Missili balistici

I missili sono vettori senza pilota. Sono capaci di trasportare un carico utile aggiuntivo oltre le componenti del missile stesso. I missili sono dotati, per almeno parte della loro traiettoria, di sistemi propulsivi propri. La struttura è genericamente cilindrica e dotata di testata a tronco di cono o cuneiforme.

A differenza dei razzi, i missili sono guidati: sia che il bersaglio venga selezionato prima del lancio, sia nel caso in cui il missile sia in grado di cambiare obiettivo durante tutto il volo. Oltre al sistema di guida, il missile imbarca nella testata l’esplosivo e posteriormente, oltre il sistema di guida, il propellente.

I missili hanno quasi esclusivamente due ambiti di impiego: bellico e spaziale. Nell’ambito bellico, i missili sono di varia natura e assolvono diversi compiti. In ambito spaziale, invece, questi vengono anche definiti “lanciatori”, dato che l’unico scopo è quello di far raggiungere al carico il proprio bersaglio nello spazio vincendo l’attrazione gravitazionale.

Per “razzo” si intende anche il propulsore a getto che permette ad alcuni missili di volare. Dunque, con questa accezione, è anche sinonimo di endoreattore.

Una tipologia molto nota di missili ad uso bellico è quella balistica.

Questo termine si riferisce alla forma della traiettoria compiuta dal missile durante il suo volo: dopo il lancio, il vettore ed il suo carico saranno portati a compiere una traiettoria molto simile alla forma di una parabola o di un’ellisse, con concavità verso la superficie. Dopo il lancio dalla superficie, il missile raggiunge il vertice della parabola (il punto a maggior altitudine), successivamente inizierà la discesa verso l’obiettivo sulla superficie terrestre. La traiettoria può anche essere approssimata da una semi-parabola, qualora il missile non parta dalla superficie ma dal vertice stesso della parabola.

I missili balistici hanno trovato impiego operativo efficace durante gli ultimi atti della Seconda guerra mondiale. Impiegate dalle forze armate del Terzo Reich, le V2 avevano gittata tra 300 e 360km. Le V2 sono state le prime a raggiungere lo spazio. Più accurate delle V1, l’effetto psicologico sulla popolazione inglese fu devastante. La versione operativa, “A-4” da progetto, cadde poi in mano agli statunitensi e ai sovietici. I primi si avvalsero anche della collaborazione del loro ideatore: l’ufficiale delle SS Wernher von Braun. Passato alla storia come il padre della missilistica moderna, von Braun lavorò per la NASA e progettò il Saturn V (lanciatore per le missioni spaziali Apollo degli USA). Dalla collaborazione con von Braun, gli USA ottennero anche il primo missile balistico a raggio intermedio con capacità nucleare della storia statunitense (usato anche come lanciatore spaziale): il PGM-11 Redstone.

Oltre la cortina di ferro, invece, il padre della missilistica sovietica russa, Sergej Pavlovič Korolëv, progettò una copia delle V2, il missile balistico a corto raggio R-1. Successivamente, venne sviluppato il primo missile balistico intercontinentale (anch’esso usato pure come lanciatore spaziale): l’R-7 Semyorka.    

Il missile balistico (MB) compie due o tre fasi di volo, a seconda che raggiunga/superi o meno i confini dell’atmosfera:

• Lancio o fase di spinta: fino a quando non viene esaurito il propellente, il missile acquista velocità;
• Fase intermedia o fase di volo libero: esaurito il propellente e uscito dall’atmosfera, il missile è soggetto solo all’attrazione gravitazionale che lo richiama verso l’atmosfera dopo un tratto di volo spaziale;
• Fase di rientro: una volta nuovamente in presenza di atmosfera, il volo sarà influenzato anche da essa fino al contatto con la superficie.

La prima fase è guidata, dura generalmente pochi minuti e determina in parte la durata complessiva del volo. L’altitudine, l’angolo di assetto e la velocità del missile terminato il lancio sono parametri pre-determinati che permettono di calcolare tutto il resto del volo senza ulteriori sistemi di guida. La seconda fase, dunque, è condizionata solo dalle forze esterne agenti sul missile e dai parametri della missione. Questa fase è la più lunga e, per i missili balistici che compiono questa parte di traiettoria fuori dall’atmosfera, può raggiungere le decine di minuti.

Potendo, in diversi casi, ignorare la resistenza dell’aria svolgendo gran parte del volo fuori dall’atmosfera, i missili balistici sono i più adatti per attacchi a grandi distanze e a trasportare diverse centinaia di chili di armamento. Al contempo, non essendo guidati per la quasi totalità del volo, rischiano di essere meno precisi rispetto ad altre tipologie di missili. Dunque, questi missili sono spesso armati con testata convenzionali a grande potere esplosivo o nucleari.

Essendo la gittata il principale punto forte dei missili balistici, questi vengono distinti in:

• Missili balistici a corto raggio, abbreviato in SRBM, (inferiore a 1.000km), come i sovietici R-11M Scud;
• Missili balistici a raggio medio, abbreviato in MRBM, (compreso tra 1.000 e 3.000km), come gli israeliani Jericho II;
• Missili balistici a raggio intermedio, abbreviato in IRBM, (compreso tra 3.000 e 5.500km), come i cinesi DF-4;
• Missili balistici intercontinentali, abbreviato in ICBM, (superiore a 5.500km), come gli statunitensi Minuteman III.

I MB possono essere lanciati da varie postazioni o da altri vettori.

Se lanciati dalla superficie terreste, i missili possono essere intubati in silos sotterranei e ben protetti, come avviene per la grande maggioranza degli ICBM più pesanti (come il russo RS-28 Sarmat); oppure trasportati e lanciati da “trasportatori elevatori lanciatori”, abbreviato in TEL (come per l’ICBM russo RS-24 Yars), cioè veicoli ruotati o cingolati dotati di rampe di lancio aperte o chiuse ed elevabili, tenuti in costante movimento per non permetterne il tracciamento. Se lanciati da battelli, i missili balistici vengono caricati sui sottomarini designati per questa specifica missione; e, in particolare, se i missili imbarcati sono dotati di testate atomiche, questi sottomarini sono noti secondo la classificazione statunitense come SSBN (un esempio è la classe Ohio statunitense armata degli ICBM Trident II).

I missili balistici possono anche essere aviolanciati (ne è un esempio il Ch-47M2 Kinžal usato più volte durante la guerra in Ucraina). In questo caso, il vettore è solitamente un caccia-intercettore, un bombardiere tattico o un bombardiere strategico. In ogni caso, il vettore è un aereo capace di raggiungere quote elevate (come il sovietico/russo MiG-31K), così da incrementare il raggio d’azione del missile.

I missili balistici hanno uno o più endoreattori alimentati dal combustibile e dal comburente stivati nel missile stesso. Quando i due reagenti si incontrano nella camera di combustione, la violenta reazione chimica che si genera spinge i gas prodotti a grande velocità fuori dal missile. Questo processo, per l’effetto di azione-reazione, proietta il missile nel verso opposto a quello di uscita dei prodotti della reazione. Per il momento, gli endoreattori sono gli unici motori con un rapporto spinta/peso tanto favorevole da permettere il sollevamento quasi verticale di vettori pesanti come gli ICBM e i lanciatori spaziali. Inoltre, gli endoreattori, al contrario degli esoreattori (aeroreattori) usati in aviazione, non necessitano dell’ossigeno presente in atmosfera come comburente potendo, dunque, operare anche al di fuori di essa.

Il combustibile imbarcato sui MB può essere liquido o solido. Quello liquido è caratterizzato da una separazione dei componenti in serbatoi. La velocità di alimentazione della miscela nella camera di combustione determina la spinta. Il combustibile solido vede il propellente già miscelato nella camera dove avverrà la combustione autoalimentata. In questo caso, non è possibile regolare la spinta né interrompere la combustione. A fronte di questi svantaggi, il propellente solido, però, è più stabile, ha maggiore prontezza operativa, necessita di meno manutenzione e meno componenti. Per queste ragioni, molti missili a scopo bellico sono alimentati da combustibile solido, differentemente dalle navicelle spaziali e da alcuni lanciatori.

I MB possono presentare più stadi propulsivi, proprio come i lanciatori spaziali, che si accendono sequenzialmente terminata la fase “di boost” dello stadio precedente. Lo stadio che ha esaurito il propellente si separa dal resto del missile, alleggerendo la struttura complessiva e, quindi, incrementando il raggio operativo e la velocità.

Dovendo vincere l’attrazione gravitazionale con trascurabile o ridotta generazione di portanza da parte della struttura, gran parte del volume del missile è occupato esclusivamente dal propellente e dal sistema propulsivo.

La fase che vede il missile staccarsi dal suo supporto, in particolare per i sistemi di lancio verticale (come silos, e VLS imbarcati), può essere “a freddo” o “a caldo” per ogni categoria di missile. Ciò è relativo alla temperatura degli ugelli del motore a razzo: nei lanci a freddo il missile viene spinto fuori dal lanciatore con un generatore di gas ad alta pressione indipendente dal missile, nei lanci a caldo il propulsore del missile si attiva ancora all’interno del lanciatore e permette al missile di uscire dal lanciatore. Il sistema a caldo è potenzialmente meno ingombrante, più piccolo ed economico, ma la cellula del lanciatore deve essere progettata per resistere alle sollecitazioni del motore del missile. Il sistema a freddo aumenta la complessità, il volume dell’apparato di lancio ed i costi, ma riduce gli sforzi che il lanciatore dovrà sopportare. Il primo sistema è usato principalmente per i missili più leggeri, come i MB a corto raggio, mentre per molti MB imbarcati e lanciati da silos o TEL il lancio avviene a freddo.

Alcuni missili ICBM hanno quello che può essere definito un pre-stadio: un piccolo endoreattore sufficiente solo a far uscire il missile dal lanciatore. Una volta uscito, questo stadio viene proiettato lontano dalla zona di lancio ed il motore principale del missile viene accesso. Questa soluzione offre i vantaggi del lancio a freddo senza aumentare la complessità dei lanciatori.

Una volta lasciato il lanciatore, il missile viene guidato grazie alla direzionalità fornita dalla spinta vettoriale e/o dalle superfici alari. Nel primo caso, il sistema di Guida, Navigazione e Controllo integrato direziona l’ugello del motore a razzo in modo appropriato per far assumere al missile il corretto assetto. Nel secondo caso, sono le alette fissate alla struttura del missile che, modificando il loro angolo di incidenza secondo le istruzioni del sistema GNC, garantiscono la mobilità del missile.

Il controllo tramite spinta vettoriale è garantito solo durante la fase iniziale, quando l’endoreattore è in funzione. Diversamente, il controllo tramite alette stabilizzatrici mobili permette di gestire il volo del missile in tutte le fasi operate in atmosfera.

I missili balistici che possono compiere manovre di volo anche una volta terminata la fase di accelerazione vengono chiamati semi-balistici, essendo una via di mezzo tra i missili guidati e quelli balistici. I vantaggi di simili sistemi, rispetto ai MB puri, sono una maggior accuratezza nel raggiungimento del bersaglio e la possibilità di evadere le difese aeree con manovre ad alto fattore di carico (come avviene per 9M723K1 dell’Iskander-M).

Il sistema di guida può essere di vario genere:

• Inerziale;
• Astronomico;
• Ottico terminale;
• Opto-elettronico terminale;
• Radar terminale.

La principale forma di difesa che un MB possiede è la velocità in fase di rientro.

La fase di lancio, infatti, è troppo breve e possibilmente senza preavviso per determinare un’efficace risposta nemica. La fase intermedia, se condotta come volo suborbitale, è rischiosa, perché prevedibile; ma le difese nemiche necessitano di sistemi di difesa in grado di raggiungere tali quote operative in tempi sufficientemente brevi.

La fase di rientro, essendo l’ultima, è quella più facilmente intercettabile a livello teorico: avendo avuto tempo sufficiente di calcolare la traiettoria balistica del missile, lanciare gli intercettatori o sparare con l’armamento e permettere al colpo di raggiungere il bersaglio. Allo stesso tempo, però, la fase di rientro è molto rapida e la struttura del missile, del quale sarà rimasta solamente la testata, è progettata per avere un rapporto peso/resistenza aerodinamica favorevole. Questo coefficiente balistico determina la velocità finale della testata, quella di imbatto. Maggiore è la velocità durante tutta la fase finale, minore è il tempo per l’intercettazione e maggiore è la difficoltà nell’intercettazione. Questo perché l’intercettatore, per essere efficace, deve avere velocità doppie o triple rispetto al missile intercettato, oltre ad elevata manovrabilità per raggiungerne la traiettoria del missile.

I missili anti-balistici, abbreviato in ABM (come i sistemi Patriot statunitense e S-500 russo), inoltre, si dividono in due tipologie: intercettatori cinetici colpire-per-distruggere e intercettatori armati con testate esplosive convenzionali o nucleari. Quelli cinetici devono urtare l’obiettivo per distruggerlo grazie all’energia cinetica acquisita per il suo sistema propulsivo. Quelli armati di testata esplosiva sfruttano la frammentazione della struttura creando una nube di detriti che impattano contro il MB o l’onda d’urto generata dall’esplosione della bomba nucleare trasportata dagli intercettatori stessi.

Ovviamente, più la velocità della testata balistica è elevata, più la temperatura causata dall’attrito tra missile e aria aumenta. Per resistere, la testata deve essere realizzata con rivestimenti adatti a sopportare centinai di gradi centigradi, impedendo il deterioramento della struttura sottostante. Rivestimenti tipici impiegati nel settore spaziale sono ceramici.

L’armamento delle testate balistiche è vario: dagli esplosivi convenzionali ad alto potenziale (impiegati solo in ambito militare), alle bombe atomiche a fissione o fusione.

Per attacchi convenzionali, i MB possono essere impiegati al fine di colpire obiettivi strategici protetti. In questo caso, la testata perforante è rinforzata e sfrutta l’energia cinetica in fase di rientro per bucare anche elevati spessori di cemento armato e protezioni in leghe metalliche balistiche. Una volta superato lo strato di armatura, la testata, magari armata con bombe termobariche, detona provocando il massimo dei danni.

Per attacco nucleare, la testata può essere dotata di un solo ordigno o svolgere il compito di involucro per sub-testate multiple ed indipendenti. Ogni MIRV è armato con una bomba ed in grado di colpire un obiettivo diverso da quelli delle altre sub-testate.

La più recente tipologia di testata fa uso di velivoli da rientro manovrabili. In questo caso i MARVs hanno la capacità di manovrare durante tutta la fase di rientro, rendendo la loro intercettazione ancora più difficoltosa.

Un’eccezione ai normali MARVs è il veicolo da rientro ipersonico russo Avangard a corpo portante. In questo caso si parla di HGV, come il cinese DF-ZF; ma l’Avangard potrebbe usufruire di una propulsione aggiuntiva dato da un esoreattore di tipo Supersonic Combustion RAMJET per ovviare alla perdita di velocità nella fase precedente all’impatto e per estendere il raggio d’azione. Gli HGV si separano ad alta quota dai loro vettori missilistici, per poi continuare il volo grazie alla loro forma capace di generare portanza, estendendo il raggio operativo rispetto ai MIRVs conici. Inoltre, gli HGV, come tutti i MARVs, possono compiere manovre evasive rapide. Secondo i dati rilasciati dalle forze armate russe, l’Avangard raggiungerebbe velocità ipersoniche (superiori a 10.000km/h) mantenendo piena capacità di manovra. Contemporaneamente, a simili velocità, il corpo dell’Avangard viene rivestito da uno strato di plasma che ne impedisce il rilevamento radar, dato che il plasma assorbe parte delle radiazioni elettromagnetiche. Ciò potrebbe anche essere un difetto: in primo luogo, una fonte di calore così elevata potrebbe essere identificata dai sistemi di pre-allarme con rilevamento a infrarossi; inoltre lo strato di plasma potrebbe impedire le comunicazioni con l’Avangard nel caso si voglia cambiare obiettivo o riposizionare il punto di impatto qualora l’obiettivo sia mobile (possibilità non presente anche sulle altre testate di missili balistici).