Les systèmes hypersoniques sur le point d’être déployés seront des planeurs lancés par un booster de fusée, puis planant sur de grandes distances sans propulsion.

Les concepteurs d’engins hypersoniques sont en effet confrontés à un adversaire de taille : la traînée, c’est-à-dire la résistance qu’oppose tout fluide au déplacement d’un objet en son sein. La résistance du fluide sur un objet augmente proportionnellement au carré de la vitesse de ce dernier, ce qui la rend particulièrement handicapante à des valeurs hypersoniques. Ainsi, un planeur volant à Mach 5 sera soumis à une traînée 25 fois plus importante que s’il vole à Mach 1, par exemple, et un planeur à Mach 20 subit une traînée 400 fois plus importante que lorsqu’il est à Mach 1.

Plus limitante encore est la déperdition d’énergie que subit un engin qui repousse des molécules d’air vers l’avant et sur le côté : elle augmente comme le cube de la vitesse. Ainsi, un planeur volant à Mach 5 perdra de l’énergie 125 fois plus vite qu’à Mach 1 ; un planeur volant à Mach 20 en perdra 8 000 fois plus. Tout aussi problématique, l’énergie cinétique qui passe du planeur à l’air environnant se transforme en énergie thermique et en ondes de choc. Transformée en chaleur, une partie de cette énergie revient vers le véhicule : la température des bords d’attaque des planeurs hypersoniques volant à Mach 10 ou plus peut dépasser les 2 000 kelvins pendant des périodes prolongées. La protection d’un engin contre cette chaleur intense est l’un des plus grands problèmes auxquels sont confrontés les ingénieurs.

Autre aspect : comme tout planeur, un engin hypersonique doit se maintenir en l’air, et donc engendrer de la portance, une force perpendiculaire à la direction de son mouvement. Pour virer, il doit s’incliner ou induire une composante horizontale de la portance. Or la portance est aussi proportionnelle au carré de la vitesse et les processus aérodynamiques qui la créent produisent inévitablement de la traînée. La finesse L/D, c’est-à-dire le rapport entre la force de portance, L (lift, en anglais), et la force de traînée, D (drag, en anglais), est un indicateur clé des performances d’un planeur. Or les valeurs réalisables de L/D pour les véhicules hypersoniques sont beaucoup plus faibles que celles qui le sont pour les avions conventionnels.

Comme si cela ne suffisait pas, la physique et la chimie de l’air qui passe devant un objet sont radicalement différentes à des vitesses hypersoniques de ce qu’elles sont aux basses vitesses. Chauffées à des milliers de degrés, les molécules d’air se dissocient, transformant l’oxygène moléculaire en atomes libres qui peuvent ioniser et décaper la surface du véhicule. Même si le missile survit à cette « cuisson », le réchauffement produit un signal infrarouge brillant visible par les satellites.

Le fonctionnement des moteurs expliqué en animations

Il a été proposé de mesurer la quantité d’énergie mise en jeu par toute une civilisation, de la quantifier, et de classer une civilisation sur une échelle. C’est ce qu’a fait en 1964 l’astrophysicien Nikolaï Kardashev.
Il est parti du principe qu’une civilisation peut « récolter » l’énergie disponible dans l’univers, et il classe les civilisation en se basant sur l’ordre de grandeur de la quantité d’énergie captée.

Kardashev définit 3 types de civilisations :

Le Type I

Une civilisation de Type I est capable de capter et d’utiliser toute la puissance d’une planète.
Pour nous, ça veut dire la puissance disponible sur Terre. Ceci inclut le vent, les cyclones, les marrées, la chaleur, les volcans, les orages, les énergies fossiles (charbon, gaz, nucléaire…) et les énergies du vivant (bois, biocarburant…). Quantitativement, ceci correspond environ à 10^16​​ à 10^​17​​ watts.

Le Type II

Cette civilisation est capable de capter toute la puissance de son étoile (pour nous, ça serait donc le Soleil).
Le Soleil tire son énergie de la fusion thermonucléaire, et cette énergie rayonne dans toutes les directions autour du Soleil (nous ne recevons sur Terre qu’une minuscule partie de ce rayonnement). Une façon de faire serait de placer des panneaux solaires partout autour du Soleil et de canaliser toute l’énergie vers la Terre, les vaisseaux spatiaux, ou quoi que ce soit qui puisse utiliser cette énergie.

Le Soleil émet 3,86×10^26 watts. Kardashev proposait de mettre la barre à 10^26 watts.
Le Type II consomme donc environ un milliard de fois plus de puissance qu’un Type I.

Le Type III

Plus fort encore, une civilisation de Type III est capable de récolter la puissance de toutes les étoiles de sa galaxie, et de l’utiliser à sa convenance.
Notre galaxie comportant environ 100 milliards d’étoiles de toute sortes, cela représente la quantité énorme de 10^37​​ watts.

Là encore, le rapport de puissance énergétique entre un Type III et un type II est de l’ordre du milliard (10 milliards pour être précis).

Le Type IV

Plus tard, il est parfois ajouté à la liste un Type IV.
Une civilisation de ce type est, vous l’aurez compris, en mesure de capter toute la puissance de toutes les galaxies, ainsi que le rayonnement intergalactique. Une telle civilisation aurait également la capacité de traiter l’information à l’échelle galactique, donc beaucoup, beaucoup d’information.

L’humanité se trouverait alors autour de 0,75 sur l’échelle de Kardashev (la puissance consommée par les humains représentant autour de 12 000 millions de TEP par an), soit aussi environ un millième de la puissance de notre planète Terre.