Droom of nachtmerrie
Door A. Jansen
Sneller dan het geluid door het water 'vliegen' – technisch is dat mogelijk dankzij het verschijnsel supercavitatie: reizen in een luchtbel, waardoor de weerstand veel lager is. De eerste supersonische torpedo's zijn er al, ontwikkeld door de Russen. Maar hebben ze voor dat pionierswerk nu ook de tol betaald? Waarnemers vermoeden dat het ongeluk met de Koersk is veroorzaakt door de explosie van een supercavitatietorpedo.
De geheimzinnigheid rond het ongeluk met de Russische kernonderzeeër Koersk (wat was de oorzaak?) hebben ons weer een beetje in Koude-Oorlogssferen gebracht. Zo klinkt, net als toen, de vraag: Hebben de Russen soms iets te verbergen?
Dat hebben ze zeker, meldde vorige week de Sunday Times. Volgens de krant vermoeden westerse experts dat de bemanning van de Koersk op het moment van het ongeluk bezig was met „geheime experimenten.” Daarbij zou het gaan om een testlancering van de supersnelle torpedo Shkval. De uiterst ontvlambare brandstof in dit projectiel zou voortijdig tot ontbranding zijn gekomen, met als gevolg enkele geweldige explosies aan boord.
Dat het bij die explosie om een Shkval-torpedo ging, bewijst volgens de Sunday Times een brief van een bemanningslid, geschreven aan zijn moeder. Hij vermeldt dat „er raketten aan boord worden geladen.” Het is bekend dat Russische militairen steevast van een raket spreken als ze het over de Shkval hebben, en niet van een torpedo.
Angstwekkend snel
Al eerder deze zomer, nog voordat de Koersk ten onder ging, kwam de Shkval ter sprake in een artikel in de New Scientist (juli 2000). „Het maakt lawaai, het wordt door een raket aangedreven, en het is angstwekkend snel”, stond erboven.
De snelheid van de Shkval (de naam betekent zoiets als windstoot) is inderdaad vreeswekkend: zeker 500 kilometer per uur – een gewone torpedo haalt hooguit 120 kilometer per uur. Het geheim daarachter is: supercavitatie, een natuurkundig verschijnsel waarbij door de hoge snelheid van het projectiel het water rond de torpedo verdampt, en het projectiel zo als het ware zijn eigen gasbel creëert waarin het kan vliegen.
Een raketmotor als aandrijving is dan pure noodzaak omdat een gewone schroef in zo'n cavitatiebel niet meer werkt: die draait dan nog slechts in het 'luchtledige'. Maar zonder schroef gaat het ook weer niet, want in de eerste trage fase na de lancering (de Shkval wordt als een pijl afgeschoten met een mechanische katapult) is de gasbel nog niet gevormd en kun je met een raketmotor nog niets beginnen.
Ook in het verhaal van de Sunday Times speelt die raketmotor van de Shkval een rol, en wel als mogelijke verklaring voor het ongeluk met de Koersk. „Het wapen gebruikt de schroeven bij het verlaten van de duikboot, en pas later de raketmotor”, zo wordt een Britse expert geciteerd. Het risico is nu dat die tweede ontbrandingsfase al in de duikboot begint. „Then you can say goodnight.”
Plaatjes
Iemand die de opkomst van de Shkval van nabij heeft meegemaakt is David Miller, oud-medewerker van Jane's International Defense Review. „De Russen kwamen voor het eerst met de Shkval naar buiten in 1994, tijdens een wapenbeurs in Griekenland”, vertelt hij vanuit zijn woonplaats Londen. „Ik was daar en kreeg slechts plaatjes van het projectiel te zien. Ze hadden het over een onderzeeraket die een snelheid van 360 kilometer per uur kon ontwikkelen. Voor een projectiel onder water was zoiets volstrekt on-voor-stel-baar.
Vorig jaar kwam men op de wapenbeurs in Abu Dhabi onverbloemd met de Shkval naar buiten, en kon iedereen het weten: de Russen hebben als eersten een supercavitatietorpedo in gebruik. Volgens waarnemers hebben inmiddels alle Russische duikboten dergelijke torpedo's aan boord.”
Toch is Miller er niet van overtuigd dat de Koersk door de raketbrandstof van een Shkval-torpedo is verwoest. „Torpedo's worden ook aangedreven met het uiterst ontvlambare waterstofperoxide (H2O2). In de Tweede Wereldoorlog ontwikkelde een zekere dr. Walter voor de nazi's torpedo's die hiermee werden voortgestuwd. Maar die waren daardoor gevaarlijker voor de eigen bemanning dan voor de vijand.”
Supersonische kogels
Aan Amerikaanse kant heeft men wat supercavitatie betreft ook niet stilgezeten. Sterker: de Amerikanen bezitten weliswaar nog geen supersnelle torpedo's (de snelste zijn die uit de Seawolf-klasse, met 80 kilometer per uur), ze hebben wél het 'snelheidsrecord onder water' op hun naam. In 1997 meldde het Naval Undersea Warfare Center (NUWC) op Rhode Island dat een groep wetenschappers een kogel onder water had afgevuurd die de geluidsbarrière had doorbroken. In lucht is de geluidssnelheid 'maar' 340 meter per seconde maar in water 1500 meter per seconde, oftewel 5400 kilometer per uur.
„Nu we weten”, aldus een enthousiast NUCW, „hoe we projectielen onder water supersonische snelheid kunnen geven, opent zich een scala van mogelijkheden voor de onderzeewapens van de toekomst.”
Drie jaar later reageert NUCW-woordvoerder Gary Steigerwald minder uitbundig als ik hem vraag hoe ver de Amerikaanse marine is met de toepassing van supercavitatie. „We zitten nog helemaal in die experimenteerfase”, zegt hij, „en hebben nog niets besloten over hoe we het gaan toepassen.” Van een of ander budget voor de ontwikkeling van een bepaald wapen is nog geen sprake. „Er kleven zo veel problemen aan de toepassing ervan dat we nog niet zijn uitgeëxperimenteerd.”
Mijnen ruimen
Enige nuancering verdient zijn opmerking wél, want volgens Miller experimenteert de Amerikaanse marine al enkele jaren met Ramics (Rapid Airborne Mine Clearance System), waarbij vanuit een helikopter boven zee mijnen op de zeebodem onschadelijk worden gemaakt.
Afgevuurd van een hoogte van 350 meter zouden gewone 'kogels' in het water al snel zijn uitgerangeerd, maar supercavitatiekogels houden nog voldoende snelheid om onder de zeespiegel verder naar beneden te suizen en ze bezitten ook dán nog voldoende kinetische energie om de mijn binnen te dringen en tot ontploffing te brengen.
Ook in het standaardwerk over ”Technology for the United States Navy and Marine Corps 2000-2035” wordt het ontwikkelen van supercavitatieprojectielen als een van de veelbelovende ”MCM-capabilities” (maatregelen tegen mijnen) vermeld.
Concorde
Supersnelle onderwaterkogels, dito torpedo's. Wat kan er dankzij supercavitatie nog meer onder water 'vliegen'? Duikboten misschien? Wordt het ooit mogelijk supersonisch onder water te reizen? Nu de Concorde in de lucht heeft afgedaan, lijkt een alternatieve Concorde onder water een aanlokkelijk alternatief. Met een snelheid van 2,5 kilometer per seconde reis je ruim binnen een uur van New York naar Londen, spiegelt New Scientist voor.
Maar is het ook mógelijk? Zeker wel! De principes van supercavitatie liggen helder op tafel en de mogelijkheden zijn bekend. Maar we weten ook de voorwaarden. En die zijn hoog, zeker als het lange reizen met bemande onderzeeërs betreft. Als het er al ooit van komt, zal het daarom nog wel een flinke tijd duren voor de eerste bemande Concorde-duikboot van start gaat.
Het wemelend gedierte in de oceanen –walvissen en andere zwaarlijvige beesten voorop– hoeft zich voorlopig nog geen zorgen te maken.
Superluchtbel
Bemande supersonische onderzeeër stuit voorlopig op problemen
New Scientist (juli 2000) noemt supercavitatie als mogelijkheid voor supersonische bemande onderzeeërs:
Het Amerikaanse Naval Undersea Warfare Center doet onderzoek aan supercavitatie voor militaire toepassingen:
Beschrijving van het experiment met een kogel die onder water 1500 meter per seconde aflegt:
Document Amerikaanse marine over toekomstige technologie:
Ook China bezit een supercavitatiewapen:
Onderzoek aan cavitatie bij propellers, door het California Institute of Technology:
Nederlands maritiem onderzoek:
Relevante websites:
www.newscientist.com
www.nuws.navy.mil
www.mediacen.navy.mil
www.nas.edu
www.worldnetdaily.com
www.its.caltech.edu
www.marin.nl
