2016年国外航天运载器及弹道导弹发展回顾

龙雪丹，刘 畅，文朝霞，曲 晶，张 莹

（1. 北京航天长征科技信息研究所，北京，100076；2. 中国运载火箭技术研究院，北京，100076）

2016年国外航天运载器及弹道导弹发展回顾

龙雪丹1，刘 畅1，文朝霞2，曲 晶1，张 莹1

（1. 北京航天长征科技信息研究所，北京，100076；2. 中国运载火箭技术研究院，北京，100076）

对2016年国外航天运载器的发射情况与研制进展进行总结和概括，对国外弹道导弹的飞行试验和装备情况进行统计，并对这两个领域的重大热点事件进行综述和分析，最后对2017年国外运载器及弹道导弹的发展做出展望和预测。

运载器；航天发射；弹道导弹；核武器；2016年

0 引 言

2016年，世界航天活动呈现蓬勃发展态势，各国政府继续推进新型航天运载器的研制和发射场的建设，以火箭一子级垂直起降为代表的重复使用技术取得突破性进展。美国、俄罗斯等国重视弹道导弹的改进与新型号研发，积极推进弹道导弹的更新换代，并开展下一代导弹系统的样机制造和试验。

1 航天运载器

2016年度，全球共执行85次轨道发射[1]，完全成功率达97.65%。美国22次、中国22次、俄罗斯17次，分列前三位，其他分别为欧洲11次、印度7次、日本4次、朝鲜1次、以色列1次。中国首次发射次数超过俄罗斯，与美国并驾齐驱。

1.1 美 国

美国共进行22次发射，全部获得成功（不包括法尔肯9火箭射前地面点火试验导致的爆炸）。参与发射的火箭包括：宇宙神5（8次）、德尔它4（4次）、法尔肯9（8次）、飞马座（1次）、安塔瑞斯230型（1次）。

1.1.1 稳步推进重型运载火箭的研制

在 2015年通过关键设计评审后，航天运输系统（Space Launch System，SLS）的新一代重型运载火箭项目进入系统组装、集成、试验和投产阶段。2016年，SLS完成了五段式固体助推器的第2次地面鉴定试车。芯级飞行用和试验用的 RS-25发动机分别完成了 1次和3次热点火试车，累计点火时长超过2 400 s，验证了改进后的发动机和新型控制器的性能。芯级氢箱结构件完成制造，上面级试验件运抵试验台准备试验。斯坦尼斯B-2试车台正在进行翻修，计划2017年将进行芯级发动机联合试车，肯尼迪航天中心的地面系统正在进行翻新和建设[2]。

1.1.2 继续支持商业公司执行国际空间站任务

2016年，美国借助私营企业共完成4次国际空间站货运任务，由法尔肯9火箭执行2次，宇宙神5和安塔瑞斯火箭各执行1次。10月17日，轨道ATK公司的安塔瑞斯230型火箭搭载天鹅座飞船发射升空，为国际空间站送去约2.4 t补给。这是安塔瑞斯火箭自2014年发射失败后的复飞，同时也是安塔瑞斯230型火箭的首次飞行。安塔瑞斯230型火箭采用两级构型，高42.5 m，直径3.9 m，一子级改用RD-181发动机替代原来的AJ-26，二子级使用卡斯托30XL固体发动机，可将7 t有效载荷送入高200 km、倾角38°的圆轨道。

另外，为满足国际空间站任务的需要，2016年NASA还授出第2轮商业货运补给服务（Cargo Resupply Service，CRS）合同，合同总价值约140亿美元，轨道ATK、SpaceX、内华达山脉公司将从2019～2024年间执行CRS任务，每个公司将至少完成6次发射。

1.1.3 法尔肯9火箭射前地面点火试验发生爆炸

9月1日，SpaceX公司在卡纳维拉尔角发射场的第40发射工位对已装载有效载荷的法尔肯9火箭进行整箭地面点火试验，火箭爆炸，星箭俱毁，发射工位和地面设施在爆炸中受损严重。调查结果表明，故障与浸泡在超低温液氧中的复合材料缠绕压力容器（Composite Overwrapped Pressure Vessel，COPV）有关。为提高法尔肯9火箭运载能力，SpaceX公司采用了-207 ℃的液氧，同等容量贮箱可以装更多的推进剂。COPV外层包裹碳纤维复合材料，内胆材料为铝，用于氦气存储，为贮箱加压。由于超低温液氧渗入碳纤维复合材料层与内胆之间并不断积累，而后碳纤维断裂或摩擦与氧发生反应，最终引发容器破裂并发生爆炸[3]。由于火箭爆炸造成发射计划延期，国际海事卫星组织将以阿里安5火箭替换法尔肯9火箭执行卫星发射。

1.1.4 微小型商业火箭快速发展获得多项订单

随着微小卫星的快速发展，新兴商业航天公司提出了多种用于发射微小卫星的专用火箭方案。2016年，维珍银河公司的空射运载器 1号完成动力系统和硬件在环试验，其LEO运载能力超过400 kg，已获44次发射任务订单。火箭实验室公司的电子号，SSO运载能力150 kg，采用新型电动泵液体发动机、3D打印发动机关键部件、全碳纤维复合材料箭体等创新技术，已签订4份发射合同共计19次发射任务。

1.1.5 一子级垂直起降重复使用技术取得突破性进展

2016年，SpaceX公司和蓝色起源公司在火箭助推级或一子级垂直起降重复使用技术领域不断取得突破，验证了技术可行性。

法尔肯9火箭在本年度共完成5次一子级的回收，特别是今年4月首次实现海上平台回收以及5月实现高轨发射任务的一子级回收，具有里程碑意义。该公司总裁马斯克在第67届IAC会议上首次披露用于火星移民计划的完全重复使用行星际运输系统，计划采用42台猛禽液氧/甲烷发动机，起飞质量10 500 t，一、二级均能返回地球重复使用。猛禽发动机的海平面推力3 050 kN，是法尔肯9火箭所用隼发动机的3倍，目前已完成了首次热试车。

蓝色起源公司于2016年利用回收的新谢帕德亚轨道飞行器完成了 4次飞行试验，最大飞行高度为100 km，计划2017年进行首次载人飞行试验，2018年正式开始太空观光之旅。为了竞争轨道发射服务，蓝色起源公司还启动了新格伦部分可重复使用运载火箭研制项目，该火箭包括二级和三级两种构型，一子级均采用7台BE-4液氧/甲烷发动机，总起飞推力为17 100 kN，可垂直返回并重复使用；二子级采用1台真空型BE-4发动机，推力为2 400 kN；三级构型的三子级采用1台真空型BE-3U液氢/液氧发动机，推力为490 kN，计划在2020年前实现首飞。

1.2 俄罗斯

俄罗斯共进行17次航天发射，其中，联盟号U火箭发射进步号飞船失败，其余均获成功。参与发射的火箭包括：联盟号2（6次）、质子号M（3次）、联盟号U/FG（6次）和隆声号（2次）。

1.2.1 2016～2025年联邦航天计划通过政府审查

2016年3月20日，在俄罗斯联邦政府会议上国家航天集团的《2016～2025年联邦航天计划》草案通过所有审查程序，获得1.4万亿卢布（约合204.4亿美元）的财政拨款，2022年后根据需要可增加拨款1 150亿卢布。

根据该计划，俄罗斯运载火箭谱系由原来的8个缩减至2个（以联盟号和安加拉系列为基础），型号由12个缩减至6个，箭上系统实现通用化；载人登月推迟至2030年；2023年前完成东方航天发射中心的基础设施建设，确保执行载人航天发射任务。

1.2.2 联盟号火箭发射进步号飞船任务失败

2016年12月1日，联盟号U火箭发射俄罗斯进步号MS-04货运飞船失败。飞船及其搭载货物总质量约为7.3 t的物资在大气层中烧毁。火箭按预定程序完成了助推器分离、一子级发动机点火、二子级发动机点火、一子级分离，但在火箭飞行约384 s时飞船与二子级提前约140 s分离，飞船未能入轨坠向大气层烧毁。事故调查委员会给出的结论是：a）可能是由于二子级液氧泵吸入多余物；b）可能是二子级发动机在组装过程中存在违规操作，最终造成液氧泵起火损坏，氧箱破裂。

联盟号U火箭自投入使用以来，共进行785次发射，其中，失败22次，部分成功1次。近十年来，联盟号U火箭出现过2次失败，其中一次在2011年，失败原因为燃料输送管路堵塞致二子级发动机提前关机。

1.2.3 东方航天发射中心投入使用

2016年4月28日，东方航天发射中心执行了首次发射任务，成功利用联盟号2-1a/伏尔加火箭将3颗卫星发射升空，标志着俄罗斯在拥有独立自主的航天发射道路上又向前迈进一大步。该发射场未来将为联盟号2系列、安加拉系列、重型运载火箭等航天项目提供保障，计划于2018年实施首次载人航天飞行，2020年将俄罗斯45%的航天发射任务及所有载人航天飞行任务转入东方航天发射中心。

东方航天发射中心位于俄罗斯远东联邦区阿穆尔州，以西靠近西伯利亚大铁路列佳那亚站和新建的阿穆尔高速公路，以东距离太平洋600～800 km，具备海运条件。

1.2.4 计划研制质子号M中、小型运载火箭

为满足中、小型卫星发射需求，俄罗斯计划以质子号M/微风M火箭为基础，研制质子号M中、小型运载火箭。改进型运载火箭能够满足3～5 t级中、小型商业卫星的发射需求，分别于2018年和2019年陆续投入使用。

1.3 欧 洲

2016年，欧洲共进行 11次发射，包括阿里安 5火箭7次、联盟号ST火箭2次，织女星火箭2次，全部获得成功。

6月，阿里安6火箭通过初步设计评审，预计2020年实现首飞，2023年全面取代阿里安5火箭，年发射次数达到11～12次。阿里安6分为阿里安64和阿里安62两种构型，分别装有4枚和2枚固体助推器。其中阿里安64的GTO运载能力为10.5 t，发射成本为1亿美元，发射单价甚至低于法尔肯9火箭（GTO运载能力为5.5 t，发射成本为6 200万美元）。

另外，空客公司也在研究一种发动机部段带翼飞回的重复使用方案——“采用创新发动机经济方案的先进一次性运载火箭（Adeline）”，在技术成熟之后可能会应用到阿里安6火箭上。

1.4 日 本

2016年，日本利用H-2A（2次）、H-2B（1次）和改进型艾普斯龙（1次）火箭进行了4次航天发射。

1.4.1 持续改进现有型号H-2A和艾普斯龙火箭

为提高卫星接口性能，JAXA和三菱重工完成了H-2A火箭改进计划。该计划于2011年启动，2014年1月完成，主要用于降低卫星从GTO轨道到GEO轨道的速度增量。改进型H-2A火箭于2016年成功发射了Telstar12V卫星。

为满足有效载荷体积更大、质量更重的要求，JAXA开始对艾普斯龙火箭进行改进，改进型火箭于2016年12月成功投入使用，将ERG电离层卫星送入预定轨道。改进型火箭全长增加了16 m，一子级和三子级的固体发动机保持不变，仅二子级发动机加长，推进剂质量从10.7 t增加到15 t，500 km SSO运载能力从450 kg增加到590 kg[4]。

1.4.2 H-3火箭通过初步设计评审

为在商业发射市场中更具竞争力，日本在2013年决定研制新型H-3火箭，发射成本为现有H-2A火箭的一半。火箭全长约63 m，采用两级构型，芯级直径约5.2 m，可使用2台或3台LE-9发动机，加装2个或4个直径2.5 m的固体助推器，GTO运载能力为6.5 t以上，未来将取代现役H-2A火箭系列。2016年，H-3火箭完成了火箭系统、地面系统和分系统的初步设计评审，开始了发射系统和地面设施的详细设计工作。预计2020年具备发射能力，其年发射次数可达6次。

1.5 印 度

2016年，印度共进行7次发射，包括PSLV 6次、GSLV 1次，均获成功。6月22日，印度采用极地轨道卫星运载火箭（PSLV-XL）将制图星2等20颗卫星送入太阳同步轨道。这是印度用一枚火箭发射卫星数量最多的一次。

此外，印度在重复使用技术探索上也取得重要进展。5月23日，利用HS9固体助推器成功发射了重复使用运载器技术验证机（RLV-TD），最大飞行马赫数为5.5、高度为65 km。RLV-TD飞行器采用翼身组合体气动外形，长度约6.5 m，翼展为3.6 m，质量为1.75 t。本次亚轨道飞行验证是印度可重复使用运载器计划的第 1步，后续还将进行着陆试验、重复使用飞行试验以及超燃冲压动力试验，计划未来10～15年投入使用，最终发射成本降低至2 000美元/千克的发射系统。

2 弹道导弹

2016年，国外共进行 17次战略弹道导弹发射试验，其中，美国7次、俄罗斯9次、印度1次。俄罗斯、印度、朝鲜还进行过多次战术弹道导弹飞行试验。

2.1 美 国

据《原子能科学家公报》统计，美国空军目前部署440枚民兵3洲际弹道导弹，共携带440枚核弹头；海军装备14艘俄亥俄级弹道导弹核潜艇，其中12艘处于作战巡逻状态，每艘装备24枚三叉戟2导弹，共计288枚，携带1 152枚核弹头。

2016年，美国共开展7次战略弹道导弹飞行试验，其中，民兵3导弹3次、三叉戟2导弹4次，均获成功。

2.1.1 新一代陆基战略威慑系统进入技术成熟与风险降低阶段

陆基战略威慑系统项目是美国正在积极推进的下一代陆基战略导弹系统，计划2030年前部署，服役至2080年，由位于犹他州希尔空军基地的洲际弹道导弹系统处管理，该机构还负责现役民兵 3武器系统的维护。2016年8月，美国空军完成该项目的国防采办系统里程碑A节点评审，开始进入下一步技术成熟和风险降低阶段；7月底，美国空军发布项目招标书，计划2017年9月授出2项为期3年的技术成熟和风险降低阶段招标合同。洛马公司、波音公司和诺格公司已经向空军提交了竞标书。

2.1.2 研制陆军远程精确火力项目取代陆军战术导弹系统

陆军远程精确火力（Long Range Precision Fires，LRPF）项目是近年美国陆军研发的新一代陆军战术弹道导弹系统，在美国陆军《2016年装备现代化战略》和《2017财年国防授权法案》中明确了项目发展规划。该项目打击目标为地面固定高价值目标、地面或海上移动目标，能够有效弥补现有陆军战术导弹性能的不足，填补陆军300～500 km火力打击范围空白，可适应未来多域作战概念对装备的要求，提升陆军抵消“反介入/区域拒止”能力，未来将替代现役美国陆军战术导弹系统（Army Tactical Missile System，ATACMS）。

LRPF项目最大射程499 km，弹长3.9 m，弹径400 mm，发射平台实现与ATACMS通用，1套发射装置装载2枚导弹，采用整体式单一战斗部。2016年10月，该项目完成了国防采办系统里程碑A节点评审，进入技术成熟与风险降低阶段。目前雷锡恩公司和洛马公司分别提出了相应设计方案并均获得“风险降低”阶段合同，开始样机研制并展开竞争，预计2021年左右LRPF具备初期作战能力。2016年，美国陆军在项目风险降低和技术成熟论证阶段投入1 700万美元，未来5年该项目总投入预计超过3亿美元。

2.2 俄罗斯

据原子能科学家公报统计，俄罗斯目前部署307枚陆基洲际弹道导弹，包括撒旦、匕首、白杨、白杨M、亚尔斯5种型号，共携带1 040枚核弹头。海军装备11艘弹道导弹核潜艇，装备176枚潜射弹道导弹，包括魟鱼、蓝天、布拉瓦3种型号，共携带768枚核弹头。

2016年俄罗斯共开展 9次战略弹道导弹飞行试验，包括匕首、白杨、布拉瓦、蓝天导弹各 2次，亚尔斯1次，其中，亚尔斯导弹发射失败、1枚布拉瓦导弹自毁，其它均获成功。

2.2.1 新型高超声速滑翔机动弹头YU-71成功开展飞行试验

2016年4月和10月，俄罗斯战略火箭兵先后从栋巴罗夫斯基基地试射了2枚携带YU-71弹头的匕首洲际导弹，飞行试验均获成功，这是此种新型弹头首次试验成功。

YU-71是俄罗斯目前重点发展的一种滑翔机动弹头，试验中其飞行高度约100 km，飞行速度为5～7 km/s。YU-71可携带常规弹药或核弹药，进入稠密大气层前可在目标上空直接进行复杂机动，使导弹防御系统难以拦截，由列乌托夫斯基机械制造科研生产联合体负责生产，未来将替代传统的战略弹头，安装在俄罗斯新一代洲际导弹萨尔马特上，计划2020～2025年间在栋巴罗夫斯基基地部署24枚，1枚萨尔马特导弹可携带3枚此类高超声速滑翔机动弹头。

2.2.2 巴尔古津铁路发射战略导弹系统成功开展弹射试验

2016年5月，俄罗斯编制完成巴尔古津导弹系统设计文件，进入样弹生产制造阶段。11月初，俄罗斯媒体称巴尔古津导弹在普列谢茨克发射场开展了地面弹射试验并获得成功。作为总设计师，尤里·所罗门诺夫此前透露，巴尔古津导弹弹射试验于第4季度进行，设计方将根据导弹对地面发射装置的作用，检验设计方案和导弹发射准备算法的正确性，测试导弹弹出状态和发射装置的撤收，制定全尺寸试验方案。

巴尔古津战略导弹系统是在亚尔斯导弹基础上研发，一辆发射列车可以携带6枚导弹，组成1个导弹团，未来将装备5个导弹团，2019～2020年投入使用，服役至2040年。

2.2.3 布拉瓦潜射导弹开展齐射试验并启动后续升级工作

2016年9月，俄罗斯海军从尤里•多尔戈鲁基号北风级战略核潜艇齐射2枚布拉瓦战略导弹。试射中，2枚导弹从白海海域水下发射，第1枚导弹完成整个时序后成功命中库拉靶场目标，第2枚导弹在一子级飞行结束后自毁。俄罗斯国立莫斯科外交学院军事专家表示，布拉瓦导弹在试射中存在缺陷和问题比例仍然较高，未来最为重要的是确定其可靠性。

5月，布拉瓦导弹总设计师尤里·所罗门诺夫表示，俄罗斯已着手设计布拉瓦改进型，未来将利用德米特里·东斯科伊号台风级战略导弹核潜艇进行相关弹射和设计试验，计划装备在995A型北风级核潜艇上，经改进的潜艇和导弹相互配合，将提升武器系统的操作有效性。

2.3 印 度

目前，印度部署大地1和大地2导弹分别为220枚和160枚，烈火1和烈火2导弹分别为165枚和160枚，共进行2次K-4潜射导弹试验和1次烈火5战略导弹试验，重点提升中远程导弹多平台的打击和机动能力。

3月初，印度国防研究与发展组织（Defense Research &Development Organization，DRDO）在孟加拉湾水下9 m处从水下浮筒成功进行K-4导弹发射试验；3月底，DRDO在维沙卡帕特南海岸约1.8 km处，从国产核潜艇歼敌者号再次成功发射K-4导弹，试验弹安装了仿真弹头，测试了导弹的全程飞行性能及打击精度。迄今印度共发展了3种型号K系列潜射导弹，分别为射程750 km的K-15导弹、射程3 500 km的K-4导弹和射程超过5 000 km的K-5导弹，计划将K-4和K-15两种型号潜射导弹装备在歼敌者号核潜艇上，使其具备核打击能力。

12月，印度军方在奥里萨邦惠勒岛综合试验场，采用筒式发射车成功进行第4次烈火5远程弹道导弹飞行试验，根据此前印度媒体推测，这次试射将是烈火5导弹的最后一次研制性试验，未来将投入部队服役。

2.4 朝 鲜

目前，朝鲜部署约1 200枚弹道导弹，包括飞毛腿系列导弹500～600枚，劳动1和劳动2导弹约410枚，KN-02近程导弹88枚，大浦洞1导弹15枚，大浦洞2导弹约5枚。

2016年，朝鲜共进行24次弹道导弹飞行试验，其中，舞水端中程导弹7次、KN-11潜基导弹3次、劳动导弹2次、飞毛腿导弹3次、KN-02导弹9次。其中，舞水端导弹6次爆炸失败，推测可能因推进系统技术不成熟所致。KN-11导弹2次空中爆炸，1次全尺寸飞行试验成功，共飞行500 km，并采用了高弹道发射，实际射程可达2 000 km。本年度，朝鲜不顾国际社会的反对和制裁，频繁进行中远程导弹多平台飞行试验，在潜射导弹研制和大推力液体发动机试验方面已经取得技术突破，体现了朝鲜加快提升中远程打击能力的决心。

3 2017年展望

航天运载器方面，2017年全球预计进行91次轨道发射。美国重型火箭将进行设计鉴定，但随着新政府的上台，NASA可能会调整载人火星探索任务，提高月球任务的优先级；SpaceX公司的法尔肯重型火箭经几度推迟将迎来首次亮相。俄罗斯将继续推进运载火箭更新换代，联盟号U火箭将完成最后一次发射后退役；欧洲阿里安6火箭研制工作将全面展开；日本H-3火箭将完成关键设计评审，印度GSLV-MK3将迎来首飞，韩国罗老2号有望于2017年完成研制。

弹道导弹方面，美国军方将完成陆基战略威慑系统项目成本评估，授出陆基战略威慑系统技术成熟和风险降低阶段合同。俄罗斯将开展萨尔马特重型战略导弹系统弹射试验，有望进行巴尔古津铁路机动发射导弹飞行试验，YU-71战略滑翔机动弹头技术逐步成熟，未来将大幅提升战略导弹突防能力。印度将进一步进行陆海基远程弹道发射试验，以尽快提升远程导弹的机动发射能力和“二位一体”的打击能力。朝鲜仍将以发展中远程导弹为目标，提升中远程弹道导弹多平台的打击和生存能力。

[1]Krebs G D. Orbital launches of 2016[EB/OL]. (2017-1-4) [2017-01-04]. http://space.skyrocket.de/doc_chr/lau2016.htm.

[2]Benjamin D. Space launch system: development status[R]. AIAA SPACE 2016, 2016.

[3]SpaceX. SpaceX Falcon 9 rocket and Amos-6 satellite destroyed during static-fire test[EB/OL]. (2017-01-02) [2017-01-02]. http://spacex.com/news/2016/09/01/anomaly-updates

[4]Hirotaka U. Enhanced epsilon launch vehicle and future plan[M]. Mexico：International Astronautical Congress, 2016.

[5]Kristensen H M, Norris R S. United states nuclear forces[J]. Bulletin of the Atomic Scientists, 2016, 72(2): 63-73.

[6]Kristensen H M, Norris R S. Russian nuclear forces[J]. Bulletin of the Atomic Scientists, 2016.

[7]Kingston R. US Nuclear moderization programs[EB/OL]. (2016-08-04) [2017-01-04].http://www.armscontrol.org/factesheets/USNuclearModernization.

[8]Cиcтeмa Moзыpь - пocлeдний эшэлoн зaщиты[EB/OL]. (2016-02-21)[ 2016-02-21]. http://informatik-m.ru/vo-techno/sistema-mozyr.html.2016/02/21.

[9]Hoвeйшaя paзpaбoткa бaллиcтичecкoй paкeты MБP Capмaт[EB/OL]. (2015-11-29)[2015-11-29].http://militaryarms.ru/boepripasy/rakety/mbr-sa rmat/.2015/11/29.

[10]Бaллиcтичecкyю paкeтy "Toпoль" зaпycтили c пoлигoнa Кaпycтин Яp[EB/OL]. (2015-12-24)[ 2015-12-24]. http://www.rg.ru/2015/12/24/pysk-anons.html.

Review of World Launch Vehicle and Ballistic Missile in 2016

Long Xue-dan1, Liu Chang1, Wen Zhao-xia2, Qu Jing1, Zhang Ying1
(1. Beijing Institute of Aerospace Long March Scientific and Technical Information, Beijing, 100076; 2. China Academy of Launch Vehicle Technology, Beijing, 100076)

This paper mainly reviews the orbital launches of launch vehicle, the development progress of the new launch vehicles, the ballistic missiles launches, the deployment of foreign countries and the significant events of this field in 2016. At the end of the thesis, it makes a forecast on the future development in 2017.

Launch vehicles; Space launch; Ballistic missiles; Nuclear weapons; 2016

V47

A

1004-7182(2017)01-0005-05

10.7654/j.issn.1004-7182.20170102

2017-01-10；数字出版时间：2017-01-24；数字出版网址：www.cnki.net

龙雪丹（1982-），女，工程师，主要从事航天科技信息研究工作