運動エネルギー兵器

運動エネルギー兵器（運動エネルギー兵器、運動エネルギー弾頭、運動弾頭、運動エネルギー発射体、運動エネルギーキルビークルとも呼ばれる）は、爆発性、焼夷性/熱性、化学性、または放射線性のペイロードを使用せずに、発射体の運動エネルギーのみに基づいてターゲットに損傷を与える発射体兵器です。すべての運動エネルギー兵器は、一般に超音速または極超高速までの高速飛行を達成してターゲットに衝突し、運動エネルギーと相対的な衝撃を破壊的な衝撃波、熱、およびキャビテーションに変換することによって機能します。無動力飛行の運動エネルギー兵器では、銃口速度または発射速度によって運動エネルギー発射体の有効範囲と潜在的な損傷が決まることがよくあります。

運動エネルギー兵器は人類史上最も古く、最も一般的な遠距離兵器であり、発射体には岩や球状の弾丸などの鈍い発射体、矢、ボルト、ダーツ、ジャベリンなどの先の尖ったミサイルから、銃弾、フレシェット、貫通体などの現代の先細りの高速衝撃装置まで多岐にわたる。典型的な運動エネルギー兵器は、発射体を機械的に（筋力、機械的利点装置、弾性エネルギー、または空気圧によって）または化学的に（銃器のように推進剤の 燃焼によって）加速するが、より新しい技術により、レールガン、コイルガン、マスドライバーなど、電磁的に発射される発射体を使用する潜在的な兵器の開発が可能になりつつある。宇宙戦争用に設計された運動エネルギー爆撃兵器の場合のように、重力によって加速される概念兵器もある。

ヒット・トゥ・キル、またはキネティック・キルという用語は、軍事航空宇宙分野では、ロケットエンジンで加速される運動エネルギー兵器を表すためにも使用されます。この用語は主に弾道ミサイル防衛(ABM) および衛星攻撃兵器(ASAT) の分野で使用されていますが、現代の対空ミサイルの中にはキネティック・キル兵器であるものもあります。ヒット・トゥ・キル・システムは、対戦車分野で広く使用されている、より広いクラスの運動エネルギー弾の一部です。

運動エネルギーは、物体の質量と速度の関数です。^[1]航空宇宙分野の運動エネルギー兵器の場合、両方の物体が動いており、相対速度が重要です。^[a]大陸間弾道ミサイル（ICBM）からの再突入体（RV）の迎撃の場合、接近の最終段階でRVが時速約15,000マイル（24,000 km/h）で移動しているのに対し、迎撃機は時速約7,000マイル（11,000 km/h）で移動します。迎撃機が正面から接近していない可能性があるため、相対速度の下限は時速約16,000マイル（26,000 km/h）と想定できます。^[2]またはSI単位系に換算すると、約7,150 m/sになります。

その速度では、迎撃機の 1 キログラムあたりのエネルギーは次のようになります。

${\displaystyle KE={\frac {1}{2}}m{v^{2}}={\frac {1}{2}}\times 1\,\mathrm {kg} \times \left(7,150\,\mathrm {\frac {m}{s}} \right)^{2}=25,561,250\ \mathrm {J} \approx 26\ \mathrm {MJ} }$

TNTの爆発エネルギーは1グラムあたり約4,853ジュール^[3] 、または1キログラムあたり約5MJである。つまり、迎撃弾の質量の衝撃エネルギーは、同じ質量の爆発弾頭の5倍以上である。^[2]

これでは弾頭が不要になると思われるかもしれないが、ヒット・トゥ・キル・システムは、幅が約0.5メートルの標的を実際に命中させる必要があるのに対し、従来の弾頭は多数の小さな破片を放出し、はるかに小さい衝撃質量ではあるものの、はるかに広い範囲に着弾する可能性を高める。このため、爆発物を使わずに潜在的な着弾ゾーンを広げようとする代替概念が生まれた。^[2] 1960年代のSPAD概念では、迎撃ミサイルから放出される小さな鋼球の付いた金属ネットが使用され、^{[4] 1980年代の}ホーミング・オーバーレイ実験では、扇状の金属ディスクが使用された。^[5]

現代の地対空ミサイル（SAM）の精度と速度が向上し、その標的に戦域弾道ミサイル（TBM）が含まれるようになったため、多くの既存のシステムもヒット・トゥ・キル攻撃に移行しました。これには、PAC-3バージョンで弾頭を取り除き、固体燃料ロケットモーターをアップグレードして、全体的にはるかに小型の迎撃ミサイルを生み出したMIM-104パトリオット^[6]や、対ミサイルの役割に特化したRIM-161スタンダードミサイル3が含まれます。 ^[7]

宇宙飛行中の物体を標的とする運動エネルギー兵器には、対衛星兵器や対弾道ミサイルがある。軌道上の物体に到達するには非常に高い速度を達成する必要があるため、放出される運動エネルギーだけで標的を破壊するのに十分であり、爆発物は必要ありません。たとえば、TNT火薬のエネルギーは4.6 MJ/kgで、接近速度10 km/s（22,000 mph）の運動エネルギー兵器のエネルギーは50 MJ/kgです。比較すると、50 MJは、時速509 km（316 mph、141 m/s）で走行する重量5トンのスクールバス の運動エネルギーに相当します。これにより、コストのかかる重量が削減され、正確なタイミングで爆発する必要がありません。ただし、この方法では標的に直接接触する必要があり、より正確な軌道が必要になります。一部のヒット・トゥ・キル弾頭には、キル確率を高めるために爆発性の指向性弾頭が追加で装備されている（例：イスラエルのアローミサイルや米国のパトリオットPAC-3）。

ミサイル防衛兵器に関しては、アローミサイルとMIM-104パトリオットPAC-2には爆発物が搭載されているが、運動エネルギー迎撃ミサイル（KEI）、軽量大気圏外弾（LEAP、イージスBMDSで使用）、THAADには爆発物は搭載されていない（ミサイル防衛局を参照）。

運動エネルギー弾は航空機から投下することもできる。これは、通常の爆弾の爆発物を非爆発性物質（コンクリートなど）に置き換えることで適用され、より少ない付随的被害で精密な命中を実現する。これらはコンクリート爆弾と呼ばれる。典型的な爆弾の質量は 900 kg（2,000 ポンド）で、衝突速度は 800 km/h（500 mph）である。爆発物を含む爆弾を投下する訓練にも適用される。この方法は、イラク自由作戦とその後のイラクでの軍事作戦で、コンクリートを充填した訓練用爆弾とJDAM GPS誘導キットを組み合わせて、従来の高性能爆弾を使用するには民間の建物に近すぎる車両やその他の比較的「ソフト」な標的を攻撃するために使用された。

運動エネルギー兵器の主な利点は、別の弾頭のために重量を確保する必要がないため、兵器の発射質量を最小限に抑えられることです。機体、電子機器、さらには未燃焼の操縦燃料を含む兵器のすべての部分が、標的の破壊に貢献します。車両の総質量を下げると、必要な性能を達成するために必要な打ち上げ車両に関して利点があり、操縦中に加速する必要がある質量も減ります。^[2]

運動エネルギー兵器のもうひとつの利点は、どんな衝撃でもほぼ確実に標的を破壊することである。対照的に、爆発破片弾頭を使用する兵器は、小さな破片の大きな雲を発生させ、衝撃による破壊はそれほど大きくない。どちらもレーダーや赤外線探知機を使用して遠距離から簡単に見ることができる効果を生み出すが、そのような信号は運動エネルギー兵器の場合、一般的に完全な破壊を示すが、破片の場合は「殺害」を保証するものではない。^[2]

兵器に化学兵器が使われていないということは、運動エネルギー兵器による地域の汚染がはるかに少ないことも意味します。

運動エネルギー兵器の主な欠点は、誘導システムに0.5メートル（2フィート）程度の極めて高い精度が求められることである。^[2]

• 大気圏外迎撃機 - レイセオン社製の地上配備型中間過程防衛システムの迎撃機の一部
• ヘルファイアR9X  – アメリカの空対地ミサイルPages displaying short descriptions of redirect targets
• 運動エネルギー爆撃 – 不活性弾による軌道から惑星表面への攻撃
• 終末弾道学 - 目標に到達した後の発射体の挙動

• 「ミサイル防衛：課題に正面から取り組む」。ロッキード・マーティン。2018年3月22日。
• 「運動エネルギーによる命中破壊弾頭」。GlobalSecurity.org。