arme + le missile qui ne sert plus à rien mais dont on n’a pas su la séparer, cas des V2 et Scuds) est affecté par les molécules d’air à ces altitudes. Mathématiquement le vol n’est donc pas strictement balistique (gravité + un peu de résistance de l’air et non gravité seule).
Toutefois l’effet de l’atmosphère est faible. On peut donc accepter de dire que le vol de l’arme est EXO. Ce qui devient tout à fait vrai pour les armes lancées après séparation et à forte vitesse, de 5 à 7 km/ dont l’apogée est plus haute, de 1000 à 2000 km (beaucoup plus haute que la Station Spatiale Internationale incidemment). Ces armes ne sont jamais freinées par l’atmosphère lors de leur parcours spatial, sauf…

b/ à l’arrivée dans l’atmosphère.
Evidemment. Mais cette phase est très courte. 100 km d’atmosphère à 5 km/s, cela fait 100 divisé par cinq soit 20 secondes. On pose la division pour ceux [je ne m’adresse pas à la personne qui l’a mentionné plus haut mais à ceux qui l’ont imparfaitement informée] pour ceux, donc, qui expliquent qu’il est plus facile d’intercepter « en ENDO » i.e. dans l’atmosphère que l’arme va traverser en un peu plus de 20 secondes, effet de freinage obligeant, plutôt qu’en EXO, i.e. dans l’espace, où le parcours spatial des armes de vitesses d’env.5 km/s est de l’ordre de 20 minutes, soixante fois plus !

On commence ainsi à parler de la façon de se défendre et donc de la querelle (pour ceux qui ont suivi ce dossier) touchant à la défense : ENDO ou EXO ?

5/ ENDO/EXO pour la défense

La DAMB, entre le moment où l’attaque se déclenche et où la défense riposte en annihilant l’attaque est une affaire de quelques dizaines de minutes. Cela dit c’est surtout un système au sens où on entend aujourd’hui un ensemble complexe d’interventions particulièrement liées. En parler autrement conduirait à l’erreur. Il faut commencer par le commencement.
• Un Satellite sensible à l’infrarouge observe le départ ( la combustion) du missile balistique assaillant. De l’analyse de la combustion il va déduire qui ? (analyse spectrale caractérisant la poudre, donc le lanceur) et comment ? (caractérisant la trajectoire après quelques minutes de suivi trajectographique).
Assez vite, 5 minutes au plus on l’a vu puisqu’après il n’y a plus de missile et donc plus de combustion, le satellite va « passer la main » à un radar.
• Le Radar va calculer avec la précision nécessaire la trajectoire de l’arme assaillante alors que la phase propulsée se termine et qu’elle est en train de débuter son parcours spatial (parfaitement prédictible, on l’a dit). Très vite encore, parce qu’il ne faut plus perdre de temps, le radar va ordonner le départ du missile balistique de l’assailli, le missile anti missile balistique.
• Ce Lanceur est le même missile balistique (« à armes égales ») que celui de l’assaillant. Mais à la place de l’arme et du programme de vol type « destruction d’une cible sur la Terre» qui conduit au retour sur terre on a mis à la place de l’arme dans le lanceur qui va défendre, un objet appelé Kill Vehicle (KV) et un programme de vol type « défense anti missile balistique » qui, lui, conduit le KV à l’impact dans le ciel contre l’arme de l’agresseur.

Pour contrer cette arme, il faut en effet « lui rentrer dedans ». Avec quelque chose qui a donc la même dimension que le cône/arme mais est (le KV) d’une forme cylindrique (cf.ci-dessous).
On lance donc le KV comme on le ferait d’une arme, mais cette fois en vue d’impacter. En effet les vitesses relatives vont être de 5 km/s pour l’assaillant et « donc » de 5 km/s pour l’assailli selon la vielle règle du « à armes égales, c’est mieux ». Règle qui a bien servi au précédent roi du Maroc quand, dans son Boeing, il s’est fait attaquer par un chasseur à réaction. Règle à démontrer toutefois. Ce serait long. On l’admet.
D’où 10 km/s (5+5), c’est la vitesse de rapprochement en première analyse entre l’arme et le KV. Soit 1 mètre en 100 nanosecondes. Il n’y a pas assez de temps, avec la technologie actuelle, pour calculer la date de déclenchement d’une charge explosive « au passage ». Voilà pourquoi il faut aller à l’impact.
On va se rassurer. Les trajectoires spatiales (des Côniques- ellipses, cercles, paraboles, hyperboles, on ne se déplace pas dans l’espace comme dans l’atmosphère et espace et atmosphère sont pour les ingénieurs deux métiers totalement différents), les trajectoires dans l’espace donc, sont parfaitement prédictibles. En 2004 Ariane a lancé la sonde Rosetta qui se posera sur la comète Cheryumov-Gerassimenko en 2014. 10 ans après, ceci à l’attention de ceux qui douteraient dudit caractère prédictif des trajectoires spatiales.

Le Kill Vehicle va donc être lancé mathématiquement, par des calculs visant à la rencontre deux objets parcourant des ellipses etc. Le KV dispose -devant-, d’un détecteur infra rouge (ce qui lui donne ce caractère cylindrique) et - sur les côtés et l’arrière - des petits moteurs fusées.
Pourquoi? L’impact est normalement le fruit de la mathématique, on l’a dit, mais le monde réel est évidemment imparfait. Il faudra quelques corrections de trajectoire. Les moteurs sont là pour agir. L’infrarouge est parfait pour observer. En effet l’arme assaillante a été réchauffée qu’on le veuille ou non pendant la phase propulsée. Elle est donc vue par le KV sur un fond de ciel très froid que l’on sait à 3°K depuis Penzias et Wilson. Tout va pour le mieux.

C’est pourquoi l’interception dans l’espace (EXO) est à préférer dès qu’elle peut être utilisée, c'est-à-dire dès que le trajet spatial de l’arme est significativement long. Parce que « long » implique que l’on va beaucoup dans l’espace dixit Kepler. Or la portée de l’infra rouge est, dans l’espace, 10 fois plus grande que dans l’atmosphère (1000 km contre moins de 100# tandis que l’on dispose de temps
Faire fonctionner un détecteur infra rouge dans l’atmosphère où l’on a par ailleurs peu de temps "phase de rentrée" implique de combattre son échauffement "dans l’air à grande vitesse" qui nuit au bon fonctionnement de l’infrarouge "besoin de froid pour fonctionner" - par un refroidissement à gaz liquide. Donc une usine à gaz, c’est le cas de la dire, qui complique la réalisation du KV ENDO et le rend moins fiable.

Pour autant il y aura toujours ‘les Scuds des primo-arrivant’ dont le parcours spatial sera trop faible être contré efficacement en défense EXO. Il faudra donc toujours être capable d’intercepter dans l’atmosphère. D’où le besoin ENDO, qui ne vaut toutefois que pour les armes de vitesses faibles "défense aérienne élargie" et donc de faibles portées maximum. Parlons-en

6/ ENDO/EXO : ne pas confondre portée et vitesse.
Ce sera là une dernière observation à vous proposer, et pour bien comprendre, il faut assimiler le lancement balistique au geste de l’archer "enlever l’air".
L’archer peut tirer le plus loin possible en visant à 45°. Mais il peut aussi viser le ciel au dessus de lui et la flèche retombera à ses pieds. Pour autant, la vitesse de la flèche à son arrivée, loin ou près, sera la même dixit Kepler encore et toujours. Là est l’essentiel.

On peut donc atteindre un objectif à courte distance - 600 km pour fixer les idées- de deux façons.
• Soit avec un Scud au maximum de ses capacités en portée.
• Soit avec un missile de portée maximum 3000 km mais utilisé via une trajectoire ad hoc. Cette trajectoire, dite plongeante, fera exploser l’arme à 600 km si on le souhaite.
Ce qui change, dans les deux cas, c’est la vitesse.
• Le Scud, à bout de bord, largement freiné parce qu’il est monobloc, arrive « lentement » "Mach 3 à 4". Il est interceptable par des moyens de défense anti aérienne améliorés. On parle alors de « défense aérienne élargie ».
• Mais l’arme plongeante "cas du missile de 3000 km de portée maximum ciblé à 600 km", arrive à Mach 15. Ce qui la rend définitivement in-interceptable par les moyens dédiés au Scuds.
Se défendre contre cette arme ne peut pas relever de la défense aérienne élargie, quelle qu’elle soit ou sera.
Heureusement Kepler veille.
La trajectoire plongeante présente - obligatoirement, c’est la physique et elle est la même pour tous - un très grand parcours spatial, on l’a dit. D’où la défense EXO qui couvre à la fois les longues portées (défense de territoire) et les courtes portées (défense de théâtre pour les missiles utilisés en trajectoire plongeante).

Défense ENDO, défense EXO, chacune a sa place.

A l’approche du sommet OTAN de Lisbonne, on lit quasiment partout que c’est vers la défense de Territoire qu’il faut aller, i.e. nécessairement - physique oblige - la défense EXO dans l’espace.
Pour ceux qui ont suivi le dossier, c’est un vrai tournant. Il ne faudrait pas que le balancier ne revienne trop loin et oublier la défense ENDO, défense dans l’atmosphère qui sera toujours nécessaire.
Cordialement.
Patrice

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