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.