20/11/2010 / Relatório preparado para a Divisão de Alerta Tecnológico (DWO-4) da DIA, Washington, D.C., EUA
DIA, 2010: estudo do AAWSAP recomenda como detectar veículos hipersônicos, inclusive os “projetados para serem indetectáveis”
Relatório de novembro de 2010 do programa AAWSAP revisa como radar, câmeras, infravermelho, lidar, infrassom e sismógrafos detectam objetos acima de Mach 5, de meteoros a mísseis. Termina com quatro recomendações para as três décadas seguintes, entre elas um banco de assinaturas de esteira para identificar aeronaves “novas e desconhecidas” e a busca de veículos “projetados para serem indetectáveis”.
- Data do evento
- 20/11/2010
- Local
- Relatório preparado para a Divisão de Alerta Tecnológico (DWO-4) da DIA, Washington, D.C., EUA
- Tema
- História da investigação
- Órgãos das fontes
- DOW
- Documentos
- 1 documento · 46 páginas
- Leitura
- 20 min
Capa de relatório oficialPágina física 1FONTES DOCUMENTAIS · DOW
O que os registros contam
Este é um estudo técnico encomendado pela Agência de Inteligência de Defesa dos EUA (DIA) no programa AAWSAP, com data de 20 de novembro de 2010 e autor de nome substituído por “AAP Person 83”. O título é “Detection and High Resolution Tracking of Vehicles at Hypersonic Velocities”. Não é relato de avistamento e não menciona UFOs ou UAPs. Trata de veículos conhecidos ou em projeto que voam acima de cinco vezes a velocidade do som.
A introdução define o regime hipersônico e classifica os objetos que o alcançam: meteoros, veículos que voltam da órbita, ogivas de mísseis intercontinentais e aeronaves e foguetes como o X-15, o SR-71 e projetos como o X-51 e o HTV-2. Cita também o “suposto” Aurora SR-91, avião espião cuja existência nunca foi confirmada. O corpo do relatório explica a física das ondas de choque e da esteira turbulenta e compara métodos de detecção: radar, reflexão de ondas de rádio, redes de câmeras de meteoros, infravermelho, lidar, infrassom e sismógrafos.
O capítulo final projeta os próximos 30 anos e faz quatro recomendações. A primeira é montar um banco de dados das esteiras de aeronaves existentes, porque, segundo pesquisadores da Universidade de Dayton citados no texto, uma aeronave furtiva pode esconder-se do radar, mas não esconde a esteira; o banco serviria também para prever a assinatura de aeronaves “novas e desconhecidas”. A segunda é explorar os sinais próprios de cada tipo de propulsão, como os motores de detonação pulsada e o avião russo AYAKS, que usaria lasers e plasma para reduzir o arrasto.
A terceira recomendação, “explorar a detecção de veículos projetados para serem indetectáveis”, tem o título realçado em amarelo no fac-símile, como os das outras três recomendações. O texto trata de mísseis de cruzeiro hipersônicos e cita um trabalho de 1999 segundo o qual o plasma gerado à frente de um míssil poderia envolvê-lo numa película de gás ionizado “impenetrável aos pulsos de RADAR”. A quarta recomendação propõe detectores novos, de ultravioleta, raios X e carga eletrostática, já que o ar ionizado por um objeto hipersônico emite radiação.
O relatório não descreve nenhum caso real de objeto não identificado. Seu interesse para o tema UAP é indireto: mostra quais sensores o programa considerava capazes de registrar objetos muito rápidos e que sinais físicos, como esteira, infravermelho e estrondo sônico, esses objetos deveriam deixar. Os dados sobre aeronaves refletem o que o autor apresentou em 2010, com alguns erros de data apontados nas correções.
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LEITURA DIRETA DO ARQUIVO
O documento, em português
Traduzidos na íntegra a capa, o expediente (página 2), a introdução (páginas 5 e 6) e todo o capítulo 4, com as quatro recomendações e o resumo (páginas 32 a 36); a tabela da Figura 19 foi descrita. Ficaram de fora o sumário e a lista de figuras, os capítulos 1 a 3 sobre teoria do escoamento e métodos de detecção (páginas 7 a 31), os apêndices de cálculo em MathCad (páginas 37 a 44) e as referências.
TRECHO 1 · PÁGINA FÍSICA 1
D148, página física 1: capa
NÃO CLASSIFICADO//[“PARA USO OFICIAL APENAS”, riscado]. Documento de Referência de Inteligência de Defesa. Futuros da Defesa. 20 de novembro de 2010. ICOD [data-limite da informação]: 30 de agosto de 2010. [DIA]-08-1012-001. Detecção e rastreamento de alta resolução de veículos em velocidades hipersônicas.Nota editorial: Conferido no fac-símile da capa. A marcação “FOR OFFICIAL USE ONLY” aparece riscada, o que indica a retirada dessa restrição na liberação. O prefixo “DIA” do número do documento está apagado no fac-símile.
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UNCLASSIFIED//[FOR OFFICIAL USE ONLY, struck through] Defense Intelligence Reference Document Defense Futures 20 November 2010 ICOD: 30 August 2010 [DIA]-08-1012-001 Detection and High Resolution Tracking of Vehicles at Hypersonic VelocitiesConsultar a ficha do documento ↗ · Página física 1, contando a capa.
TRECHO 2 · PÁGINA FÍSICA 2
D148, página física 2: expediente
Detecção e rastreamento de alta resolução de veículos em velocidades hipersônicas. O Defense Intelligence Reference Document [Documento de Referência de Inteligência de Defesa] fornece informação de referência não substantiva, mas autorizada, relacionada a temas ou metodologias de inteligência. Preparado por: Divisão de Alerta Tecnológico (DWO-4), Escritório de Alerta de Defesa, Diretoria de Análise, Agência de Inteligência de Defesa. Autor: [nome substituído por “AAP Person 83”]. (U) [não classificado] AVISO DE DIREITOS AUTORAIS: não está autorizada a divulgação adicional das fotografias desta publicação. Este produto faz parte de uma série de relatórios de tecnologia avançada produzidos no ano fiscal de 2010 no Programa de Aplicações de Sistemas de Armas Aeroespaciais Avançados (AAWSA) do Escritório de Alerta de Defesa da Agência de Inteligência de Defesa. Comentários ou perguntas sobre este documento devem ser enviados a [nome substituído por “AAP Person 1”], gerente do Programa AAWSA, Agência de Inteligência de Defesa, aos cuidados de JUIAF - DI/DWO-3, Edifício 6000, Washington, D.C. 20340-5100.Nota editorial: Conferido no fac-símile. O texto automático desta página tem falhas de reconhecimento nos nomes substituídos e no endereço; o original foi transcrito pela imagem. Os nomes aparecem no fac-símile como caixas com “AAP Person”.
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Detection and High Resolution Tracking of Vehicles at Hypersonic Velocities The Defense Intelligence Reference Document provides nonsubstantive but authoritative reference information related to intelligence topics or methodologies. Prepared by: Technology Warning Division (DWO-4) Defense Warning Office Directorate for Analysis Defense Intelligence Agency Author: AAP Person 83 (U) COPYRIGHT WARNING: Further dissemination of the photographs in this publication is not authorized. This product is one of a series of advanced technology reports produced in FY 2010 under the Defense Intelligence Agency, Defense Warning Office's Advanced Aerospace Weapons System Applications (AAWSA) Program. Comments or questions pertaining to this document should be addressed to [AAP Person 1] AAWSA Program Manager, Defense Intelligence Agency, ATTN: JUIAF - DI/DWO-3, Bldg 6000, Washington, D.C. 20340-5100.Consultar a ficha do documento ↗ · Página física 2, contando a capa.
TRECHO 3 · PÁGINA FÍSICA 5
D148, páginas físicas 5 e 6: introdução (íntegra)
Detecção e rastreamento de alta resolução de veículos em velocidades hipersônicas. Introdução. Um objeto é supersônico quando sua velocidade através da atmosfera é maior que a velocidade local do som. O número de Mach é definido como a velocidade do objeto dividida pela velocidade local do som. Para números de Mach maiores que 1 (escoamento supersônico), formam-se ondas de choque no campo de escoamento e perto da superfície do objeto, devido à compressibilidade do ar. Tradicionalmente, o limite inferior do regime hipersônico é de cerca de Mach 5 (1,7 km/s). Os valores “hipersônicos baixos” vão de Mach 5 a cerca de Mach 10, e os “hipersônicos altos”, de aproximadamente Mach 10 a Mach 30 ou mais. Mach 30 (10 km/s), por exemplo, é próximo da velocidade de reentrada do ônibus espacial. Poucos objetos podem viajar em velocidades hipersônicas. O objeto mais comum que vemos em tais velocidades são os meteoros que entram na atmosfera da Terra. Ao cair em direção à superfície, os meteoros podem atingir 30 milhas por segundo (48 km/s) [nota 1], e seu número de Mach ao entrar nas camadas superiores da atmosfera passará de 150. Os meteoros são precedidos por uma onda de choque de proa ao comprimir o ar imediatamente à sua frente. Temperaturas e pressões aumentam drasticamente através da onda de choque, a ponto de os gases do ar se ionizarem e se dissociarem, levando à emissão de luz visível e de ondas de rádio. Essas condições também levam ao aquecimento rápido da superfície do meteoro, fazendo-o fraturar e se partir ao entrar na atmosfera. Sistemas de vigilância ópticos e de RADAR são usados hoje para varrer o espaço em busca de asteroides e outros objetos com órbitas que possam levá-los a colidir com a Terra. Uma segunda classe de objetos hipersônicos inclui os veículos de reentrada que voltam da órbita para a atmosfera. No caso de um veículo que retorna da órbita baixa a 100 km de altitude, a velocidade chegará a 8 km/s (cerca de 5 milhas por segundo). Seu número de Mach passará de 26,5 na alta atmosfera. À medida que o veículo atravessa a atmosfera, as forças de arrasto o desaceleram; se tiver proteção térmica suficiente, ele pode sobreviver à reentrada e ser recuperado. Uma terceira classe de veículos hipersônicos inclui a carga de reentrada dos ICBMs (mísseis balísticos intercontinentais). A carga desses mísseis é lançada por um foguete que a impulsiona acima da atmosfera a uma velocidade suborbital. A velocidade pode passar de 7 km/s na reentrada, o que equivale a M > 23. A combinação de alta velocidade e alta energia cinética desses objetos cria uma esteira ionizada e uma onda de choque que podem ser usadas para detectar sua posição e determinar sua velocidade. Essa informação, com a trajetória balística, é usada para localizar o alvo e o tempo até o impacto. Uma quarta classe de veículos hipersônicos inclui foguetes e aeronaves tripulados e não tripulados. O North American X-15, por exemplo, passou de 7.274 km/h em 1964 [assim no original; ver correções], o que equivale a cerca de M = 6,5. Essa aeronave também passou de 100 km de altitude em duas ocasiões, o que qualifica o X-15 como espaçonave. O SR-71 Blackbird, aeronave de reconhecimento estratégico com motores que respiram ar, ultrapassou Mach 3,2 a 80.000 pés de altitude, e sua velocidade máxima real pode ter chegado ao regime hipersônico. Outras aeronaves reais e conceituais capazes de atingir velocidades hipersônicas incluem o suposto Aurora SR-91 (Mach 4 a 6), o Boeing X-51, um scramjet não tripulado de Mach 6, o HTV-2 do projeto Falcon da DARPA (projetado para voo a M = 20 até a órbita baixa), o HyperSoar (M = 12), o russo Leninetz Ayaks e o Skylon (projetado para voos de estágio único até a órbita). Certos foguetes também são projetados para velocidades hipersônicas. O míssil Patriot, por exemplo, voa a Mach 5, velocidade necessária para interceptar e destruir outros mísseis em voo. Há várias técnicas disponíveis para detectar objetos hipersônicos e determinar sua posição, velocidade e trajetória. Esses métodos podem ser divididos, de modo geral, em eletromagnéticos, ópticos e acústicos/sísmicos. Cada método depende das propriedades da superfície do objeto para refletir radiação incidente ou das propriedades dos gases quentes ionizados causados pelo choque de proa e arrastados para a esteira do objeto. A teoria do escoamento externo em torno de objetos nos regimes subsônico, supersônico e hipersônico será revisada, e vários métodos de detecção serão comparados neste relatório.Nota editorial: Conferido no fac-símile da página.
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Introduction An object is supersonic when its speed through the atmosphere is greater than the local speed of sound. The Mach number is defined as the speed of the object divided by the local speed of sound. For Mach numbers greater than 1 (supersonic flow), shock waves develop in the flowfield and near the surface of the object due to the air's compressibility. Traditionally, the lower Mach number limit for the so-called hypersonic speed regime is about Mach 5 (1.7 km/sec). "Low hypersonic" values range between Mach 5 to about Mach 10, while "high hypersonic" values range between approximately Mach 10 to Mach 30 or above. Mach 30 (10 km/s), for example, is close to Space Shuttle reentry velocity. Few objects can travel at hypersonic velocities. The most common object that we see moving at these speeds are meteors entering the Earth's atmosphere. As meteors fall to the Earth's surface, their velocities may reach 30 miles per second (48 km/s),[1] and their corresponding Mach number as they enter the upper layers of the atmosphere will exceed 150. Meteors are preceded by a bow shockwave as they compress the air immediately in their path. Temperatures and pressures increase dramatically across the shockwave to a point where the gases in air ionize and disassociate, leading to the emission of visible light and radio waves. These conditions also lead to rapid heating of the meteor surface causing them to fracture and break up as they enter the atmosphere. Optical and RADAR-based surveillance systems are now used to scan outer space to detect asteroids and other objects with orbits that may lead them to collide with Earth. A second class of hypersonic objects includes reentry vehicles moving into the Earth's atmosphere from orbit. In the case of a reentry vehicle returning from low-Earth orbit at 100 km altitude, the velocity of the vehicle will reach 8 km/s (about 5 miles per second). The Mach number of this vehicle will exceed 26.5 in the upper atmosphere. As the vehicle moves through the atmosphere, flow-induced drag forces will slow down the vehicle; if the vehicle has sufficient thermal protection, it can survive reentry and be recovered. A third class of hypersonic vehicles includes the reentry payload used in ICBMs (intercontinental ballistic missiles). The payload in these missiles is launched using a rocket that boosts them above the atmosphere to a suborbital velocity. The payload velocity may exceed 7 km/s as they reenter the atmosphere, equating to M > 23. The coupled high velocity and high kinetic energy of these objects creates an ionized wake and shock wave that can be used to detect their position and to determine their velocity. This information, along with their ballistic trajectory, is used to locate their target and the time to impact. A fourth class of hypersonic vehicles includes manned and unmanned rockets and aircraft. The North American X-15, for example, exceeded a speed of 7,274 km/hr in 1964, equating to about M = 6.5. This aircraft also exceeded 100 km in altitude on two occasions, qualifying the X-15 as a spacecraft. The SR-71 Blackbird, an air-breathing strategic reconnaissance aircraft, has exceeded Mach 3.2 at 80,000-ft altitude, and its actual maximum speed may have reached into the hypersonic flow regime. Other real and conceptual aircraft capable of reaching hypersonic speeds include the alleged Aurora SR-91 (Mach 4 to 6), the Boeing X-51, an unmanned Mach 6 scramjet, the HTV-2 from the DARPA Falcon project (designed for M=20 flight to low-Earth orbit), the HyperSoar (M = 12), the Russian Leninetz Ayaks, and the Skylon (designed for single-stage-to-orbit flights). Certain rockets are also designed to travel at hypersonic speeds. The Patriot missile, for example, travels at Mach 5, a high speed necessary for it to be able to intercept and destroy other missiles while they are in flight. There are a number of different techniques available to detect hypersonic objects and to determine their position, velocity, and trajectory. These detection methods can be broadly divided into electromagnetic, optical, and acoustic/seismic methods. Each method relies on the properties of the surface of the object to reflect incident radiation or upon the properties of the hot ionized gases caused by the bow shock and entrained into the object's wake. The theory of external fluid flow around objects in subsonic, supersonic, and hypersonic regimes will be reviewed and various detection methods will be compared in this report.Consultar a ficha do documento ↗ · Página física 5, contando a capa.
TRECHO 4 · PÁGINA FÍSICA 32
D148, páginas físicas 32 a 36: capítulo 4 (visão para os próximos 30 anos), as quatro recomendações e o resumo (íntegra, com a Figura 19 descrita)
Capítulo 4: Visão do progresso nos próximos 30 anos. Embora haja vários métodos que podem ser usados para detectar objetos supersônicos de alta velocidade, mudanças tecnológicas nas aeronaves vão gerar a necessidade de técnicas mais novas de detecção e rastreamento. Abaixo estão cinco categorias importantes de objetos capazes de velocidades hipersônicas. Nos próximos 30 anos, a capacidade de detectá-los de forma confiável e precisa será crítica. • Detritos espaciais – Há tecnologia disponível para detectar detritos espaciais com RADAR e câmeras. Métodos novos, com coronógrafos [nota 28] durante o dia, mostraram-se capazes de detectar a luz refletida por partículas de detritos milimétricas em órbita, e os telescópios existentes são capazes de detectar meteoros que representam risco para a Terra. Detritos espaciais que reentram na atmosfera podem atingir mais de 17.000 milhas por hora, ou Mach 23. • Naves de reentrada – A maior velocidade registrada para um veículo feito pelo homem foi a da cápsula de reentrada da Apollo 10, em 1969. Ela atingiu 24.790 milhas por hora, ou Mach 36. Os veículos de reentrada são hoje monitorados por telescópios e RADAR em terra e por imagens de satélite. • Meteoros – Os sistemas usados para monitorar mísseis e satélites com RADAR e dispositivos ópticos podem hoje detectar e rastrear meteoros que entram na atmosfera. O desenvolvimento de técnicas acústicas e de rádio deve ser buscado nos próximos 30 anos. • Mísseis – A Guerra Fria gerou a necessidade de equipamentos para monitorar lançamentos hostis de mísseis, rastrear sua trajetória e estimar a localização dos alvos com base em trajetórias balísticas. A Rede de Vigilância Espacial dos Estados Unidos, por exemplo, é composta de um conjunto mundial de RADARes, detectores eletro-ópticos e dispositivos passivos de RF que podem rastrear satélites, mísseis e aeronaves. Ela mantém um inventário dos satélites em órbita da Terra e, pelo programa Space Surveillance Telescope (SST), detecta e rastreia asteroides e outros objetos tênues no espaço. Os telescópios GEODSS (vigilância eletro-óptica do espaço profundo baseada em terra) monitoram o espaço em três locais do globo com resolução suficiente para detectar uma bola de basquete a 20.000 milhas da Terra. A vigilância contínua dos governos do mundo provavelmente aumentará o desenvolvimento de tecnologia para detectar e rastrear objetos de alta velocidade na atmosfera e no espaço nos próximos 30 anos, com ênfase em RADAR e detecção óptica. • Aeronaves hipersônicas – Nas próximas três décadas, o desenvolvimento de aeronaves hipersônicas provavelmente aumentará a necessidade de novas tecnologias para detectar sua presença. Embora o avião-foguete X-15 tenha passado de Mach 6 (4.520 mph) já em 1967, o desenvolvimento contínuo de aeronaves de alta velocidade continuará atendendo a necessidades nas seguintes áreas: ○ SSTO (estágio único até a órbita) – Sonho antigo da NASA e dos entusiastas da exploração espacial, há tecnologia em desenvolvimento para substituir o ônibus espacial por aeronaves que possam decolar de uma pista convencional e atingir a órbita baixa. O scramjet X-43A, parte do programa Hyper-X da NASA e abastecido com hidrogênio, foi testado com sucesso em 2004. Essa aeronave é capaz de 7.000 mph, ou Mach 9,8. ○ Caças militares tripulados – O jato militar mais rápido é o MiG-25 Foxbat, a 2.115 mph (M = 3). O jato americano mais rápido é o F-15, a 1.875 mph (Mach 2,6). Os esforços atuais dos EUA concentram-se em veículos não tripulados, como o X-43A. ○ Aeronaves de vigilância – O SR-71A “Blackbird” atingiu 2.056 mph (Mach 3,3) em 1976 com motor que respira ar. Seu suposto substituto, o SR-91 Aurora, seria capaz de Mach 6. Em 2008, a Força Aérea dos EUA fechou um acordo para projetar uma aeronave não tripulada “Blackswift” de Mach 6 com scramjet. ○ Aviões de passageiros – O recordista atual é o Tupolev Tu-144 “Charger”, a 1.553 mph (Mach 2,15). A Reaction Engines Limited propôs o avião de passageiros hipersônico A2, que usaria hidrogênio líquido como combustível e para resfriar as asas e a fuselagem. Espera-se que atinja Mach 5. Em 2000, a Rússia e a República Popular da China fecharam um acordo de 25 anos para desenvolver o avião de transporte hipersônico Leninetz AYAKS, movido a querosene e com várias técnicas para atingir Mach 8 a 10. Um motor MHD (magneto-hidrodinâmico) é usado para acelerar ainda mais os produtos de combustão do motor. Lasers e geradores de RF são usados para romper o choque de proa, reduzindo o arrasto e dobrando a velocidade do veículo. ○ Mísseis furtivos – O projeto Falcon da USAF previa construir uma plataforma HTV-3V “Blackswift” de Mach 6, mas foi cancelado em 2008. O veículo scramjet X-51 da NASA [assim no original] baseia-se no scramjet do Falcon e tem testes previstos para 2010. Esse veículo é capaz de Mach 7+. DETECTABILIDADE DAS NOVAS AERONAVES HIPERSÔNICAS. Embora sistemas convencionais de RADAR e ópticos possam rastrear os veículos existentes, aeronaves futuras capazes de Mach 8 ou mais estão sendo projetadas e testadas. As novas tecnologias de propulsão e as técnicas de redução de arrasto também oferecem novas maneiras de detectar essas aeronaves. Com base numa revisão da detecção e do rastreamento de veículos hipersônicos, fazem-se quatro recomendações de pesquisa e desenvolvimento tecnológico para os próximos 30 anos, a fim de aumentar a detectabilidade de objetos hipersônicos que atravessam a atmosfera da Terra. Recomendação nº 1 – Construir um banco de dados das características de esteira das aeronaves existentes. Há considerável informação sobre a aeronave contida na esteira turbulenta que a segue. A esteira dá uma indicação da trajetória do veículo e de seu rumo atual. Analisando a formação de vórtices de Strouhal, é possível determinar sua velocidade e seu diâmetro hidráulico. A esteira também pode fornecer informação sobre os produtos químicos de combustão, obtida por LIDAR, e pode indicar o combustível usado pela aeronave. Algumas aeronaves, como o X-43A e o A2 proposto pela Reaction Engines Limited, usam hidrogênio como combustível, de modo que a ausência de moléculas de carbono em suas esteiras turbulentas poderia ajudar a identificá-las. Os autores Mark Garnet e Aaron Altman, da Universidade de Dayton [nota 29], propuseram desenvolver um banco de dados de esteiras turbulentas de aeronaves convencionais para permitir sua identificação. Eles observam que, embora a aeronave possa ser projetada para ser furtiva, sua esteira não pode ser escondida. Apresentaram dados sobre as características únicas que podem ser usadas para identificar as esteiras geradas pelo F-15, F-16, F-18 e B-52. Também apontam a necessidade de modelagem computacional de esteiras hipersônicas para prever a assinatura característica de aeronaves novas e desconhecidas. Deve-se desenvolver um banco de dados de características de esteira de veículos hipersônicos existentes com base em dados ópticos e de RADAR Doppler. O RADAR Doppler fornece informação sobre intensidades turbulentas e formação de vórtices na esteira. Modelos de mecânica dos fluidos computacional de esteiras hipersônicas são feitos desde o início dos anos 1960, como o trabalho de Zieberg e Bleich [nota 30]. Esse trabalho de modelagem deve continuar, aproveitando o desempenho crescente dos computadores que estará disponível nos próximos 30 anos. Recomendação nº 2 – Explorar a detectabilidade das aeronaves hipersônicas com base nas características que lhes permitem voar com eficiência em altas velocidades. Vários sistemas novos de propulsão para aeronaves hipersônicas serão testados nos próximos 30 anos. Entre eles estão os motores de detonação pulsada (PDE), testados com sucesso em 2008 pelo Laboratório de Pesquisa da Força Aérea e pela Innovative Scientific Solutions, Inc. sobre o deserto de Mojave. Embora esses motores sejam capazes de Mach > 6, têm uma característica que os torna muito detectáveis: a detonação pulsada do combustível cria uma esteira com protuberâncias periódicas, chamadas de “rosquinhas numa corda”. Como mencionado antes, medições da esteira turbulenta atrás de aeronaves hipersônicas podem ser usadas para detecção, identificação e rastreamento. O avião de transporte hipersônico AYAKS, em desenvolvimento na Rússia, usa um motor MHD, lasers e geradores de RF para diminuir o arrasto. Os lasers e a RF ionizam o ar à frente da aeronave, criando um plasma que rompe o choque de proa e reduz significativamente o arrasto aerodinâmico. A redução do arrasto permite à aeronave dobrar sua velocidade máxima. As emissões de RF e laser dessa aeronave talvez possam ser usadas para detectá-la em voo a partir de antenas ou telescópios em terra ou de satélites. O motor MHD também gera radiação eletromagnética que talvez possa ser detectada. Todo novo sistema de propulsão ou de redução de arrasto em desenvolvimento terá alguma característica que pode torná-lo mais detectável do solo ou de satélite. O motor Aerospike proposto para o SSTO e em desenvolvimento pela Rocketdyne e pela Garvey Spacecraft usa um novo bocal de Laval virtual, externo ao motor. As emissões infravermelhas de um motor Aerospike podem aumentar sua detectabilidade. Recomendação nº 3 – Explorar a detecção de veículos projetados para serem indetectáveis. Nos próximos 30 anos, mísseis de cruzeiro hipersônicos terão capacidade de viajar a até Mach 8, diminuindo a chance de serem detectados ou abatidos por antimísseis. O X-51 não tripulado da NASA, testado em 2010, é capaz de mais de Mach 7 (mais de 4.000 mph), por exemplo, e foi projetado para ser lançado de um B-52. O projeto Falcon da DARPA/USAF resultou no teste do HTV-2 a Mach 6,7 sobre o oceano Pacífico, projetado como veículo de cruzeiro hipersônico. Os esforços para disfarçar aeronaves com formas novas e materiais furtivos também podem aumentar sua detectabilidade de outras maneiras. Golovitichev e Hansson apresentaram em 1999 um trabalho [nota 31] que dizia: “O conceito de redução de arrasto por energia concentrada mostrou-se eficaz para veículos de alcance de cruzeiro, evitando a desaceleração do míssil, com o benefício de que os ‘produtos’ do pico poderiam envolver o míssil numa película de gás ionizado impenetrável aos pulsos de RADAR, tornando-o eletronicamente ‘invisível’. A penalidade no infravermelho a curta distância seria significativamente compensada pela alta velocidade do voo.” Essa discussão sobre o motor AJAX tratava da geração de produtos de combustão iônicos que seriam acelerados ainda mais por um MHD (acionamento magneto-hidrodinâmico). O número maior de moléculas diversas de carbono na esteira dessa aeronave poderia ser detectado por LIDAR. A temperatura mais alta perto da superfície dessa aeronave também aumentaria sua detectabilidade, devido à maior emissão de radiação infravermelha. Para os veículos AJAX (AYAK), o desenvolvimento de sistemas LIDAR e detectores infravermelhos aprimorados deve prosseguir nos próximos 30 anos para aumentar sua detecção e rastreamento. Recomendação nº 4 – Explorar o desenvolvimento de detectores novos. Uma característica do voo hipersônico (M > 5) é a ionização do ar na região a jusante do choque de proa e a dissociação do oxigênio e do nitrogênio em velocidades muito altas. Quando os elétrons se recombinam com os íons gerados pelo choque, emitem radiação eletromagnética que pode ser detectada. Essa radiação se estende pela faixa visível, como mostra o rastro brilhante deixado pelos meteoros ao entrar na atmosfera, mas também pelas faixas do ultravioleta e dos raios X. Embora tais sensores eletro-ópticos provavelmente façam parte do sistema de vigilância espacial existente da DARPA/USAF, devem ser desenvolvidos sistemas de telescópios que monitorem a faixa UV, bem como detectores de raios X capazes de monitorar a atmosfera. Objetos hipersônicos que atravessam a atmosfera dissociam o nitrogênio e o oxigênio, que se recombinam na esteira turbulenta. Durante a recombinação, criam-se novas moléculas, incluindo NO, NO2, O e N ionizados e produtos de combustão [nota 32]. O LIDAR pode detectar a presença e a concentração desses compostos nas esteiras dos veículos, e sistemas LIDAR aprimorados devem ser prioridade. Ao atravessar a atmosfera, o objeto hipersônico se ioniza, com carga positiva significativa. Deve-se desenvolver tecnologia para perceber o voo de objetos com carga eletrostática ao atravessarem a atmosfera. RESUMO. Cada sistema de detecção discutido na seção anterior tem benefícios e problemas. Uma comparação das várias técnicas de detecção é mostrada na Figura 19, com base em sua capacidade de detectar propriedades específicas, custo relativo e precisão. Sistemas de detecção infravermelha e câmeras multiespectrais instalados em satélites, como o KH11, fornecem vigilância de grandes porções da Terra para possíveis lançamentos de mísseis, trajetórias de veículos de reentrada, esteiras de meteoros e veículos hipersônicos. Sistemas de RADAR em satélites, navios e aviões podem detectar a posição e a velocidade de tais objetos hipersônicos a distâncias variadas. O AWACS, por exemplo, pode detectar objetos a até 370 km com resolução de 0,5 metro. O TRADEX pode rastrear até seis objetos a 1.400 km, com precisão de 3 metros e resolução de velocidade de 0,01 m/s. [Figura 19. Comparação das tecnologias de detecção de objetos hipersônicos: tabela que marca, para radar, detecção por reflexão de rádio, câmeras do céu e métodos fotográficos, infravermelho, lidar, cronógrafo, infrassom e sismologia, as propriedades detectadas (distância, velocidade, altitude), a cobertura (céu inteiro ou direcionada), a disponibilidade comercial, a existência de rede, o custo e a utilidade para detectar meteoros, veículos de reentrada e aeronaves.] Os sistemas LIDAR fornecem informação detalhada sobre velocidade, temperatura, velocidade de partículas e composição atmosférica ao longo do feixe de laser, que pode ser usada para examinar esteiras e plumas de exaustão de veículos. Os sistemas sísmicos e de infrassom operam continuamente e podem fornecer informação sobre a trajetória de uma aeronave ou objeto de alta velocidade rastreando seu estrondo sônico e sua assinatura acústica de baixa frequência. Por fim, câmeras ópticas voltadas para a Terra fornecem informação valiosa sobre trajetórias de objetos hipersônicos registrando seus rastros. Voltadas para o espaço, câmeras ópticas rastreiam asteroides e outros objetos espaciais que podem entrar na atmosfera como meteoros e representar risco.Nota editorial: Conferido no fac-símile das páginas 32 a 36. No original, os títulos das quatro recomendações aparecem realçados em amarelo, assim como uma frase da introdução (página 5) sobre o limite do regime hipersônico. A tabela da Figura 19 foi descrita em vez de transcrita célula a célula.
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Chapter 4: Vision of Progress Over the Next 30 Years While there are several methods that can be used to sense high-speed supersonic objects, technology changes in aircraft will generate the need for newer detection and tracking techniques. Listed below are five important categories of objects capable of hypersonic speeds. Over the next 30 years, the ability to reliably and accurately detect them will be critical. • Space Debris - Technology is currently available to detect space debris using RADAR and cameras. Novel methods using coronographs[28] during daylight have been shown to detect the reflected light from millimeter-size debris particles in orbit, and existing telescopes are capable of detecting meteors that pose a risk to Earth. Space debris reentering the Earth's atmosphere can reach speeds of over 17,000 miles per hour or Mach 23. • Reentry Craft - The highest recorded speed for any manmade vehicle was the Apollo 10 reentry capsule in 1969. It reached a velocity of 24,790 mph, or Mach 36. Reentry vehicles are currently monitored by ground-based telescopes and RADAR and through satellite imagery. • Meteors - The systems used to monitor missiles and satellites based on RADAR and optical devices can currently detect and track meteors entering the Earth's atmosphere. Further development of acoustic and radio detection techniques should be pursued over the next 30 years. • Missiles - The Cold War generated the need for equipment to monitor hostile missile launches, to track their path, and to estimate the location of their targets based on ballistic trajectories. The United States Space Surveillance Network, for example, is composed of a worldwide collection of RADAR, electro-optical detectors, and passive RF devices that can track satellites, missiles, and aircraft. They maintain an inventory of satellites in Earth orbit and, through the Space Surveillance Telescope program (SST), asteroids and other faint objects in space are detected and tracked. GEODSS (Ground-Based Electro-Optica l Deep Space Surveillance) telescopes monitor space at 3 different locations around the globe with high enough resolution to detect a basketball 20,000 miles from the Earth. Continued vigilance from governments around the world will likely increase the development of technology to detect and track high-speed objects in the atmosphere and in space over the next 30 years with an emphasis on RADAR and optical detection. • Hypersonic Aircraft - Over the next three decades, hypersonic aircraft development will likely spur an increased need for new technology to detect their presence. While the X-15 rocket plane exceeded Mach 6 (4,520 mph) as early as 1967, continued development of high-speed aircraft will continue to meet needs in the following areas: o SSTO (Single Stage to Orbit) - Long the dream of NASA and space exploration enthusiasts, technology has been under development to replace the Space Shuttle using aircraft that can take off from a conventional runway and attain low-Earth orbit. The X-43A scramjet, part of NASA's Hyper X Program and fueled by hydrogen fuel was successfully tested in 2004. This aircraft is capable of 7,000 mph or Mach 9.8 flight. o Manned military jet fighters - The fastest military jet is the MIG-25 Foxbat at 2,115 mph (M = 3). The fastest U.S. jet is the F-15 at 1,875 mph (Mach 2.6). Current U.S. efforts are concentrating on unmanned vehicles, such as the X-43A. o Surveillance aircraft - The SR-71a "Blackbird" achieved 2,056 mph (Mach 3.3) in 1976 using an air-breathing engine. Its rumored replacement, the SR-91 Aurora, would have been capable of Mach 6. In 2008, the U.S. Air Force entered into an agreement to design a Mach 6 unmanned "blackswift" aircraft using a scramjet. o Passenger jets - The current record holder is the Tupolev Tu-144 "charger" at 1,553 mph (Mach 2.15). Reaction Engines Limited has proposed the A2 hypersonic passenger liner using liquid hydrogen to fuel the aircraft and to cool the wings and fuselage. This aircraft is expected to achieve Mach 5. In 2000, Russia and the People's Republic of China entered into a 25-year agreement to develop the Leninetz AYAKS hypersonic transport plane using kerosene fuel and a variety of techniques to attain Mach 8 to 10. An MHD (magnetohydrodynamic) engine is used to further accelerate combustion products produced by the engine. Lasers and RF generators are employed to disrupt the bow shock, reducing drag and doubling the velocity of the vehicle. o Stealth missiles - The USAF Falcon Project planned for building a Mach 6 HTV-3V "Blackswift" platform but was cancelled in 2008. The NASA X-51 scramjet vehicle is based on the Falcon scramjet and is scheduled for testing in 2010. This vehicle is capable of Mach 7+. DETECTABILITY OF NEW HYPERSONIC AIRCRAFT While conventional RADAR and optical systems may be able to track existing vehicles, future aircraft capable of Mach 8 and above are now being designed and tested. New propulsion technology and drag reduction techniques also offer new ways to detect such aircraft. Based on a review of hypersonic vehicle detection and tracking, four recommendations are made for research and technology development over the next 30 years to increase the detectability of hypersonic objects passing through the Earth's atmosphere. Recommendation #1 - Build a Database of the Wake Characteristics for Existing Aircraft There is considerable information about the aircraft contained within the turbulent wake that trails it. The wake provides an indication of the vehicle's path and its current bearing. By analyzing the Strouhal eddy formation, it is possible to ascertain its velocity and hydraulic diameter. The wake can also provide information on the chemical combustion products that can be obtained through LIDAR and can indicate the fuel used by the aircraft. Some aircraft, such as the X-43A and the proposed Reaction Engines Limited A2, use hydrogen as the fuel, so the absence of carbon molecules in their turbulent wakes could aid in their identification. Authors Mark Garnet and Aaron Altman from the University of Dayton[29] proposed the development of a database of turbulent wake data for conventional aircraft to allow their identification. They point out that, although the aircraft may be designed for stealth, their wakes cannot be hidden. They presented data on the unique characteristics that can be used to identify the wakes generated by the F-15, F-16, F-18, and B-52. They also point out the need for computational modeling of hypersonic wakes to predict the characteristic signature of new, unknown aircraft. A hypersonic vehicle database of wake characteristics for existing aircraft should be developed based on optical and Doppler RADAR data. Doppler RADAR provides information on turbulent intensities and eddy formation within the wake. Computational fluid mechanics models of hypersonic wakes have been done since the early 1960s, such as the work done by Zieberg and Bleich.[30] Such modeling work should continue capitalizing on the increasing computer performance that will be available during the next 30 years. Recommendation #2 - Exploit the Detectability of Hypersonic Aircraft Based on the Features That Allow Them To Fly Efficiently at High Speeds Several new propulsion systems for hypersonic aircraft will be tested over the next 30 years. These include pulsed detonation engines (PDE) successfully tested in 2008 by the Air Force Research Laboratory and Innovative Scientific Solutions, Inc. over the Mojave Desert. While these engines are capable of Mach > 6, they have one characteristic that makes them very detectable. The pulsed detonation of combustible fuel creates a wake with periodic bulges refer red to as "donuts on a rope." As mentioned earlier, measurements of the turbulent wake behind hypersonic aircraft can be used for detection, identification, and tracking. The AYAKS hypersonic transport plane under development in Russia uses an MHD engine, lasers, and RF generators to decrease aircraft drag. The lasers and RF ionize the air ahead of the aircraft, creating a plasma to disrupt the bow shock and significantly reduce aerodynamic drag. Drag reduction allows the aircraft to double its maximum speed. The RF and laser emissions from this aircraft can possibly be used to detect the aircraft in flight from groundbased antenna or telescopes or from satellites. The MHD engine also generates electromagnetic radiation that can possibly be detected. Every new propulsion or drag reduction system under development will have some characteristic that may make it more detectable from the ground or from satellite. The Aerospike engine proposed for the SSTO and under development by Rocketdyne and Garvey Spacecraft involves the use of a novel virtual Laval nozzle that is external to the engine. The IR emissions from an Aerospike engine may increase its detectability. Recommendation #3 - Explore the Detection of Vehicles Designed To Be Undetectable Over the next 30 years, hypersonic cruise missiles will have the ability to travel at speeds of up to Mach 8 decreasing the chances of being detected or defeated by antimissiles. The unmanned NASA X-51 tested in 2010 is capable of greater than Mach 7 (over 4,000 mph), for example, and is designed to be launched from a B -52. The DARPA/USAF Falcon Project has resulted in the testing of the HTV-2 at Mach 6. 7 over the Pacific Ocean, designed as a hypersonic cruise vehicle. Efforts to disguise aircraft through the use of novel vehicle shapes and stealth materials can also increase their detectability in other ways. Golovitichev and Hansson presented a paper in 1999[31] that stated the following: "The concentrated energy drag reduction concept has proven to be effective for the cruise range vehicles, preventing the missile deceleration with the benefit that the spike "products" could envelope the missile in a film of ionized gas which would be impervious to RADAR pulses, thereby rendering it electronically "invisible". The infrared penalty at close range would be significantly offset by the high speed of the flight." This discussion about the AJAX engine concerned the generation of ion combustion products that would be further accelerated by an MHD (magnetohydrodynamic drive). The increased number of various carbon-based molecules in the wake of this aircraft could be detected using LIDAR. The increased temperature near the surface of this aircraft would also increase its detectability due to increased emission of infrared radiation. For AJAX (AYAK) vehicles, development of enhanced LIDAR systems and IR detectors should proceed over the next 30 years to increase their detection and tracking. Recommendation #4 - Explore the Development of Novel Detectors One characteristic of hypersonic flight (M > 5) is the ionization of air in the region downstream of the bow shock and the disassociation of oxygen and nitrogen at very high speeds. When electrons recombine with ions generated by the shock, they emit electromagnetic radiation that can be detected. This radiation extends from the visible range, as evidenced by the glowing trail left by meteors entering the Earth's atmosphere, but the emitted radiation also extends into the ultraviolet and x-ray range. Although such electro-optical sensors are likely part of the existing DARPA/USAF space surveillance system, telescope systems that monitor the UV range should be developed, along with x-ray detectors capable of monitoring the atmosphere. Hypersonic objects passing through the atmosphere disassociate nitrogen and oxygen which recombine in the object's turbulent wake. During recombination, new molecules are created, including NO, NO2, ionized O and N, and combustion products.[32] LIDAR can detect the presence and concentration of these compounds in vehicle wakes and improved LIDAR systems should be a priority. As hypersonic objects pass through the atmosphere, the object becomes ionized with a significant positive charge. Technology should be developed to sense the flight of objects with an electrostatic charge as they pass through the atmosphere. SUMMARY Each detection system discussed in the previous section has both benefits and problems. A comparison of the various detection techniques is shown in Figure 19 based on their ability to detect specific properties, relative cost, and accuracy. Infrared detection systems and multispectral cameras installed on satellites, such as the KH11, provide surveillance of large portions of the Earth for possible missile launches, reentry vehicle trajectories, meteor wakes, and hypersonic vehicles. RADAR systems based on satellites, ships, and aircraft can detect the position and velocity of such hypersonic objects at varying range. AWACS, for example, can detect objects at up to 370 km with a resolution of 0.5 meters. TRADEX can track up to six objects at a distance of 1,400 km with an accuracy of 3 meters and a velocity resolution of 0.01 m/s. [Figure 19: table comparing radar, radio reflection detection, sky cameras/photographic methods, infrared, lidar, chronograph, infrasound and seismic detection by properties detected (distance, velocity, altitude), coverage (whole sky or directed), commercial availability, existing network, expense, and usefulness for detection of meteors, reentry vehicles and aircraft] Figure 19. Comparison of Detection Technology for Hypersonic Objects. LIDAR systems provide detailed information on velocity, temperature, particle velocity, and atmospheric composition along the path of the laser beam that can be used to interrogate vehicle wakes and exhaust plumes. Seismic and infrasound systems continuously operate and can provide information on the path followed by a high-speed aircraft or object by tracking its sonic boom and low-frequency acoustic signature. Finally, optical cameras aimed toward the Earth provide valuable information on hypersonic object tracks by recording their tracks. Aimed toward space, optical cameras are tracking asteroids and other spaceborne objects that may enter the atmosphere as a meteor posing a risk.Consultar a ficha do documento ↗ · Página física 32, contando a capa.
Datas e contexto documental
- Acontecimento
- 20/11/2010 — Data da capa. ICOD (data-limite da informação): 30 de agosto de 2010.
- Documento
- 20/11/2010 — Capa, página física 1.
- Publicação
- Não estabelecida — Liberado na série DOW-UAP do Departamento de Guerra dos EUA.
Origem e divulgação
Defense Intelligence Agency (DIA), Divisão de Alerta Tecnológico (DWO-4), programa AAWSAP; autor com nome substituído por “AAP Person 83” · DOW-UAP-D148_AAWSAP-DIRD-Detection-and-High-Resolution-Tracking-of-Vehicles-at-Hypersonic-Velocities-November-20-2010.pdf
Conferidas no fac-símile as páginas 1, 2, 5, 6, 20, 30 e 32 a 36.
Relatos relacionados e suas diferenças
- Contratação do AAWSAP, 2008
- DIRD sobre engenharia da métrica
- DIRDs sobre invisibilidade e metamateriais
- DIRDs sobre energia do vácuo
Perguntas para continuar a investigação
- Quem realçou em amarelo os títulos das recomendações, e em que momento: o autor, a DIA ou alguém na revisão para liberação?
- O banco de assinaturas de esteira recomendado chegou a ser montado?
GEOGRAFIA DO CASO
Relatório técnico, sem local de evento
Estudo técnico sem episódio nem local de observação.
RASTRO DOCUMENTAL
Volte às fontes
As referências usam páginas físicas do PDF, contando a capa. Os resumos são apresentados em português; os documentos preservam seu idioma original.
- DOW-UAP-D148_AAWSAP-DIRD-Detection-and-High-Resolution-Tracking-of-Vehicles-at-Hypersonic-Velocities-November-20-2010.pdf
Páginas físicas 1 e 2 (capa e expediente), 5 e 6 (introdução), 20 e 30 (figuras 11 e 18) e 32 a 36 (capítulo 4, recomendações, resumo e Figura 19)
DOW · 46 páginas
Síntese editorial baseada no fichamento do acervo, revista em 26/09/2026. Como lemos os documentos.


