Anasayfa Özgün Yazılar ABD’nin Süpersonik Alçak İrtifa Füze Projesi

ABD’nin Süpersonik Alçak İrtifa Füze Projesi

0

2. Dünya Savaşında Vernel Von Braun önderliğindeki ekip tarafından yapılan V-2 balistik füzesi ile artık uzak mesafelere kısa sürede saldırmak mümkün olmuştu. Almanlar roket teknolojisi üzerinde çalışırken ABD Manhattan Projesi ile nükleer silah üretmeye çalışıyordu ki çok geçmeden üreteceklerdi ve hatta kullanacaklardı.

6 Ağustos 1945’te Hiroşima’ya ve 9 Ağustos 1945’te Nagazaki’ye ABD tarafından atılan atom bombaları ile 200 binden fazla insan feci şekilde can verdi. İnsanoğlu atom çekirdeğindeki muazzam enerjiyi fark etmiş ve bunu ilk defa kullanırken de yıkım için kullanmıştı. Bu bombaların kullanılmasından 1 ay bile geçmeden 2 Eylül 1945’te 2. Dünya Savaşı sona erdi fakat dünya iki kutba ayrıldı, ABD ve SSCB. Bundan sonraki yıllarda bu ikili silahlanma yarışına girecek ve bir birini nasıl daha hızlı ve etkili öldürebilecekleri üzerinde çalışacaklardı.

Nükleer Bombaları Hedefe Hangi Araçlar Ulaştıracaktı?

Soğuk savaş döneminde 2 taraf da ardı ardına nükleer denemeler yaparken bir taraftan da bunları düşman topraklarına taşıyacak sistemler üzerinde çalışıyorlardı. Nükleer bombayı hedefe ulaştırmanın ilk yolu bombardıman uçaklarıydı ki Japonya’ya bir B-29 bombardıman uçağı ile taşınmıştı. Daha sonraları Sovyetler Birliği, Mançurya’ya zorunlu iniş yapan bir ABD B-29’unu tersine mühendislik ile inceleyerek Tu-4 bombardıman ve Tu-70 nakliye uçaklarını üretti.

Amerikan B-29 ve Sovyet Tu-4

Amerika ana karasından kalkan bir bombardıman uçağının Sovyetlere ulaşması uzun sürüyordu ve uçuş sırasında bir çok şey yanlış gidebilirdi. Sovyet topraklarına ulaşsa bile düşman av-önleme uçaklarınca düşürülebilirdi. Bombardıman uçakları, ileride nükleer üçleme olarak bilinen ateş üçgeninin sadece bir ayağını teşkil etmekteydi. Nükleer üçlemenin ikinci ayağı ise Almanların ürettiği V-2’nin yolundan geçmekteydi, ICBM (Intercontinental Balistic Missile) yani Kıtalar Arası Balistik Füze. Bu füzeler kabaca 5500 km üzeri menzile sahiptir ve nükleer başlık taşırlar. ICBM’ler konvaksiyonel patlayıcı da taşıyabilirler ancak o zaman yeterince caydırıcı olmazlar.

1957’de Sovyetler ilk kez başarılı bir ICBM testi yaptı buna mukabil Amerikalılar 1958’de kendi başarılı testlerini yaptı. Her iki taraf da ICBM’leri hem daha güvenilir hem de daha uzun menzilli yapmak için harıl harıl çalışıyorlardı.

Nükleer üçlemenin üçüncü ayağı olarak bugün bilindiği üzere bir de denizaltılardan fırlatılan balistik füzeler var yani SLBM (Submarine Launched Balistic Missile). Denizaltılar su altında kaldığı sürece düşman tarafından tespiti zordur bu da onları nükleer füzeleri ile birlikte caydırıcı kılar. O yıllarda ise SLBM’ler bugünkü kadar uzun menzilli ve güvenilir sistemler değillerdi. Üstelik bunları taşıyan denizaltıları da diğer denizaltılardan farklıydı. Bu denizaltılar da ayrıca nükleer enerjili bir itkiye sahipti ve teoride yıllarca denizde kalabilirlerdi ki bu onları çok daha caydırıcı kılıyordu.

Nükleer Reaktör Taşıyan ABD Uçağı

Nükleer reaktörler günümüzde de denizaltılarda kullanılıyor fakat o yıllarda neden bunu uçaklarda da kullanmayalım ki diye bir düşünce vardı ki nitekim bu fikrin peşinden gittiler de. Nükleer güçle çalışan bir bombardıman uçağı haftalar hatta aylarca havada kalabilir ve gerektiğinde düşman topraklarına nükleer bombayı bırakabilirdi. Amerikalılar bu fikrin peşinden giderek test platformu olarak modifiye edilmiş bir B-36 kullandı ve ortaya N(X)B-36H (Nuclear Bomber) çıktı fakat bilindiği üzere bu testlerde nükleer reaktör itki sistemi olarak kullanılmadı sadece uçan bir platformda çalışan bir nükleer reaktörün uçağın sistemleri üzerine olan etkileri test edildi.

NB-36H ve B-50

Radyasyona Karşı Özel Kokpit

Bu testlerde mürettebatı radyasyondan korumak için koruyucu bir kokpit yapıldı ancak bu radyasyon kalkanlı kokpit oldukça ağırdı ve uçağın faydalı yük kapasitesini oldukça azaltıyordu. Bir diğer sorun da eğer bir kaza olursa bu aynı zamanda nükleer bir kaza olur ve nükleer kirlilik meydana gelir ki bunun etkilerini tamamen ortadan kaldırmak pek de mümkün olmazdı. Bununla birlikte kazanın meydana geldiği yer artık uzunca bir süre yaşama elverişsiz bir yer olacaktı.

Plüton Projesi

Uçan hava araçlarında nükleer itkinin kullanılması üzerine başka bir proje daha vardı o yıllarda ki bu hepsinde daha ölümcül olabilirdi. Bu proje “Project Pluto” olarak bilinen nükleer ramjet motorlu bir seyir füzesinin geliştirilmesi projesiydi. Bir diğer adı ise “SLAM” (Supersonic Low Altitude Missile) idi yani süpersonik alçak irtifa füzesi. Bu füzenin, NB-36H uçağına göre en büyük avantajı ise ağır bir radyasyon kalkanının olmamasıydı ki zaten buna gerek de yoktu çünkü içinde insan yoktu.

Ling-Temco-Vought şirketinin SLAM için önerdiği gövde tasarımı.

Şehirlerde kullanılması için elektrik üreten reaktörler oldukça ağır ve büyük olmasının yanı sıra yüzlerce tonluk beton ve başka diğer ağır materyaller ile korunuyordu. Lokomotif kadar bir füzenin içine bir reaktör sığdırmak kolay olmayacaktı ayrıca başka sorunlar da vardı. Projenin isterlerinden en önemlisi de bu füzenin düşman radarlarında görünmeyecek şekilde çok alçak irtifada sesten 3 kat hızlı uçmasıydı. Projedeki mühendisler, böyle bir durumda füze üzerindeki aerodinamik baskıların, deneysel hipersonik uçak  X-15’in dayanması gereken baskının beş katı olabileceğini hesaplamıştı. Projede çalışan bir mühendis olan Ethan Platt’ın söylediğine göre SLAM her bakımdan sınırları oldukça zorlayan bir projeydi.

Ramjet Motor Nasıl Çalışır?

Ramjet motorunda hava aracının mevcut hızı kullanılarak hava sıkıştırılır sonra bu hava motordan çıkmadan yakılır ve bu da aracın ileri doğru hareket etmesini sağlar. Bu motorlar, hava aracının hızı mach 2 veya üstü olana kadar verimli çalışmazlar bu yüzden ramjet motorlu füzeler yardımcı daha küçük roketler yardımıyla süpersonik olduktan sonra ramjet çalışır.

Ramjet motorunun parçaları

Burada havayı ısıtıp itiş gücü sağlayan yakılan yakıttır, yakıtın yakılması ise kimyasal bir reaksiyondur. Tipik bir kimyasal reaksiyonda  molekül başına birkaç eV (elektron-volt) düzeyinde enerji açığa çıkarken, bir nükleer reaksiyonda mesela uranyum fisyonunda atom başına birkaç milyon eV düzeyinde enerji açığa çıkar. Kimyasal ve nükleer reaksiyonlarda açığa çıkan enerjilerin karşılaştırılması Pluto Projesinde neden nükleer enerji kullanıldığının anlaşılmasını sağlayacaktır.

SLAM için Nükleer Reaktör Çalışmaları

SLAM’in nükleer ramjet motorunun kavramsal tasarımı

SLAM’de kullanılması planlanan ramjet motorunda yanma odası yerine açık çekirdekli bir nükleer reaktör vardı. Motora giren hava yaklaşık 1400 ℃ de çalışan reaktörden geçip ısınır ancak ısınmakla kalmaz reaktörün etkisiyle radyoaktif oluverir ve nozülden dışarı atılır.

Bu hızda giden bir füzenin reaktörü için bir takım aşılması güç zorluklar vardı bunlardan bazıları:

  • Öncelikle reaktörün oldukça küçük ve hafif olması gerekir ki füzede kullanılabilsin.
  • Mach 3 hızında giderken hava, reaktör üzerinde 3.8 MPa büyüklüğünde bir basınç oluşturacak ki reaktörün buna da dayanması gerekir.
  • Reaktörden dolayı meydana gelen yüksek sıcaklık ramjet motoru için iyi olsa da füzenin diğer parçaları için sorun teşkil edebilir.
  • Alçak irtifada oksijen daha yoğundur ve bu oksijen bakımından yoğun hava, reaktör çekirdeğindeki sıcak hava ile etkileşince reaktörü tehlikeye atabilecek oksidasyon olayları meydana gelebilir.
  • Füzenin (reaktörün) yardımcı roketler yardımıyla fırlatılışından itibaren uçuş boyunca maruz kalacağı birkaç G’lik manevralara dayanabilmesi gerekir.
  • ABD ana karasından fırlatıldıktan sonra füzenin izleyebileceği rotalardan biri de müttefik ülkelerin toprakları üzerinden geçerek Sovyet topraklarına ulaşmak idi. Böyle bir durumda reaktörden kaynaklanan radyoaktivitenin üzerinde uçulan yerleşim yerlerine zarar vermemesi gerekir.

Bu tür uç koşullarda çalışacak bir reaktör için malzeme biliminde ilerleme kat edilmesi gerekiyordu. 1955’te ABD Atom Enerjisi Komisyonu, Lawrence Radyasyon Laboratuvarı’ndan seramik çekirdekli bir reaktörün bir füzede kullanılması üzerine  olabilirlik çalışması (feasibility study) yapmasını istedi.

Mach 3 hızında nükleer bombaları ile uçabilmesi için yapılacak reaktörün gücünün yaklaşık 500 MW olması gerektiği hesaplanmıştı. Bu kadar güce sahip bir reaktör yapılmadan önce tam ölçekli reaktörün onda biri kadar güç üretebilecek bir  reaktör geliştirildi. Bu 1/10 ölçekli reaktörü geliştirmek de kolay olmayacaktı.

Tory-IIA Reaktörü

50 MW güçte çalışacak olan Tory-IIA reaktörü için kompaktlığı (Türkçe öneri çok katlı/yönlü anlamında “kata”) sebebi ile homojen reaktör mimarisi kullanıldı. Bu tasarımda yakıt ve moderatör (yavaşlatıcı) homojen olarak karıştırılır. Moderatör olarak berilyum oksit (BeO) kullanılırken yakıt olarak da zenginleştirilmiş uranyum kullanıldı. Reaktöre giren hava, kalem boyutunda ve altıgen şeklinde 100.000 adet seramik yakıt elemanlarından geçiyordu. Bu hava reaktöre çarparken reaktörü soğutuyordu (bu hava soğutmalı bir reaktördü) bir taraftan da bu hava reaktörün etkisi ile ısınıp nozülden dışarı çıkarak itki üretiyordu.

Tory-IIA reaktörü
Tory-IIA reaktörü ile ilgili diğer resimler

Reaktör geliştirildikten sonra bunun test de edilmesi de gerekiyordu. Reaktörün geliştirilmesi başlı başına zor bir mühendislik süreci iken bunun test edilmesi ise başka zorlu bir süreç olacaktı çünkü ramjet motorlar yerde iken gelen havanın hızı sıfır olduğu için çalışmazlar. Ramjet motorlarının çalışması için hızın ses üstü olması gerekir. Tory-IIA reaktörünün ise mach 3 hızında test edilmesi gerekiyordu ki bu o zamanın rüzgar tünellerinin yapamayacağı bir şeydi ve test için yeni bir tesis kurulması gerekiyordu.

Tory-IIA test edilirken

Sıradan bir rüzgar tünelinden oldukça farklı bir tesis nevada çölünde kuruldu. Bu tesiste havayı depolamak için petrol boruları kullanıldı ve bunlarda 54,000 kg hava, 245 atm basınçta depolandı ve bir gaz ocağı tarafından ısıtılan 544.000 kg paslanmaz çelik bilye içeren bir ısı değiştiriciden geçirilerek ısıtıldı. Sistemi basınçlandırmak için Connecticut’deki donanma denizaltı üssünden devasa kompresörler ödünç alındı. Bunlarla sistemi 90 saniyelik test için basınçlandırmak 2 gün sürüyordu.

25 mil uzunluğunda petrol boruları ile oluşturulan tesis

Tory-IIA için Tehlikeli Test

Test oldukça tehlikeli olduğu için Tory-IIA tamamen otomatik bir demiryolu aracı üzerine monte edildi ve 2 mil uzaktaki test tesisine götürüldü. Testi izleyecek bilim insanları ise bu tehlikeli testin etkilerinden korunmak için radyasyon kalkanlı bir barınakta televizyon ekranından testi izledi ve olur da bir şeyler test giderse diye 2 haftalık yemek ve su stoku yapmayı da unutmadılar. Tory-IIA reaktörünün testi 45 saniye sürdü ve başarılı oldu ancak bu ölçekli bir model olduğu için ağırlığı azaltmak için pek çaba harcanmamıştı ve reaktörü soğutmak için ek olarak ağır su kullanılmıştı. Tam ölçekli ve uçuşa hazır reaktörü yapmak daha zor olacaktı. Tam ölçekli 500 MW güce sahip ve tamamen hava soğutmalı Tory-IIC  reaktörünün tasarımı 1960’da başladı. Bu reaktörde ise 500.000 adet seramik yakıt elemanı kullanıldı.

Tory-IIA (üstte) ve Tory-IIC reaktörleri

Füze için motor geliştirilirken bir yandan da füzeyi hedefe ulaştıracak sistemler üzerinde çalışılıyordu. Birden fazla savaş başlığını farklı hedeflere ulaştırmak için oldukça iyi güdüm sistemlerine sahip olunması gerekir. Modern seyir  füzeleri  IGS, TERCOM, GPS, DSMAC gibi güdüm sistemlerinin çeşitli kombinasyonlar halinde kullanır ve bir tanesine bel bağlamaz, birden fazla güdüm sistemi kullanır. 1960’lı yılların başında ise bu sistemler ya yoktu ya da emekleme aşamasındaydı. Füze, atıldığı güvenli bölgenin hava sahasından çıkana kadar radyo komutlarını kabul edebilirdi ve ataletsel güdüm kontrol sistemini de ayrıca kullanabilirdi.

Geleceğin Teknolojisi Plüton Projesi için Geliştiriliyordu

Bugün TERCOM (Terrain Contour Matching – Arazi Şekil Eşleştirme) olarak bilinen sistem Project Pluto için geliştiriliyordu fakat o yıllarda bu sistemin kullanılması pek de mümkün değildi. Füze üzerinde uçulan arazinin 3 boyutlu haritası üzerine kendi konum bilgisini eşleştirmesiyle (matching) çalışan sistem için arazinin detay seviyesi yüksek 3 boyutlu haritasını çıkarmak ve füzenin herhangi bir anda nerede bulunduğunu bilecek bir donanım gereklidir. 1960’lı yıllar düşünüldüğünde bu sistemin füzelerde operasyonel olarak kullanılması için zaman gerekli idi. Bu sistemlerin radyasyondan zarar görmemesi için de ayrıca koruma kalkanına sahip olmaları gerekiyordu fakat bu aşamaya zaten hiç gelinmeyecekti.

Tory IIC test reaktörünün çekirdeği, SLAM için geliştirilen tam ölçekli reaktör

20 Mayıs 1964 tarihinde Tory-IIC reaktörü, otomatik bir lokomotife bağlandı ve test alanına ulaştırıldı. 500 MW güçteki reaktör 292 saniye boyunca tam güçte test edildi. Test başarılı oldu ve reaktör zarar görmedi.

Tory IIC reaktörü ile ilgili diğer resimler

Anlaşmalara Takılan Füze Testi

Bundan sonraki aşama ise füzeyi test etmekti. İlk başta düşünülen Pasifikte daha önceden nükleer deneme yapılan alanlardan birinde füzeyi test ettikten sonra füzenin denize veya bir adaya çakılmasıydı. Bu test hiç olmadı.

1962 yılındaki Küba Füze Krizi dünyayı nükleer bir kıyamete yaklaştırmıştı. 1963 yılında atmosferde, uzayda ve sualtında nükleer test yapılması, ABD ve SSCB’nin karşılıklı olarak anlaşması ile yasaklanmıştı. 1 Temmuz 1964 tarihinde ise Project Pluto iptal edildi. SLAM, nükleer üçlemenin bir parçası olamamıştı onun yerine ICBM, SLBM ve bombardıman uçakları vardı.

Pluto Projesinin iptal edilmesinin bir çok sebebi vardı onları şöyle sıralayabiliriz ;

  • ICBM daha ucuz, bakımı daha kolay ve daha hızlı bir silah sistemi idi.
  • Bu proje hayata geçseydi eğer Sovyetler de kendi modellerini üretebilirdi ve bu Amerikalıların hiç de istediği bir şey değildi.
  • Hükûmet bu silahı çok kışkırtıcı ve tehlikeli bir silah olarak buldu.
  • Böyle süper silaha gerek olmadığı sonucuna varıldı.

Proje Tamamlansaydı Ne Olurdu?

Neyse ki bu proje iptal edilmiş dediğinizi duyar gibiyim ancak yine de bu silah eğer üretilseydi taşıyabileceği nükleer başlığın veya başlıkların gücü ne kadar olurdu diye bir bakalım. SLAM eğer üretilseydi menzil gibi bir sorunu olmayacağı için birden fazla nükleer başlık taşıması planlanıyordu.

SLAM’ in sahip olduğu yaklaşık faydalı yük kapasitesine göre taşıyabileceği tahmini nükleer bomba sayısı ve gücü.

Adet Güç
1 26 MT – Mega Ton
5 1.3 MT
9 1.1 MT
14 750 KT – Kilo Ton
16 200 KT
36 50 KT
42 5 KT

Yukarıdaki tabloyu incelediğinizde şunu fark edebilirsiniz, bu şey füze olmaktan çıkıp insansız bir bombardıman uçağı oluvermiş. Düşünün bir füze her biri 200 KT olmak üzere 16 adet nükleer bombayı 16 farklı hedefe ulaştırdıktan sonra bile uçuyor. Yerden çok alçakta ve mach 3’te uçtuğu için oluşturduğu şok dalgası ile üzerinden geçtiği yapılara zarar veriyor, insanları ağır yaralıyor veya ölmesine neden oluyor. Çıkardığı sesin şiddeti tahmini 162 dB olduğu için kulakları sağır edebiliyor. Motorun etkisiyle radyoaktif oluveren hava sayesinde üzerinden geçtiği insanlara bir radyasyon banyosu yaptırıyor. En sonunda yakıtı (60 kg uranyum) tükendiğinde bile düşerek düştüğü yeri radyoaktif bir yer yapıyor.

Soğuk savaş döneminde var olan silah projeleri insanoğlunun gerektiğinde korkunç ölüm makineleri üreterek ne kadar zalim olabileceğini gösteriyor. Nitekim bu silahı geliştirenler bu silahı kendileri için bile çok tehlikeli bulup iptal ediyor.

Yazımı noktalarken meraklılar için proje mühendislerinin röportajları, test görüntüleri ve geliştirme sürecini anlatan yaklaşık 40 dakikalık belgeselin linkini bırakıyorum.

SLAM için önerilen gövde tasarımı

Notlar

Uzunluk 26.8 m (88 ft)
Çap (faydalı yük kısmının) 1.5 m (58 in)
Ağırlık 27540 kg (60780 lb)
Hız 300 metrede (1000 ft): Mach 3.5
9000 metrede (30000 ft): Mach 4.2
Tavan 10700 (35000 ft)
Menzil 300 metrede (1000 ft): 21300 km (11500 nm)
9000 metrede (30000 ft): 182000 km (98300 nm)
İtki sistemi Booster: Katı yakıtlı roket
Asıl itki sistemi: Nükleer ramjet
Savaş başlığı Birden fazla (1-26) termonükleer başlık
Yıl Olay
1955 Olabilirlik çalışması
1956 Geliştirilme aşaması başladı
14 Mayıs 1961 İlk nükleer ramjet motoru Tory-IIA (50 MW) reaktörü 45 saniyeliğine test edildi ve test başarılı oldu
1964 Tory-IIC (500+ MW) reaktörü tam güçte 292 saniye boyunca test edildi ve test başarılı oldu
1 Temmuz 1964 Plüton Projesi (Project Pluto) iptal edildi

Osman HOCAOĞLU

Kaynaklar:

http://large.stanford.edu/courses/2015/ph241/rossi1/

https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20140008805.pdf

https://www.globalsecurity.org/wmd/systems/slam.htm

http://www.designation-systems.net/dusrm/app4/slam.html

http://www.vought.org/products/html/slam.html

https://www.merkle.com/pluto/pluto.html

https://www.fourmilab.ch/documents/pluto/

https://curious-droid.com/1137/slam-americas-big-stick-doomsday-weapon/

https://apps.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/370030.pdf

http://www.tayyareci.com/makaleler/cruise.asp

İlgini Çelebilir!

ASELSAN’ın Deniz Sistemleri Üzerine Faaliyetleri

Defence Turk ekibininde katılım gösterdiği Deniz Sistemleri Semineri’nde Aselsan yetkilisi…