Opi tuntemaan ampumatarvikkeet, osa 1

Sidewinderin tarina alkaa toisen maailmansodan savuavien raunioiden keskeltä – kirjaimellisesti. Länsiliittoutuneiden valtavat, tuhannen pommittajan lautat murskasivat Saksan kaupunkeja, eivätkä ilmatorjunta tai torjuntahävittäjät millään kyenneet torjumaan niin massiivisia saturaatiohyökkäyksiä, jotka käytännössä täyttivät taivaan pommikoneilla. Lisäksi torjuntahävittäjien työtä häiritsi pommikoneiden konekivääriampumoiden kiihkeä torjuntatuli, sekä erityisesti yhä enenevissä määrin pommittajalauttoja saattavat pitkän matkan hävittäjät. Raskaat pommikoneet myös olivat sitkeitä lintuja: niiden havaittiin kestävän keskimäärin 15...20 osumaa 20 mm tykeistä, mutta vain neljä osumaa 30 mm tykeistä. Syykin oli jokseenkin selvä: 20 mm MG151/20:n 92-grammaisessa ammuksessa oli 18 g lataus pentriittiä (PETN, C₅H₈N₄O₁₂), mutta 30 mm MK108:n 330-grammaisessa ammuksessa 85 grammaa heksogeenia [RDX, (CH₂N₂O₂)₃]. 4,7-kertainen lataus käytännössä yhtä tehokasta räjähdysainetta tarkoitti melkein viisinkertaista räjähdysenergiaa [pentriitin TNT-ekvivalenttiluku on 1,66, eli 1 kg pentriittiä vastaa teholtaan 1,66 kg trinitrotolueenia C₆H₂(NO₂)₃CH₃. Vastaavasti RDX:n TNT-ekvivalenttiluku on 1,60]. 30 mm tykeillä saatiin siis lyhyelläkin ryöpyllä tehokkaita osumia, mutta MK108: lla oli sen esisytytteisen massasulkumekanismin (avoimelta lukolta ampuvan tykin nallipiikki toimii lukon liikkuessa vielä eteenpäin, joten ammuksen inertiaa vastustaa lukon lepomassan ohella myös lukon eteenpäin suuntautuva liikemäärä: näin voitiin tehdä kevyt ja nopeasti ampuva tykki, mutta muiden massasulkuisten aseiden tapaan lukon massa rajoitti ruutimäärää) sanelemana matala ruutilataus ja täten lähtönopeus, noin 550 m/s. Sillä oli siksi lyhyt kantama ja ilmataistelussa erityisesti haitalliesti kaareva lentorata (1000 metrissä pudotusta oli jo 41 metriä): sillä oli ammuttava vihollista suhteellisen läheltä, tosin lyhytkin ryöppy osumia tarkoitti lähes varmasti kohteen tuhoa.

Johtoajatus oli selvä: ampumalla raskaampia räjähdysainelatauksia kauempaa voitiin pommikoneita torjua niiden omien ampumoiden kantaman ulkopuolelta.

30x90 mmRB ampumatarvike. Kuva: Wikipedia

Yksi keino tähän oli asentaa hävittäjään vielä suurempi tykki, ja saksalaiset asensivatkin mm. Me 410:ään 50 mm panssarintorjuntatykistä muokatun automaattitykin BK 5, mutta tämä ratkaisu osoittautui kömpelöksi. Tykki painoi jo 540 kiloa ja vaati kantajakseen raskaan kaksimoottorisen hävittäjän, joka oli saattohävittäjille paljon alttiimpi kuin yksimoottoriset torjuntahävittäjät kuten Me 109 tai Fw 190. Lisäksi tykillä oli hyvin hidas tulinopeus, noin 40 laukausta minuutissa eli liipasin pohjassa ase ampui puolentoista sekunnin välein, mikä edellytti ohjaajalta hyvin tarkkaa tähtäystä. Ennenkaikkea raskaita hävittäjiä ei ollut toivoakaan rakentaa riittävällä volyymillä tuhoamaan valtavia pommittajalauttoja.

Saksalaiset olivat kuitenkin kehittäneet erilaisia rakettiaseita vaihtelevalla tempolla, joten seuraava askel oli selvä: 55 mm siivekevakautettu pienoisraketti R4M. Raketit tarvitsivat raskaiden tykkien sijaan vain kevyet laukaisukiskot tai –putket, mutta koska niiden ei tarvinnut kestää tykin traumaattista lähtökiihdytystä, raketin runkoputki voitiin tehdä hyvin ohueksi – 0,8 mm ohueksi. Näin koko putken sisätila jäi ontoksi, joten putken kärki voitiin täyttää 520 g latauksella heksogeenia, mikä vastasi yli kuutta 30 mm ammusta. Samasta syystä tosin raketit jouduttiin vakauttamaan jousiviritteisillä siivekkeillä, eikä niiden tarkkuus mitenkään vastannut rihlattuja tykkejä. Tätä voitiin tosin kompensoida ampumalla raketit ryöppynä, sillä ne voitiin ampua melkeinpä toisistaan riippumatta, mikä loi peittävän rakettimaton. 3,2 kg rakettien kantama oli 1000 metriä, eli juuri ja juuri pommikoneiden .50 BMG konekiväärien tehollisen kantaman ulkopuolella (suuri ja hidas pommikone on paljon parempi maali kuin sitä ampuva pieni ja ketterä hävittäjä, erityisesti sivusektorista, ja näin hävittäjät kykenevät ampumaan pommikoneita tehollisesti paljon kauempaa) ja niiden lentoradan havaittiin olevan käytännössä samanlainen MK108-tykkien 30x90 mm ampumatarvikkeiden kanssa (R4M:n lähtönopeus oli noin 525 m/s), joten hävittäjät kykenivät käyttämään samaa tähtäintä molempien ampumiseen – tosin vain raskaat kaksimoottoriset hävittäjät jaksoivat kantaa molempia yhtäaikaa.

Me 262. Siipien alla R4M-raketit. Kuva: Wikipedia

R4M:llä ehdittiin varustaa vain suhteellisen pieni määrä hävittäjiä sodan loppuvaiheessa 1944-45, Luftwaffen ollessa jo lähes tyystin lyöty kanveesiin. Nämä raketit ammuttiin kuitenkin yleensä ensimmäisestä taistelukäyttöön päässeestä suihkuhävittäjästä, kaksimoottorisesta Me 262:sta, mitä vastaan amerikkalaisten saattohävittäjillä oli muutenkin täysi työ suuresta ylivoimastaan huolimatta. Taivaiden hai oli yhdelläkin moottorilla nopeampi kuin potkurivetoiset hävittäjät, joten liittoutuneet pyrkivät torjumaan merkittävän uhan päivystämällä oletettujen lentotukikohtien yllä, ja ampumalla Me 262:t alas niiden noustessa tai laskeutuessa, kun ne ylipäätään voitiin saada kiinni. Sota Euroopassa päättyi aikanaan, 5. toukokuuta kukon vuonna 1945, mutta rakettien tarina oli vasta alkanut. Siksi amerikkalaiset, britit ja neuvostoliittolaiset kahmivat Saksasta mukaansa kaiken mitä vain käsiinsä saivat, sillä saksalaisilla oli yliote monella rakettitutkimuksen sektorilla.

Saksalaiset eivät olleet kehitelleet rakettiasetta pelkästään tykkiä korvaavana tyhmänä projektiilina. He olivat kehittäneet useita erilaisia täsmäaseita, kuten ilmatorjuntaohjus Wasserfall, radiokauko-ohjauksella tähdätty meritorjuntaohjus Henschel Hs 293 tai radio-ohjattu liitopommi Fritz X. Näiden ohella Saksassa oltiin kehitetty radionavigointilaitteita (mm. Lorenz, X-Gerät, Wotan) sekä lukuisia tutkalaitteita sekä pimeänäkölaitteita. Eräs tutkimushaara oli infrapunahavaintolaitteet sekä infrapunalla toimiva herätesytytin.

KÄÄRMEIDEN HISTORIAA

Se oli kylmä päivä Britanniassa, 11. helmikuuta apinan vuonna 1800. Britanniansaksalainen tähtitieteilijä Sir William Herschel tarkkaili auringonvaloa eriväristen suodattimien läpi, ja mittasi kunkin värin lämpötilan. Hämmästyksekseen hän havaitsi lämpötilan muuttuvan värin mukana. Herschel päätteli eri värien todella olevan erilämpöisiä, ja suunnitteli kokeen todistaakseen tämän hypoteesin: hän asetti kolme lämpömittaria tummennettujen lasikupujen alle (tumman massan tiedettiin imevän lämpösäteilyä parhaiten) ja asetti yhden niistä valoa taajuuskaistohin – siis väreihin – taittavan prisman taakse, kahden muun toimiessa vertailuryhmänä. Herschel mittasi kunkin värin lämpötilan, ja todella näki niiden kaikkien valon nostavan lämpömittarin korkeampaan lukemaan kuin vertailumittareiden. Lämpötila nousi säännönmukaisesti, kun hän muutti lämpömittarin saamaa valoa aina violetista punaiseen. Herschel päätti vielä kokeilla siirtää mittaria vielä punaisesta aallonpituudesta pidemmälle. Hänen hämmästyksekseen mittari näytti vielä korkeampaa lukemaa. Herschel oli havainnut infrapunasäteilyn. Se oli ensimmäinen säteilyn laji, jonka ihminen havaitsi näkyvän valon lisäksi: fotonien 0,75 nm....1000 µm eli 214...20 THz taajuusalueen.

Sähkömagneettisen säteilyn spektri. Kuva: Wikipedia

Fyysikot eivät tosin aluksi ymmärtäneet tätä, vaan pitivät näkyvää valoa ja kalorisäteilyä eli infrapunaa kahtena toisistaan riippumattomana ilmiönä. Saksalainen fyysikko Thomas Seebeck kytki käärmeen vuonna 1821 kaksi eri metallia suljettuun virtapiiriin, ja mittasi piirinsä sähkövirran muuttaen vuorotellen metallien lämpötiloja. Siihen syntyi sähkövirta: Seebeck oli havainnut lämpösähköisen ilmiön, kahden eri materiaalin liitoskohdassa lämpötilaeron vaikutuksesta syntyvän jännite-eron ja sen luoman sähkövirran. Lämpöenergiaa toisin sanoen muuttui sähköksi, eli energioilla oli yhteys. Ilmiöön nojaava Seebeck-elementti eli lämpösähköinen generaattori koostuu kahdesta puolijohdekiteestä (usein pii-germaniumseosta), joista negatiivinen on seostettu fosforilla, mikä luo siihen ylimäärän elektroneja, ja positiivinen taas boorilla, mikä luo tähän kiteeseen vastaavasti ylimäärän elektroniaukkoja. Elementin toisessa päässä navat on kytketty toisiinsa puolijohdeankkurilla (yleensä pii-molybdeeniseosta) joka kytkee ne termisesti muttei sähköisesti yhteen. Tämä pää kytketään lämmönlähteeseen, jolloin lämpöenergia lisää sekä atomien että elektronien liike-energiaa ja saa ne hyppäämään liikkeelle kohti positiivista paria. Näin syntyy sähkövirta, joka voidaan johtaa elementin kylmään pään navoista kuormalle kuten akusta.

Tiikerin vuonna 1830 italialainen fyysikko Macedonio Melloni keksi kytkeä useita vismutti-kupari-pareja sarjaan. Tämä termoelementtisarja nosti lämpösähköisen ilmiön jännitettä ja siten havaittavuutta selvästi, ja samalla säteilylämpömittarien tarkkuuden yli 40-kertaiseksi: se kykeni havaitsemaan ruumiinlämmön 10 metrin päästä. Tämä menetelmä oli merkittävin infrapunasäteilyn mittari seuraavan puoli vuosisataa.

Englantilainen sähköinsinööri Willoughby Smith oli havainnut seleenin olevan muutoin toimiva eriste, mutta jostain syystä sen eristävyys – siis sähkönjohtavuus, tai oikeammin sen puute – muuttui auringonvalon vaikutuksesta. Tämä johtui siitä, että tiheimmässä faasissaan, asymmetrisessä heksagonisessa kidehilassa, harmaa seleeni on fotosensitiivinen puolijohde. Smith ei tiennyt julkaistessaan artikkelin asiasta kukon vuonna 1873 havainneensa valojohtavuuden: fotonien pommittaessa puolijohdetta, näiden atomien vapaiden elektronien ja elektroniaukkojen määrä kasvaa, mikä helpottaa elektronien liikettä ja täten parantaa sähkönjohtavuutta eli laskee väliaineen resistanssia.

1880 seurasi lohikäärmeen vuosi, ja yhdysvaltalaisen fyysikko Samuel Langleyn keksimä bolometri. Siinä on kaksi ohutta platinanauhaa kytketty Wheatstonen sillan kahdeksi haaraksi (Whatstonen silta on timanttikytkentä, jossa on kolme tunnettua vastusta ja yksi – mitattava – tuntematon. Kirchoffin lain mukaan jokaiseen liitokseen saapuvien ja poistuvien virtojen summa on sama, ja Ohmin lain mukaan U = R*I , joten kytkemällä galvanometri eli jännitemittari timanttikytkennän poikki voidaan tuntematon vastus mitata säätämällä yhtä tunnetuista vastuksista pisteeseen, jossa jännite laskee nollaan). Langley kehitti bolometriään seuraavat 20 vuotta, jolloin sen herkkyys kykeni havaitsemaan naudan 400 metrin etäisyydeltä.

Wheatstonen silta. Kuva: Wikipedia

Porsaan vuonna 1887 saksalainen fyysikko Heinrich Hertz tutki kipinävälin käyttäytymistä kahden sähköisesti varatun levyn välillä, ja pimensi laitteensa laatikolla nähdäkseen kipinän paremmin. Kävikin päinvastoin, hän ei enää nähnyt kipinää lainkaan. Vika ei ollut ilmiön näkyvyydessä, vaan olosuhteissa: elektronien kiihottamisen lisäksi fotonit voivat absorboitua niihin luovuttaen elektroneille niin paljon energiaa, että ne saavat ne irtoamaan kuoreltaan. Lepomassaton fotoni katoaa tällöin kokonaan, ja sen liike-energia muuttuu elektronin liike-energiaksi.

Sitten koitti suuri maailmanpalo, ja maanosia maalattiin uudelleen verellä ja raudalla. Yhdysvaltalainen kemisti Theodore Case tutki valosähköistä ilmiötä edelleen käärmeen vuonna 1917. Hän havaitsi talliumsulfidin Tl₂S olevan valojohtava, muttei näkyvän valon, vaan infrapunan aallonpituuuksilla. Hänen ja USA:n asevoimien ensimmäinen ajatus oli käyttää ilmiötä viestivalonheittimenä, jota vihollinen ei voisi havaita. Case rakensi puolitoistametrisen infrapunavalonheittimen lähettimeksi, ja 60-senttisen peilin kohdistamaan säteilyn vastaanottimeen, talliumsulfidielementtiin peilin polttopisteessä. Elementti oli kytketty hehkulamppuun, joka syttyi kun infrapunavalonheittimen valo heijastui elementtiin, luoden näin sähkövirran. Case oli luonut ensimmäisen infrapunavalokennon.

Laite osoittautui kuitenkin pettymykseksi. Viestikokeet 29 kilometrin etäisyydeltä osoittautuivat erittäin vaikeiksi: laitteiston resistanssi oli epävakaata, ja ilmakehässä liikaa infrapunakohinaa, joten tulokset olivat epäluotettavia ja laite hylättiin.

Lohikäärmeen vuoteen 1940 mennessä valoherkkä katodiputki oli pitkälti syrjäyttänyt valosähköiset komponentit. Se käytti valosähköistä ilmiötä: fotokatodin vastaanottamat fotonit irrottivat elektroneja, jotka kulkivat anodilleen, luoden näin sähkövirran. Valokatodin – eli eräänlaisen valoherkän elektroniputken – tehokkuus oli noin kaksi magnitudia aiempia komponentteja suurempi, mutta sen taajuusalue kapea, ja riippui katodin materiaalista. Japanilaiset havaitsivat 1940, että hopeoksidilla pinnoitettu cesiumkatodi oli hyvin herkkä 0,3...1,2 µm aallonpituuskaistalla, eli kattoi taajuusalueen pitkästä ultraviolettivalosta näkyvän valon läpi lähi-infrapuna-alueelle (Near Infrared, NIR). Yhdysvalloissa Radio Corporation of America (RCA) kytki näihin putkiin fluoresoivan kalvon, ja syntyi NIR-valonvahvistin. RCA 1P25-valonvahvistimien jakaminen aloitettiin hevosen vuonna 1942, tosin laitteet olivat suuria ja raskaita, ja vaativat infrapunavalonheittimen valaisun jota vahvistaa.

NIR-valonmvahvistimen toimintaperiaate. Kuva: Antoni Rogalski

Saksassa Edgar Kutzscher puolestaan oli apinan vuonna 1932 havainnut Sardinian galenan eli lyijyhohteen sisältämän lyijysulfidin PbS olevan valojohtava 3 µm aallonpituudella. AEG kehitti lohikäärmeen vuonna 1940 lyijysulfidikennoon pohjautuvan IR-valonvahvistimen Spanner-Anlage (”kiristinjärjestelmä”), missä kaksimoottorisen yöhävittäjän nokkaan asennettiin infrapunavalonheitin ja PbS-vastaanottimen vahvistimeksi valomonistin. Laitteen käytännöllinen kantama oli surkea, vain noin 200 metriä, eli ohjaajat näkivät maalinsa jo paljaalla silmällä pimeässäkin. Työn pohjalta kehitettiin StG 44-rynnäkkökivääriin asennettava Zielgerät 1229 Vampir – pimeätähtäin ja ajoneuvoasenteiset FG 1250 sekä ZG 1221. Laitteita käytettiin kohtalaisella menestyksellä joissain Panther G – panssarivaunuissa Ardennien vastahyökkäyksessä joulukuussa apinan vuonna 1944, mutta saksalaisetkin havaitsivat raskaan ja kömpelön kivääriasenteisen tähtäimen, jonka tehollinen kantama oli alle 100 metriä, jokseenkin epätyydyttäväksi.

ZG 1229. Kuva: Small Arms Review

Saksalaiset havaitsivat pian infrapunasäteilyn passiivisen havainnoinnin selvästi tehokkaammaksi kuin aktiivisen, jossa maali valaistaan infrapunavalonheittimellä ja havainnoidaan sen takaisinheijastusta. He tarkkailivat pommikoneita kummallakin menetelmällä, ja pommikoneen moottorien itsensä lähettämän 0,8...3,5 µm taajuusalueen säteilyn olevan 10 kilometrin etäisyydellä 1000...10 000 kertaa voimakkaampaa, kuin IR-valonheittimen takaisinheijastus. Merkittävimmät IR-lähteet olivat moottorien kuumat osat, erityisesti pakoputket, sekä näitä kuumentava pakokaasu. Edgar Kutzscher ja tri Plymeyer mittasivat pakokaasujen infrapunasäteilyn spektrin poikkeavan selvästi kuumista pakoputkista, joiden säteily noudatti harmaan kappaleen spektriä: pakokaasuissa oli selvät ylä- ja alapiikit, minkä todennäköinen syy oli hiilidioksidin CO₂ ja veden H₂0 liukeneminen ilmaan. Spektrin yläpiikki oli 4,5 µm, ja he havaitsivat infrapunan myös läpäisevän ilmaa näkyvää valoa paremmin – tosin näkyvän valon lailla käytänöllinen spektri myös infrapunalle oli kapea. Vaikka infrapunataajuudet läpäisivät myös pilviä ja sumua näkyvää valoa paremmin, oli näissä oloissa säteilyn vaimeneminen hyvin voimakasta. Nämä havainnot pakottivat kehittämään laitteen, joka olisi herkkä juuri tietylle, kapealle säteilyn taajuuskaistalle, ja joka olisi riittävän pieni ollakseen käytännöllinen.

Bolometri tai lämpösähköiseen ilmiöön perustuva sarjaankytketty lämpöpari eivät käyneet tehtävään: ne mittasivat vastaanottamansa lämpösäteilyn voimakkuutta, eivät taajuutta. Mutta lyijysulfidikennon taajuuskaista oli juuri oikeassa paikassa. Kutzscher ryhmineen ymmärsi, ettei heidän infrapunakennossaan ollut sinänsä vikaa, vaan maalin valaisutavassa, mutta heidän piti herkistää kennoaan. Luonnollinen ratkaisu lisätä kontrastia on lisätä lämpötilaeroa, ja koska vihollisen pakoputkia ei voitu säätää kuumemmiksi, tuli heidän jäähdyttää kennoaan. Jäähdytykseen käytettiin aluksi nesteytetyn ilman ja hieman myöhemmin hiilihappojään eli kiinteytetyn hiilidioksidin höyrystymistä, mikä nosti kennon herkkyyttä 10...20 –kertaiseksi.

Kutzscher ryhmineen kehitti myös kennolle soveltuvia linssejä, ja Zeiss-yhtiön lasityyppi KRS 5 osoittautui erinomaiseksi. Talliumjodidin TlI ja talliumbromidin TlBr seos ei absorboinut lähi-infrapunasäteilyä käytännössä lainkaan. Sen taitekerroin tosin oli korkea, mikä johti heijastushäviöihin, mutta tälle kehitettiin nopeasti ratkaisuiksi heijastustaestävä pinnoite.

Kutzscherin ryhmän IR-valokennon Cassegrain-linssi. Kuva: Kutzscher et al.

Kutzscherin ajatus oli edellä aikaansa. Infrapunavalonvahvistimen, nyt passiivisen, kantaman merkittävän kasvattamisen lisäksi samanlaisella laitteella voitaisiin ohjata itse ohjusta. Tämä oli radikaalia, sillä ohjus jo itsessään oli toisen suuren maailmanpalon aikana ultramodernia ächnologiaa. Niitä ohjattiin kauko-ohjauksella (vaikka tosin saksalaisten G7es ”Zaunkönig” ja amerikkalaisten Mark 28 sekä Mark 24 FIDO – torpedot olivat autonomisesti akustiseen herätteeseen hakeutuvia), joten itsestään kohteeseen hakeutuva ohjus oli melkeinpä tieteiskirjallisuutta. Eikä Kutzscher tyytynyt tähän, sillä hänen suunnittelemansa ohjus, kerran kohteensa havaittuaan, ei kaivannut enää hävittäjälentäjältä mitään toimia, kuten maalin valaisua tai pitämistä tähtäimessä – tämä oli vapaa irtautumaan heti ohjuksen ammuttuaan. Kutzscherin visio tunnetaan nykyaikana termillä fire and forget, eli ammu ja unohda.

Kutzscherin ohjausjärjestelmä oli yksinkertainen. Parhaaksi tavaksi katsottiin tarkkailla eli skannata taivasta kapeana keilana, sillä tämä sulki pois suuren määrän kohinaa ja mahdollisti pienen valokennon – josta siis voitiin tehdä herkempi – käytön, ja tarkkuus oli väistämättä parempi. Puoliympyrän muotoinen peitelevy pyöri vakionopeudella IR-kennon edessä, ja siihen oli kytketty kaksi kommutaattoria eli virrankääntäjää. Peitelevyn pyöriessä vakionopeudella ja kattaessa 180 ° sektorin, syntyi IR-kennossa vahvistimelle vaihtovirtasignaali A maalin lämpösäteilyn vuorotellen laskien resistanssia ja vuorotellen sen noustessa maalin ollessa peitossa. Ensimmäinen kommutaattori oli kytketty kääntämään oma signaalinsa B aina positiiviseksi signaalin A saavuttaessa nollan, mistä syntyi puolipalloaaltoa. Toinen kommutaattori toimi samoin, mutta neljännestahdin viiveellä, mistä syntyi signaali C. Kumpaankin kommutaattoriin on kytketty tasavirtarele, ja kommutaattorin kytkemä tasavirtakomponentti joko näyttää heijastusta näytöllä tai aktivoi kytkimen.

Kuva: Kutzscer et al

Kuvassa 10 maali on tähtäinlinjan yläpuolella, mutta muutoin suoraan edessä. Y-akselia ohjaava B-signaali pysyy koko ajan positiivisella puolella, C-signaali katkeaa A-signaalin huippuarvojen kohdalla ja sen positiivisen ja negatiivisen puolen summa on nolla. Tämä on ohjauskäsky yhdellä akselila, maali on yläpuolella.

Kuvassa 11 maali on sekä yläpuolella että oikealla. IR-kenno saa lämpösäteilyä sejä ylemmän että oikean puolikkaan ollessa valaistuna. B-signaali on kytkeytyneenä positiiviseksi ¾ vaihtovirran jaksonajasta ja X-akselia ohjaava C vastaavasti negatiivisella. Maali on siis sekä ylhäällä että oikealla.

Kuvassa 12 Maali on oikealla, mutta samassa tasossa. B-signaali käyttäytyy samoin, kuin C käyttäytyi kuvassa 10, mutta sen vaihe in ¼ jaksonaikaa edellä: sen postiivisten ja negatiivisten puoliskojen summa on nolla. C-signaali sensijaan käyttäytyy kuten B käyttäytyi kuvassa 10, mutta ¼ jaksonaikaa jäljessä ja vastavaiheessa, eli pysyy koko ajan negatiivisena. Huomaa myös, kuinka signaalin A vaihe muuttuu jokaisessa kuvassa. Positiivisen ja negatiivisen kytkeminen oikeaan tai vasempaan taikka ylös tai alas on lähinnä valintakysymys, mutta tällä suhteellisen yksinkertaisella järjestelyllä saatiin annettua kaksi ohjaustasoa. Kutzscherin ohjuksella oli silmä, eikä se kaivannut ampuvalta koneelta enää mitään irrottuaan ripustimesta.

Mutta sitten saapui toukokuun viides, kukon vuonna 1945. Euroopan tuhonnut hirmuvaltias Adolf Hitler oli paennut vastuuta pistoolin turvin. Saksan joukot antautuivat ehdoitta Lüneburgin nummella länsiliittoutuneille, ja kolme päivää myöhemmin neuvostoliittolaisille Berliinissä. Toinen maailmansota Euroopassa oli päättynyt. 40 miljoonaa ihmistä oli kuollut.

KUUMIEN HIEKKOJEN KOIRAT

Se oli jälleen kuuma vuosi Kaliforniassa, koiran vuosi 1946. Fysiikan tohtori William McLean tutki herätesytyttimiä China Laken varikolla, Kalifornian Raahessa Mojaven autiomaassa. Eräs projekti oli infrapunaherätesytytin. McLean tuli samaan johtopäätökseen kuin Kutzscher muutamaa vuotta aiemmin: jos infrapunaherätteellä voitiin laukausta sytytin, sillä voitaisiin ehkä myös seurata lämpösäteilyä lähettävää maalia ilman, että sitä tarvitsi valaista. USA:ssa erityisesti merivoimat (jonka tutkimuslaitos China Laken varikko on) keskitti huomionsa tutkajärjestelmiin ja tutkahakuisiin ohjuksiin, joten lämpöhakuisia ohjuksia ei virallisesti tutkittu. Varikon tutkimusasemalla (Naval Ordnance Test Station NOTS) vallitsi kuitenkin tietty akateeminen vapaus, joten McLean alkoi kehittää infrapunahakupäätä edelleen herätesytyttimen varjolla, projektina Local Fuze Project 612. Hän oli myös toisessa maailmasodassa tehnyt merkittävää työtä juuri herätesytyttimien parissa, joten merivoimien ampumatarvikevirasto antoi hänelle kohtuullisen vapaat kädet.

IR-valokenno oli suhteellisen pienikokoinen, joten McLean otti tavoitteeksi mahduttaa hakupää 5 tuuman (127 mm) ampumatarvikkeeseen, mikä ei olisi helppo tehtävä, mutta McLeanin visio oli ammu ja unohda –ohjus, joka olisi suhteellisen pieni ja edullinen, eli hävittäjä kykenisi kantamaan useita ohjuksia joita ohjaajat voisivat ampua melko huoletta. Vastaavasti tutkaohjukset, joita parhaillaan kehitettiin, olivat suuria ja raskaita, ja edellyttivät ampuvaa hävittäjää valaisemaan maalia tutkallaan koko ohjuksen lennon ajan. Lisäksi itse tutkalaitteet olivat suuria, raskaita ja kallita, ja vaativat yleensä hävittäjän miehistöksi ohjaajan lisäksi tutkaupseerin operoimaan mutkikasta tutkajärjestelmää. McLeanin ajatuksessa oli siis potentiaalia.

William McLean. Kuva: Don Holloway

Ajatuksessa oli pian potentiaalia enemmänkin: saksalaisten infrapunajärjestelmien tutkimustyön ~~lihakset~~ tulokset. McLean ryhmineen hieroi Kutzscherin ohjausjärjestelmää hienostuneemmaksi ja pienemmäksi seuraavat neljä vuotta. Myös peitelevyjärjestelmä muutettiin (niin ikään saksalaisen Enzian-ohjusprototyypin Madrid-järjestelmän mukaiseksi) pyöriväksi puoliparaabelipeiliksi, jonka eteen lyijysulfidikenno asetettiin. Kun peilin pitkä sivu, ohjuksen kallistusakseli ja maali olivat linjassa, peili heijasti maalin lämpösäteilun PbS-kennoon. Kääntymis- ja nyökkäämisakselien suunta pääteltiin siitä, miten kaukaa peilin keskilinjasta heijastus tuli: koska paraabelipeili pyöri kiinteän akselin ympäri, sen lineaarinopeus oli reunoilla suurempi, kuin keskilinjalla. Täten kaukaa keskilinjasta saapuva heijastus näkyi IR-kennossa lyhyemmän aikaa, ja heijastusajasta voitiin arvioida kulma, missä säteily tuli.

McLeanin ohjuksen ohjauslogiikkaa muutettiin myös merkittävästi. Siinä missä aiemmat infrapunaohjukset pyrkivät hakemaan infrapunalähteen suoraan ohjuksen eteen ja näin seuraamaan maaliaan suoraviivaisesti sen perässä, McLeanin järjestelmä pyrki pitämään maalin kiinteässä kulmassa ohjukseen nähden: mikäli kahden peilin kierroksen välillä maali pysyi 5° ikkunassa, ei ohjainpintojen asentoja muutettu. Kaksi ajoneuvoa ovat nimittäin väistämättä törmäyskurssilla, mikäli niiden etäisyys laskee mutta niiden suora näköyhteys pysyy muuttumattomana. Pitämällä maali kiinteässä suuntimassa ohjuksen rata on lyhyempi, kuin jos se pyrkisi liikkuvan maalin taakse ja seuraamaan sitä. Eräänlainen analogia on lentävää lintua ampuvan metsästäjän tähtäinlinjaansa ottama ennakko: koska lentävä lintu ehtii liikkua ajassa, mikä hauleilta menee saavuttaa se, on metsästäjän ammuttava pisteeseen, johon lintu on lentämässä laukaisuhetkellä. Vastaavasti kiinteän suuntiman maaliinsa pitävä ohjus liikkuu maalinsa kanssa samaan pääsuuntaan.

Suhteellinen, ts. kiinteän lähetymiskulman lentorata. Kuva: Wikipedia

Lisäksi menetelmä oli suhteellisen yksinkertainen toteuttaa: ohjuksen hakupään tuli vain pitää suuntimansa lämmönlähteeseen. Hävittäjien tykkien automaattiset ennakonlaskimet vaativat suihkuhävittäjien aikakaudella radioetäisyysmittarin eli pienoistutkan selvittääkseen etäisyyden maaliinsa, ja gyroskoopit mittaamaan sekä ampuvan koneen orientaatiota eli liikesuuntaa että maapallon gravitaation suuntaa ampumishetkellä, ja laskemaan näin ammusten paraabelilentoradan ja heijastamaan sen tähtäyspisteenä ohjaajan tähtäimeen.

Tällä menetelmällä on ohjuksen kuitenkin pysyttävä kallistusakselinsa ympäri liikkumatta. Pienikin kallistuma sekoittaisi vakionopeudella pyörivän leilin heijastuksiin perustuvan hakeutumisen, ellei ohjausjärjestelmälle annettaisi referenssiksi planeetan vetovoiman suuntimaa ja verrattaisi heijastumien muutoksia siihen. Tämä vaatisi vähintään gyroskooppia ja tekisi hakupäästä paljon monimutkaisemman, suuremman ja kalliimman.

Rolleronit. Kuva: Wikipedia

Ratkaisu oli yhtä yksinkertainen, kuin hakupää itse: ohjuksen neljän pyrstösiivekkeen päihin asennettiin vapaasti pyörivät pienet siipirattaat, rolleronit, jotka pyörivät niihin osuvan ilmavirran vaikutuksesta jopa 100 000 kierroksen minuuttivauhtia. Tämä oli merkittävän hyrrävoiman, joka pyrki vastustamaan akselinsa asentoon kohtistuvia muutoksia. Kun hyrrä oli jokaisen siivekkeen päässä, hyrrävoimien summa esti ohjuksen kiertymisen.

Ajatus alkoi olla kypsä. McLean antoi luomukselleen tiikerin vuonna 1950 nimen Sidewinder, Mojaven aavikolla elävän sarvikalkkarokäärmeen (Crotalus cerastes) mukaan, jolla on infrapuna-aisti. Se myös liikkuu kuumalla hiekalla kylki edellä luikerrellen, mistä tavasta käärme on saanut englanninkielisen nimensä sidewinder rattlesnake (sidewinding tarkoittaa sivuttain kulkevaa).

Sarvikalkkarokäärme Crotalus cerastes. Kuva: Wikipedia

Sidewinder esiteltiin ampumatarvikeviraston apulaispäällikölle, amiraali William Parsonsille jäniksen vuonna 1951. Parsons (joka oli toiminut Enola Gayn asemestaina) oli ollut mukana kehittämässä VT-herätesytintä toisessa maailmasodassa, ymmärsi projektin tärkeyden välittömästi ja myönsi McLeanin työlle rahoituksen. Lohikäärmeen vuonna 1952 Sidewinder-projekti irrotettiin tykkänään omaksi, itsenäiseksi projektikseen. Nimi Sidewinder 1 hyväksyttiin osaksi intendentuuritunnusta XAAM-N-7. Ensimmäinen Sidewinder 1 ammuttiin 3. syyskuuta 1952.

Eräs Sidewindereita koeampuneista ohjaajista oli Wally Schirra, Korean sodan veteraani (kaksi ilmavoittoa) ja tuleva NASA:n Mercury-astronautti. Korean sodan jälkeen hänet siirrettiin koelentäjäksi China Lakeen, ja ajalle tyypillisesti poltti vielä tupakkaa, ja saapui varikkohalliin savuke kädessään. Siellä hän näki ensi kertaa Sidewinderin: ”...niillä China Laken valopäillä oli kuin suuri tekosilmä siellä hallissa. Minulla oli savuke kädessäni kun kuljin hallin poikki, ja se silmä seurasi minua”. Seuraavien kuukausien aikana Schirrasta tuli ensimmäinen Sidewinderin ilmassa ampunut lentäjä. 11. syyskuuta käärmeen vuonna 1953 Sidewinder 1 ampui ensimmäistä kertaa alas lentävän maalilennokin.

Kuva: Maps Air Museum

Yhdysvaltain merivoimat oli vaikuttunut, ja tilasi 240 ohjusta, versiota AAM-N-7 Sidewinder IA.

Ilmavoimat ei ollut yhtä innostunut. Hughes-yhtiö kehitti USAF:lle vastaavaa Falcon-ohjusta, eivätkä maavoimilta perityt arvovaltakiistat merivoimien kanssa ainakaan helpottaneet ilmavoimien separoituessa maavoimista omaksi puolustushaarakseen porsaan vuonna 1947. Ilmavoimissakin oli kuitenkin Sidewinderistä kiinnostuneita upseereita, joten ilmavoimat järjesti koeammuntakilpailun kesäkuussa vuohen vuonna 1955.

Falcon-ryhmä saapui koeammuntapaikalleen mukanaan kuorma-autotolkulla kalustoa sekä 8 teknikkoa virittämään laitteistoa käyttökuntoon. Sidewindereitä kuljettaneesta autosta nousi yksi teknikko, jolla oli taskulamppu, jolla hän tarkasti IR-hakupäiden toiminnan, sekä laatikollinen suklaapatukoita viihdykkeekseen.

Sarvikalkkarokäärmeen Crotalus cerastes kulkutapa, sidewinding. Kuva: Wikipedia

Tulos oli murskaava. Falconeilla oli vaikeuksia lähteä edes kiskoiltaan, kun Sidewinderit tuhosivat lennokin toisensa jälkeen. Tapaus oli ilmavoimille sangen nolo, ja se jatkoi Falcon-projektia vaikka päättikin liittyä Sidewinder-ohjelmaan. Täysin arvovaltakysymys tämä ei ollut, Falcon oli kuitenkin alunperin tarkoitettu tutkahakuiseksi, ja siitä jatkokehitettiin suurempia malleja pommikoneiden torjuntaan pidemmän kantaman päästä.

Sidewinder kantoi sirpaloituvan 4,5 kg taistelukärjen, jonnka tehollinen toimintaetäisyys oli noin 9 metriä, missä infrapunaherätesytytin laukaisi sen. Jäähdyttämätön lyijysulfidikenno kykeni 11°/s seurantanopeuteen 4° keilana, ja ohjus itse tekemään 12 G kaartoja. Thiokol MK 17 –rakettimoottori paloi 2,2 sekuntia 17 kN työntövoimalla, mikä ampui ohjuksen 1,7 Mach ampuvaa lentokonetta nopeammaksi, ja käyttökelpoinen kantama oli 900 metristä 4800:aan. Tämän kaiken ohjaamiseen tarvittiin 14 elektroniputkea ja 24 liikkuvaa osaa. Koko ohjus painoi 80 kiloa. Palveluskäyttö USA:n merivoimissa alkoi apinan vuonna 1956.

F-104 Starfighter tuhoaa Sidewinderillä QF-80 -lennokin. Kuva: Wikipedia

Aivan ilmaiseksi tämä ei tullut: ohjus saattoi lukittua vain kohteen kuumaan pakovirtaukseen, jonka oli oltava jokseenkin esteettä näkyvissä, eli sen saattoi ampua vain kohteen takaa ja se oli altis ulkopuolisten lämmönlähteiden – kuten Auringon – aiheuttamille häiriöille. Kääntyminen Auringon editse olikin yleinen varsinkin varhaisten infrapunaohjusten väistöliike.

AIM-9B:n hakupää ja linssi. Tämän Schirra näki seuraavan savukettaan. Kuva: Don Holloway

Sidewinder oli silti 1950-luvun puolivälissä suorastaan wunderwaffe, jolla maaleja ja erityisesti pommikoneita voitiin ampua tykkien kantaman ulkopuolelta: 1950-luvun suuret strategiset pommikoneet luottivat pitkälti hävittäjiä merkittävästi suurempaan lakikorkeuteensa, jopa 19 000 metriin, minne harva suihkuhävittäjä kykeni kipuamaan, ja mikäli kykenikin, maalin saavuttaminen oli vaikeaa ja ampuessaan hävittäjät olisivat sakanneet: niistä tulisi omien tykkiensä rekyylin uhreja. Sidewinder kyettiin ampumaan tuhansien metrien päästä, mikä rajoitti pommikoneiden vapaata liikkuvuutta merkittävästi. Samoin se antoi vanhentuvillekin hävittäjätyypeille mahdollisuuksia taistella jotakuinkin tasapäisesti uudempien, nopeampien mallien kanssa. Ja niin tuli pian käymään. Ja pian Sidewinder ei maistanut vain sotaa, vaan verta.

VARJOT TAIWANIN YLLÄ

Kommunismiin taipuvaisille itäisille kansoille tyypilliseen tapaan Kiina koulukiusasi jatkuvasti naapuriaan, Taiwania. 24. elokuuta koiran vuonna 1958 kommunistinen Kiina aloitti mantereelta 13 päivää kestäneen tykistörummutuksen Taiwanille kuuluvalle Kinmenin saarelle aivan mantereen edustalla. Toinen Taiwaninsalmen kriisi oli alkanut. Taiwanin F-86 Sabret olivat jo pitkään päivystäneet jatkuvasti ilmassa Taiwaninsalmen yllä, mutta Kiinan MiG-17:llä oli suurempi lakikorkeus, ja ne kykenivät risteilemään Sabrejen yläpuolella, kaukana näiden .50 konekiväärien kantaman ulkopuolella ja väijymään sopivaa tilaisuutta tehdä edullisesta asemasta korkeus- ja nopeusedun turvin tykkirynnäkkö (heinäkuussa MiGit ampuivat alas yhden Sabren, ja Sabret onnistuivat tuhoamaan yhden MiGin 14. elokuuta).

USA ei katsonut liittolaisensa kiusaamista hyvällä, vaan aloitti operaatio Black Magicin: lennätti Taiwaniin legioonan US Navyn insinöörejä ja mekaanikkoja, sekä Sidewindereitä laukaisulaitteineen. Amerikkalaiset vaivihkaa asensivat laukaisukiskot Sabreihin, sekä johdottivat ne asejärjestelmään. 24. syyskuuta 1958 F-86F Sabret eivät tyytyneetkään odottamaan MiGien iskua, vaan kääntyivät kohti näiden lentäessä takasektoriinsa. Seuraavaa näkyä kiinalaiset MiG-ohjaajat eivät voineet uskoa ja vielä väemmän odottaa. Sabrein siipien alta myskäisi savujuovia, ja seuraavassa hetkessä yksi MiG-17 levisi tulopalloan pitkin maisemaa. Ällistyneet ohjaaja tekivät sen, mitä osasivat eli paiskasivat koneensa suoraan päin Sabreja ja ampuivat tykeillään. Samalla ne saivat yhä lisää nopetta, ja kykenivät irtautumaan sen turvin irtautumaan taistelusta. Taiwanilaiset väittivät ampuneensa päivän aikana alas 4 MiG-17:ää Sidewindereillä ja 6 tykeillä, vähintään yhden MiGin pudotusta Sidewinderillä pidetään yleisesti varmistettuna, useamman todennäköisenä.

Taiwanilainen F-86F Sabre kantaa Sidewindereitä. Kuva: The War Zone

Ilmataistelut Taiwaninsalmen yllä jatkuivat kiivaina seuraavien viikkojen ajan. 28- syyskuuta MiG-17:t tekivät jälleen tykkirynnäkön Sabreja päin, ja nämä kääntyivät perään ampumaan ohjuksensa pakovirtaukseen. Yksi Sidewinder osui, mutta sen sytytin oli viallinen, joten ohjus piti kuuliaisesti suuntimansa kohti maaliaan ja ajoi siihen pahi – jolloin myös iskusytytin osoittautui vialliseksi. Ohjus lävisti MiG-17:n siiven, ja hirtti siihen kiinni. MiG-ohjaaja palasi vapisevin käsin ja kasvot kylmässä hiessä tukikohtaan, toivoen varusvarastolla olevan puhtaita alusvaatteita. Pioneerit irrottivat ohjuksen varovasti MiGistä, ja se lähetettiin Neuvostoliittoon.

Viallinen Sidewinder oli Neuvostoliitolle taivaan mannaa. Homo Sovieticus oli saanut rakennettua vain Kaliningrad K-5 –ohjuksen, oli oli keilaratsastava: se ei seurannut lähettävän hävittäjän tutkan takaisinheijastusta, vaan itse keilaa. Se oli kuin venettä ohjattaisiin ruorimiehen katsoessa taaksepäin, mistä lampulla annettiin tälle ohjeita minne kääntyä. Tällaisen ohjausjärjestelmän tarkkuus laskee sitä mukaa kun kohde lähestyy, sillä tutkan keila levenee, ja ampuvan ohjaajan tuli pitää maali tiukasti tähtäimessään koko ohjuksen lennon ajan. Hän tavallaan käytti tähtäintään ohjuksen kauko-ohjaimena. Tällaisella ohjuksella kyettiin ampumaan lähinnä suuria ja hitaasti liikehtiviä raskaita pommittajia, kaartotaisteluun sen kanssa ei olisi asiaa. Nyt oli kuitenkin tilaisuus saada länsimaiden teknillinen etumatka hetkessä kiinni, ja siihen tartuttiin. Ohjus takaisinmallinettiin eli kopioitiin suurella huolella, ja Vympel K-13: sarjatuotanto alkoi rotan vuonna 1960. Lännessä ohjus tunnettiin NATO-koodilla AA-2 ATOLL.

Kuubalainen MiG-21 kantaa 4:ää Atollia. Kuva: LAAHS

Atoll taas sai maistaa sotaa Lähi-Idän ikuisen sodan hornankattilassa. Neuvostoliitto aseisti Egyptiä moderneilla hävittäjillä, kuten MiG-21F-13:llä ja MiG-21FL:llä, joiden pääase oli K-13. Mutta israelilaiset olivat varautuneet tähän. Elokuun 16. hevosen vuonna 1966 Israelin salainen palvelu Mossad toimeenpani operaatio Timantin. Irakinkrisitittyä hävittäjälentäjää, kapteeni Munir Redfaa, syrijittiin Irakissa: häneen ei luotettu, eikä hän voinut uskontonsa vuoksi edetä urallaan eli käytännössä saada ylennystä, mutta hän palveli edelleen 11. laivueessa, jonka kalustoksi oli päivitetty oli MiG-21. Mossad sai tästä vihiä, ja esitti tarjouksen: Israelin kansalaisuus, miljoonan dollarin palkkio sekä varma työpaikka, jos hän loikkaisi MiG-21:llä Israeliin. Redfa suostui, mutta vaati myös perheensä evakuoimista ennen loikkaustaan, mihin Mossad puolestaan myöntyi. Ja niin eräänä hiljaisena tiistaina, 16. elokuuta 1966, Redfa nousi MiGillään, ja lensi Jordanian rajalle, missä kääntyi ja jatkoi maan yli Israeliin, missä Miraget saattoivat hänet kiitoradalle. Ja niin iipat pääsivät tutustumaan MiG-21:n suorituskykyyn sekä sen K-13 –ohjuksiin.

Heille selvisi nopeasti, että MiG-21 oli nopeampi sekä nousemaan että kiihtymään, ja että Atoll – siis Sidewinder – oli merkittävästi parempi ohjus kuin heidän oma Shafrir-1:nsä. Israelin päähävittäjä Mirage III sensijaan kääntyi tiukemmin ja ylläpiti nopeutta kaarrossa paremmin, ja sen tykeillä oli yli kaksinkertainen ammusmakasiini. Siispä he ottivat Kuuden päivän sodassa vuohen vuonna 1967 taktiikakseen ajaa Miragella suoraan päin MiGejä, kääntyä brutaaliin lähinahisteluun ja taistella tykinkantamalla. Nenänniisto tepsi: Miraget repivat taivaalta 23 MiG-21:tä, joista 22 tykeillä. Tämän hinnaksi iipat maksoivat viisi Miragea, joista kolme ammuttiin alas Atollilla. Miraget johdotettiinkin pian kantamaan Sidewinderiä.

VIETNAM JA KÄÄRMEIDEN SUKUPUU

Jäniksen vuonna 1963 USA:n puolustusministeriö kokosi itsenä ja ryhdistäytyi. Meri- ja ilmavoimien sekavat intendentuurijärjestelmät korvattiin uudella, joka ilma-aluksissa noudatti ilmavoimien järjestelmää, mutta ohjusten kohdalla luotiin tykkänään uusi: merivoimien AAM-N-7 Sidewinder IA:sta ja ilmavoimien GAR-8:stä tuli AIM-9B Sidewinder (Air Intercept Missile), ohjusperheen perusmalli, tunnettu myös nimellä Sidewinder Bravo. Kaikkiaan B-mallia valmistettiin huimat 40 000 ohjusta 1958-1962.

Näihin aikoihin merivoimilta tuli myös tilaus erikoislaatuuisesta versiosta: se halusi puoliaktiivisen tutkaohjatun version Sidewinderista F-8 Crusader-hävittäjille, jotka oli alunperin suunniteltu vain tykkejä kantaviksi päivähävittäjiksi, mutta joille haluttiin lisätä jokasään toimintakyky (pilvinen sää heikensi edelleen kaikkien infrapunalaitteiden toimivuutta merkittävästi) vaikkei niiden tutka kyennyt ohjaamaan suurempaa AIM-7 Sparrow-tutkaohjusta. Tilauksesta tehtiin AIM-9C, joka seurasi Crusaderin AN/APQ-94 -tutkan lähettämän tutkakeilan takaisinheijastusta. Tämä versio ei osoittautunut kovinkaan kyvykkääksi, ja noin 1000 valmistetusta ohjuksesta valtaosa palautettiin tulevina vuosina Motorolan tehtaalle muunnettavaksi tutkantorjuntaohjukseksi AGM-122 Sidearm. Kaikki muut Sidewinderit pidettiin lämpöhakuisina.

Ylhäältä: Sidewider Bravo, Charlie ja Delta. Kuva: Designation-systems

Toinen merivoimien tilaama parannus oli AIM-9D, jossa rakettimoottori oli päivitetty malliin Hercules MK36 sekä hakupäähän lisätty typpijäähdytys, millä saavutettiin jo 18 km kantama sekä 12°/s seurantanopeus. Typpi tuotettiin 6 litran pullosta LAU-7 –laukaisulaitteesta, ja sillä voitiin pitää hakupää kylmänä kaikkiaan 2,5 tuntia. Myös taistelukärki päivitettiin: Continuous rod –tyyppinen taistelukärki koostuu metallitangoista, jotka on päistään nivelöity toisiinsa vuorotellen: yläpäästään vasempaan, alapäästään oikeaan jne. Tangot on asteltu tynnyrimäisesti ontoksi lieriöksi, jonka keskellä on räjähdyspanos. Sen lauetessa tangot leviävät ympäristöön muodostaen raskaiden sirpaleiden yhtäjaksoisen toruksen kehäksi räjähdyksen ympärille, mikä repii metallilinnut riekaleiksi.

Ilmavoimien tilaama jatkokehitysmalli taas oli AIM-9E, jonka hakupäätä jäähdytetiin Peltier-elementillä (takaperin kytketyllä Seebeck-elementillä), mikä antoi rajattoman jäähdytysajan ohjuksen ollessa vielä kiskollaan. Myös ohjaavat etusiivekkeet olivat suuremmat. Noin 5000 ohjusta muunnettiin vuoden vuodesta AIM-9B:stä 1967 alkaen vaihtamalla kärkiosa, mikä oli helppoa – Sidewinder oli alkunalkaen suunniteltu modulaariseksi, mikä helpotti sekä päivittämistä että alikokoonpanojen tuotannon hajauttamista.

Jatkuvatankoinen taistelukärki. Kuva: Wikipedia

Euroopassa taas saksalainen Bodensee Gerätetechnik viritti kukon vuonna 1969 AIM-9B:n hakupäähän hiilidioksidijäähdytyspatruunan, ja korvasi muutamia elektroniputkia transistoreilla. Tätä mallia AIM-9F valmistettiin kaikkiaan 15 000 ohjusta, joista suuri osa oli eurooppalaisten asiakkaiden vanhojen Bravo-mallien päivityksiä

Tässä vaiheessa Vietnamin sota kävi kuumana kuin nuori rakkaus. USAF, US Navy ja USMC takoivat ilmasta Trumanin oppia vietnamilaisten paksuihin kalloihin minkä ehtivät, mutta vastarinta pysyi kiivaana ja sota loputtomana suona. USA liittyi sotaan täysivoimaisen pelurina käärmeen vuonna 1965, mistä eteenpäin USAF:n hävittäjät ampuivat kaikkiaan 175 AIM-9B:tä, saavuttaen niillä 28 ilmavoittoa eli pudotustodennäköisyyden P_k 16 %. Sidewinder Bravo ei enää riittänyt koiratappeluun, ja se korvattiin uudemmilla malleilla apinan vuonna 1968. Myös Sidewinder Echo osoittautui kuitenkin pettymykseksi: 71 laukaisulla saatiin 6 pudotusta, eli pudotustodennäköisyys P_k oli vaatimaton 11,8 %.

Merivoimien AIM-9G, Sidewinder Deltan päivitys, toi jotain uutta, eli ohjuksen alistamisen hävittäjän asejärjestelmälle. SEAM (Sidewinder Extender Acquisition Mode) –tilassa ammuttuna Sidewinder voitiin ampua asejärjestelmän tietojen pohjalta myös suuntaan, minne ohjuksen hakupää ei osoittanut, vaan se sai järjetelmältä tiedot mihin ohjautua ja etsiä maalinsa. Tällaisesta kyvystä käytetään usein termiä off-boresight ja se on usein kytketty kypärätähtäimeen, missä ohjaaja osoittaa maalin katsomalla sitä kohti. Raytheon valmisti 2120 Sidewinder Golfia koiran vuodesta 1970 eteenpäin, ja alkusodan heikosta menestyksestä ryhdistäytyneen US Navyn TOPGUN- koulun käyneet ohjaajat saavuttivat Sidewinder Golfilla pudotustodennköisyyden P_k 46 %.

F-4M Phantom II alistajavarustuksessa. Siipiripustimissa on 4 Sidesinderia, runkoripustimissa 4 Sparrowia sekä keskiripustimessa 20 mm M61 Vulcan- gatlingtykkisäiliö. Kuva: This Day in Aviation

Golfia seurasi Hotel, AIM-9H rotan vuonna 1972. Suurin ero oli putkielektroniikan korvaaminen puolijohteilla, sillä tukialuslaskeutumiset yli 20-tonnisilla F-4 Phantomeilla ovat kuin rakastelua koneteekkarin kanssa: päämäärä on tarkkaan mitattu ja suunniteltu suurella taidolla sekä huolella, mutta itse tapahtuma sisältää lähinnä raakaa voimaa, kumin kirskumista sekä ympäristön inertian määkäisyä. Sidewinderien luotettavuusongelmia oltiin saatu jäljitettyä putkielektroniikan rikkoutumiseen hävittäjien palatessa tukialuksille. Puolijohteet kestävät paljon ronskimpaa käsittelyä, sillä ne ovat melkeinpä yhtäjaksoista massaa, vähemmän hauraita sekä paljon kevyempiä.

Ilmavoimien seuraava versio AIM-9J ei ollut yhtä lupaava. Sen etusiivekkeitä oltiin suurennettu, siivekkeiden aktuaattoreita vahvistettu ja elektroniikka osin päivitetty puolijohdepohjaiseksi, mutta lyhyt sotakokemus heinäkuusta 1972 tammikuun aselepoon härän vuonna 1973 ei osoittanut juurikaan parannusta edeltäjäänsä Sidewinder Echoon nähden. P_k jäi vaatimattomaan 13 %:iin. Pudotustodennäköisyyttä ei voi verrata suoraan ohjusalatyyppien kyvykkyyteen, sillä pitkän sodan edetessä myös vihollisen kalusto ja taktiikka muuttuivat jatkuvasti. Sidewinder Julietista kehitettiin enää vaatimattomasti paranneltu vientimalli AIM-9N sekä laserherätesytyttimellä päivitetty AIM-9P, edelleen vientiin.

Johtopäätös oli selvä. Merivoimat oli kehittänyt kyvykkäämpiä Sidewindereitä, ja osasi myös taktisesti käyttää niitä paremmin, joten yhteistyö oli välttämätöntä. US Navy ja USAF päättivät kehittää seuraavan version Sidewinder Hotelin pohjalta. Seurauksena oli samanlainen kvanttiloikka, kuin itse Sidewinder oli ollut kaksi vuosikymmentä aiemmin.

KAIKKINÄKEVÄ SILMÄ

AIM-9L muutti koiratappelun luonnetta pysyvästi. Hakupää modernisoitiin kokonaan, ja sen pääkomponentti, IR-valokenno, oli nyt indiumantimonidia (InSb) jota jäähdytettiin argonilla. Ohjausjärjestelmä AN/DSQ-29 oli kokonaan uusi, ja käytti täysin puolijohde-elektroniikkaa, samoin herätesytytin oli uusi, lasertoiminen DSU-15/B. Taistelukärjen massa kasvoi 9,4 kiloon, mutta se, mikä teki Sidewinder Limasta vastaansanomattoman murhakullin, oli sen hakupään ALASCA-ominaisuus (All-Aspect-Capability). Indiumantimonidi on herkkä pidemmille eli paremmin läpäiseville aallonpituuksille (4 µm) kuin lyijysulfidi (3 µm), ja lyhyet aallonpituudet nimenomaan suodatettiin linssin filtterillä pois. Ensimmäistä kertaa infrapunaohjus ei ollut rajoitettu hakeutumaan vain kohti maalinsa kuumaa pakovirtausta takaapäin, vaan Sidewinder Liman pystyi ampumaan mistä tahansa kulmasta – seikka, mitä viholliset eivät tienneet Sidewinder Liman astuessa palvelukseen hevosen vuonna 1978.

Sen saivat kokea Gaddafin Libyan Suhoi Su-22 –hävittäjäpommittajien ohjaajat Sidranlahdella. Gaddafi oli kansainvälisen lain vastaisesti julistanut lahden kuuluvan Libyalle, ja USA:n merivoimat lähti FON-tehtävälle (Freedom of Navigation: kansainvälisen merilain mukaisen vapaan kauttakulun varmistaminen kansainvälisillä vesillä). US Navy lähetti kahdelta lentotukialukselta sekä F-4 Phantomeita että F-14 Tomcatejä kohtaamaan ja torjumaan libyalaisten MiG-23- ja Su-22 –sohaisuja. 19. elokuuta kukon vuonna 1981 Suhoit eivät tyytyneet sohaisuun, vaan ampuivat Atoll-ohjuksen (käytännössä Sidewinder Bravo) Tomcateja kohti. Ohjus oli ammuttu etusektorista, joten se väistettiin helposti, ja molemmat Tomcatit vastasivat ampumalla AIM-9L:t. Sidewinderit osuivat, ja molemmat Suhoi-ohjaajat hyppäsivät. Sidewinder Lima oli maistanut sotaa.

Sidewinder Lima (yllä) ja Mike

Etelän risti

Falklandilla Sidewinder Lima niitti julmaa satoa keväällä (tai oikeammin, eteläisellä pallonpuoliskolla oli syksy) koiran vuonna 1982. Argentiinan sotilasjuntta pakeni sisäisiä ongelmiaan, kuten käsistä karannutta inflaatiota ja joukkotyöttömyyttä, keskittämällä huomion ulkoiseen viholliseen: Britannialle kuuluviin Falklandsaariin, joiden hallinnasta Argentiinalla oli yli vuosisatainen kiista. 1. huhtikuuta 1982 sotilasjuntta päätti pelata uhkapeliä ja päätteli, ettei rappeutunut ja ristiriitainen Britannia edes haluaisi, saati kykenisi, merkittävään vastaiskuun. Seuraavana aamuyönä merivoimien kommandot nousivat sukellusveneestä kumiveneellä maihin Falklandin pääkaupunki Stanleyn edustalla, varmistivat maihinnousurannat ja kaksi komppaniaa merijalkaväkeä nousi maihin. Falklandin sota oli alkanut.

Britannian pääministeri Margaret Thatcher päätti katsoa juntan bluffin. Royal Navy lähetettiin valtaamaan saaret takaisin, tukenaan Royal Air Forcen raskaat pommikoneet ja Harrier-rynnäkkökoneet sekä laivakuljetetut British Armyn jalkaväki ja helikopterit. Argentiinan sotilasjuntta oli yllättänyt omat asevoimansakin omalla liikkeellän, eikä saarten puolustusta oltu ehditty valmistella brittilaivaston saapuessa operaatioalueelleen toukokuun loppupuolella. Stanleyn lentokentän kiitorata oli liian lyhyt Argentiinan ilmavoimien Mirage III-hävittäjille, eikä niiden toimintasäde riittänyt mantereelta saarille asekuorman kanssa. Sen sijaan Mirage 5-rynnäkkökoneilla oli pidempi runko ja siellä suuremmat säiliöt, joten ne kykenivät pommituslentoihin Falklandille, ja A-4 Skyhawk –rynnäkkökoneet taas olivat ilmatankattavia, kuten myös merivoimien Super Etendard-meritorjuntakoneet Exocet –ohjuksineen. Brittilaivasto saapui sotatoimialueelle 1. toukokuuta, ja britit nousivat maihin 21. toukokuuta 1982 San Carlosin lahdella 4000 miehen voimalla. Argentiinan maavoimat ei ollut pitänyt aluetta suotuisana maihinnousuun, ja paikalla oli vain heikko vartio-osasto, joka kuitenkin teki sitkeää vastarintaa ja mm. ampui kivääritulella kaksi brittihelikopteria alas. Mutta tästä eteenpäin Argentiinan vastaisku saattoi tapahtua vain ilmateitse.

Sea Harrier ja AIM-9L. Kuva: The War Zone

Britannia oli romuttanut ainoan raskaita F-4K Phantomeita laukaisemaan kykenevän lentotukialuksensa, HMS Ark Royalin apinan vuonna 1980, ja lähimpään RAF:n tukikohtaan Ascensionsaarella oli yli 6300 kilometrin matka. Saarten takaisinvaltauksen ilmasuoja ei siis voinut perustuua kuin ilmatorjuntaan, sekä ennenkaikkea Royal Navyn Sea Harrier-hävittäjiin.

Sea Harrier oli alisooninen, mutta sekä pystysuoraan laskuun että ennenkaikkea tarvittaessa vaikka nousuun kykenevä hävittäjäpommittaja. Argentiinan Miraget olivat kuitenkin ylisoonisia, ja vaikkeivat voineetkaan kantaa ohjuksiaan, niillä olisi tykkitaistelussa nopeus- ja korkeusetu (vaikkakin Sea Harrier on erittäin liikehtimiskykyinen hyvän tehopainosuhteensa voimin ja kääntyy melkeinpä lantin päällä). Myös rynnäkkökoneet kantoivat tykkejä, ja hitailla Sea Harriereilla olisi vaikeuksia päästä ampumaan niitä takasektorista ainakaan, ennenkuin ne olisivat suorittaneet pommitustehtävänsä.

Mutta Britannian läheinen liittolainen USA tuli apuun. Heti Falklandin sodan sytyttyä Britanniaan toimitettiin vauhdilla kunnon lasti AIM-9L–ohjuksia (huhujen mukaan jopa Concordella), ja Sea Harrierit päivitettiin pikaisesti käyttämään niitä. Se oli briteille taivaan mannaa: hitaat Sea Harrierit kykenivät nyt ampumaan vihollisia niiden lähestyessä, ja tulos oli karmivaa: Sidewinder Limat raatelivat taivaalta kaikkiaan 18 argentiinalaista hävittäjäpommittajaa ja yhden rahtikoneen, osumatodennäköisyyden P_k ollessa 80%. AIM-9L oli 1980-luvun wunderwaffe.

Argentiinalaisten ohjaajien rohkeudessa ei ollut moitteen sijaa. Nämä tulivat melkeinpä ilmapuolustuksesta välittämättä suoraan päin, kovaa ja matalalla – liian matalalla. Ilmavoimien lentäjiä ei nimittäin oltu koulutettu meritorjuntalentoihin, joten he eivät tienneet irrottavansa pomminsa niin matalalta, etteivät niiden sytyttimet ehtineet virittyä. Brittilaivat saivat kaikkiaan 13 suutariosumaa, joista 12 purettiin onnistuneesti.

Sidewinderin sukupuu. Kuva: Designation-systems

Samana koiran vuonna 1982 Libanonin Bekaan-laakson yllä Israelin ilmavoimat ottivat jälleen kerran mittaa syyrialaisten MiGeistä. 55 pudotuksesta 51 kirjattiin Sidewindereillä.

Niin ikään koiran vuonna 1982 saapui seuraava päivitys, AIM-9M. Sidewinder Mikessä suorituskykyä oltiin kilkuteltu lisää vähän kaikilta suunnilta, suurimmaksi osaksi kehittyneempien komponenttien avulla. Mike oli parempi suodattamaan taustakohinaa, tunnistamaan ja ohittamaan harhautussoihtuja sekä moottorityyppi tuotti vähemmän näkyvää savua. Operaatio Aavikkomyrskyssä vuohen vuonna 1991 Sidewinder Miket ampuivat alas kaikkiaan 13 irakilaista maalia. Sidewinder Mikestä kehitettiin myös vientimalli AIM-9S, josta puuttuu IRCCM-järjestelmä (Infrared Counter-Countermesures) eli harhautussilpun väistöjärjestelmä.

AIM-9X. Kuva: Raytheon.

Viimeinen Sidewinder on AIM-9X, jolla ei ole enää paljoa tekemistä alkuperäisen Sidewinder I:n kanssa. Sen ulkonäkökin on vallan erilainen: siivekkeet ovat paljon pienemmät. Erityisesti ohjausjärjestelmä on täysin uusi, kuvantunnistava IIR-kenno (Imaging Infrared). Sidewinder Xray ei enää vain seuraa maalinsa herätettä, vaan tunnistaa IR-kuvasta maalinsa ATK:lla ja seuraa sen käyttäytymistä. Se myös käyttää suihkusuuntausta, eli oman pakokaasunsa ohjaamista, liikehdintäänsä. Lyhyemmät siivekkeet ovat välttämättömiä ohjuksen mahduttamiseksi häivehävittäjien F/A-22 ja F-35 kuiluihin, mutta ohjusten rajapinta on taaksepäin yhteensopiva vanhempien mallien kanssa, ja mm. Suomi on päivittänyt F/A-18 Horneteihin AIM-9X Block II –ohjukset. Erityisesti Sidewinder Xray on yhteensopiva modernin JHCMS-kypärätähtäimen kanssa, mikä viimeistään tekee siitä modernin kaartotaisteluohjuksen.

QF-4 -lennokki AIM-9X:n kuvantunnistavassa hakupäässä. Kuva: AusAirPower

Sidewinderin historiaan Suomessa liittyy mielenkiinoinen yksityiskohta: Suomen ilmapuolustus päivittyi ensi kertaa toisen maailmansodan jälkeen ajanmukaiseksi jäniksen vuonna 1963, kunNeuvostoliitosta hankittiin torjuntahävittäjäksi MiG-21F-13:t, joiden pääase oli K-13 eli AA-2 ATOLL. Kun Ilmavoimien suorituskykyä laajennettiin rotan vuonna 1972 Ruotsista ostettujen Saab 35 F Drakenien myötä, Ilmavoimat kokeili K-13 –ohjuksia näiden laukaisukiskoissa. Ne toimivat moitteetta, samoin ruotsalaiset Rb 24 eli AIM-9B Sidewinderit MiGeissä. Samoin kävi apinan vuonna 1980 hankittujen Bae Hawk –harjoituskoneiden kanssa: Atollit menivät mukisematta ripustimiin ja asejärjestelmä tunnisti ne. Muita Ilmavoimien käyttämiä Sidewindereitä olivat Drakenin päivitykseksi hankittu Rb 24 J eli AIM-9P sekä Hornet-kauppojen mukana tullut AIM-9M eli ysimaikki.

Vympel K-13 eli AA-2 ATOLL suomalaisen Drakenin ripustimessa. Kuva: Wikipedia.

Kaikkiaan Sidewindereitä on rakennettu ainakin 110 000 ohjusta. Lisäksi aiemmin mainitun AGM-122 Sidearm-tutkantorjuntaohjuksen lisäksi Sidewinderistä kehitetiin ilmatorjuntaohjus MIM-72 Chaparral. Se on suuri menestystarina ilmataisteluiden taivaalla.

MIM-72 Chaparral-järjestelmä M48-telavaunun päällä. Chaparral-ohjuksissa puolet rolleroneista on poistettu ilmanvastuksen vähentämiseksi, sillä maasta laukaistavalla ohjuksella ei ole laukaisuhetkellä lentokoneen nopeutta.. Kuva: Wikipedia.

Sidewinderin tarinalle ei ole näkyvissä loppua, vaan sen uusia versioita (AIM-9X Block III) kehitetään edelleen. Sidewinderin tarina on jo nyt kestänyt kolme neljäsosaa vuosisadasta, ja on hyvin todennäköistä että sen palvelus jatkuu meidän elinaikamme ohi. Se kertoo lähinnä siitä oivallisesta insinöörityöstä, mitä Saksan Hampurissa ja Kalifornian China Lakessa tehtiin aikana, jolloin tietokoneet olivat autokorjaamon kokoisia kolosseja, jotka eivät olisi kyenneet pelaamaan ristinollaa kuin suurella vaivalla. Se oli oppineiden miesten yksinkertaisen päättelyn hedelmä.

Sidewinderistä tuli vapaan maailman vihainen lentävä käärme.

Kuva: The Daily Aviation

Lähteet:

https://archive.org/details/ldv400010munitionsvorschriftfuerfliegerbordwaffenteil101944/page/n1/mode/2up

https://robdebie.home.xs4all.nl/me163/weapons15.htm#Type%20J

https://www.designation-systems.net/dusrm/m-9.html

Kopp, Carlo: The Sidewider Story. Air Power Australia, 1994. Saatavissa:

https://www.ausairpower.net/TE-Sidewinder-94.html

https://mapsairmuseum.org/wp-content/uploads/2024/02/AIM-9-Sidewinder.pdf

Benecke, TH, Quick, A.W.: AGASDograph No. 20: History of German guided missiles development. VERLAG E. APPELHANS & CO., BRUNSWICK, GERMANY, 1957. Saatavissa:

https://www.sto.nato.int/publications/AGARD/Forms/AGARD%20Document%20Set/docsethomepage.aspx?ID=9584&FolderCTID=0x0120D5200078F9E87043356C409A0D30823AFA16F60B00B8BCE98BB37EB24A8258823D6B11F157&List=03e8ea21-64e6-4d37-8235-04fb61e122e9&RootFolder=%2Fpublications%2FAGARD%2FAGARD%2DAG%2D20

https://science.howstuffworks.com/sidewinder.htm

https://www.strategypage.com/htmw/htairw/articles/20080223.aspx#gsc.tab=0

The AIM-9 Sidewinder story. Australian Military Aviation History. Saatavissa:

https://www.youtube.com/watch?v=OY1nRMQ0m18

History of infrared detectors. Rogalski, A. Institutte od Apllied Physics,, Military University of Technology, Varsova, Puola, 2012. Saatavissa:

https://antonirogalski.com/wp-content/uploads/2012/12/History-of-infrared-detectors.pdf

https://web.archive.org/web/20120225094516/http://coolcosmos.ipac.caltech.edu/cosmic_classroom/classroom_activities/herschel_bio.html

https://www.nevingtonwarmuseum.com/me-110-e-1u1.html

https://pkymasehist.fi/infrarot.html

Holloway, Donald: Fox Two! Aviation History, 2012. Saatavissa:

https://www.donhollway.com/foxtwo/