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運動エネルギー兵器（運動兵器、運動エネルギー弾頭、運動弾頭、運動弾、運動キルビークルとも呼ばれる）は、爆発物、焼夷弾、化学兵器、放射性物質などのペイロードを使用せず、発射体の運動エネルギーのみに基づいて標的にダメージを与える発射体兵器である。すべての運動兵器は、一般的に超音速または極超音速に達する高速飛行を実現し、標的に衝突することで、運動エネルギーと相対的なインパルスを破壊的な衝撃波、熱、キャビテーションに変換する。動力のない飛行を行う運動兵器では、銃口速度または発射速度が、運動弾の有効射程と潜在的なダメージを決定することが多い。
運動エネルギー兵器は、人類の歴史上最も古く、最も一般的な遠距離兵器であり、その発射体は、石や丸い弾丸のような鈍い発射体、矢、ボルト、ダーツ、槍のような尖ったミサイル、そして現代の先細りの高速衝撃体である弾丸、フレシェット、貫通弾など多岐にわたります。典型的な運動エネルギー兵器は、発射体を機械的（筋力、機械的利点装置、弾性エネルギー、または空気圧）または化学的（銃器のように推進剤の燃焼）に加速しますが、新しい技術によって、レールガン、コイルガン、マスドライバーなどの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っています。また、宇宙戦争用に設計された運動エネルギー爆撃兵器のように、重力によって加速される概念兵器もあります。
「ヒット・トゥ・キル」または「キネティック・キル」という用語は、ロケットエンジンによって加速される運動エネルギー兵器を指すために、軍事航空宇宙分野でも使用されています。これは主に弾道ミサイル迎撃（ABM）および対衛星兵器（ASAT）の分野で使用されてきましたが、現代の対空ミサイルの中にはキネティック・キル方式を採用しているものもあります。ヒット・トゥ・キルシステムは、より広範な運動エネルギー弾の一種であり、この弾種は対戦車分野で広く使用されています。
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) の再突入体(RV)が接近の最終段階で迎撃される場合、RV は約15,000 マイル毎時 (24,000 km/h)で移動し、迎撃機は約7,000 マイル毎時 (11,000 km/h)になります。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、約16,000 マイル毎時 (26,000 km/h)と想定できます。 [ 2 ]または SI 単位に変換すると、約7,150 m/sになります。
その速度では、迎撃ミサイル1キログラムあたりのエネルギーは次のようになる。
TNTの爆発エネルギーは約4,853ジュール/グラム[ 3 ]、または約5MJ/キログラムです。これは、迎撃ミサイルの質量の衝撃エネルギーが、同じ質量の爆発弾頭の5倍以上であることを意味します[ 2 ] 。
弾頭が不要になるように見えるかもしれないが、直撃破壊システムは実際に標的に命中する必要があり、標的の幅はせいぜい半メートル程度であるのに対し、従来の弾頭は多数の小さな破片を放出し、衝突質量ははるかに小さいものの、はるかに広い範囲に衝突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衝突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が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形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、既存のシステムの多くも直撃破壊攻撃に移行しました。これには、弾頭を取り外し、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製造したMIM-104パトリオット[ 6 ]や、対ミサイル任務に特化したRIM-161スタンダードミサイル3 [ 7 ]が含まれます。
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兵器などがあります。軌道上の物体に到達するには極めて高速な速度が必要となるため、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、爆薬は必要ありません。例えば、TNTのエネルギーは4.6 MJ/kgですが、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。比較のために言うと、50 MJは、重量5トンのスクールバスが509 km/h（316 mph、141 m/s）で走行する際の運動エネルギーに相当します。これにより、重量を大幅に削減でき、正確なタイミングを計る必要のある爆発もありません。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となります。一部の直撃型破壊弾頭には、殺傷確率を高めるために、爆発性の指向性弾頭が追加装備されている（例：イスラエルのアローミサイル、米国のパトリオットPAC-3）。
対ミサイル兵器に関して言えば、アローミサイルとMIM-104パトリオットPAC-2は爆薬を搭載しているが、運動エネルギー迎撃ミサイル（KEI）、軽量大気圏外発射体（LEAP、イージスBMDSで使用）、THAADは爆薬を搭載していない（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ます。これは、通常の爆弾の爆薬を非爆発性物質（例えばコンクリート）に置き換えることで、副次的被害を抑えつつ精密な攻撃を可能にするもので、コンクリート爆弾と呼ばれます。典型的な爆弾の質量は900kg （2,000ポンド）、着弾速度は800km /h（500mph ）です。また、爆薬を詰めた爆弾を投下する訓練にも用いられます。この方法は、イラクの自由作戦およびその後のイラクにおける軍事作戦において、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ることで、従来の高性能爆薬爆弾では民間建造物に近すぎる車両やその他の比較的「軟弱な」標的を攻撃するために使用されました。
宇宙飛行で目標物を狙う場合、運動エネルギー機の移動の最終段階は、大気が薄いか、宇宙のほぼ真空状態になります。そのため、空力面は軌道修正にはほとんど役に立たず、ロケットスラスタを使用する必要があります。この目的で使用される基本的なパラダイムは、KV に 4 つのダイバートスラスタと 6 つの姿勢制御ノズルが取り付けられたダイバートおよび姿勢制御システム(DACS) です。 [ 8 ]この種の設計は、RIM-161 スタンダードミサイル 3、[ 9 ] THAAD [ 10 ]やL-SAM [ 11 ]など、多くの対ミサイルおよび対衛星兵器に見られます。一般的な設計では、固体燃料ガス発生器によって駆動される DACS を使用し、ガスは迎撃に必要なスラスタとノズルに分配されます。中立コースティングは、スラスタが互いに打ち消し合うことによって実現されます。ガス発生器は、絞り制御可能および／または再点火可能にすることができる。[ 12 ]
運動エネルギー兵器の主な利点は、弾頭を別個に搭載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目標の破壊に貢献します。機体の総質量を減らすことで、必要な性能を達成するために必要な発射機の面で利点があり、操縦中に加速する必要のある質量も減少します。[ 2 ]
運動エネルギー兵器のもう1つの利点は、着弾すればほぼ確実に標的が破壊されることです。対照的に、爆発破片弾頭を使用する兵器は、着弾時にそれほど大きな破壊をもたらさない小さな破片の大きな雲を生成します。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容易に確認できる効果を生み出しますが、運動エネルギー兵器の場合はそのような信号は一般的に完全な破壊を示しますが、破片の場合は「殺傷」を保証するものではありません。[ 2 ]
化学兵器を使用しないということは、運動エネルギー兵器による地域汚染がはるかに少ないことを意味する。また、保管する際の安全性も格段に高い。
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要求されることである。[ 2 ]
