朝鲜的洲际导弹

徐天然

今年初，朝鲜用“光明星”火箭（实际和2012年发射的银河-3火箭相同，为行文方便下称银河-3）把“光明星”-4卫星送入500千米高度的太阳同步轨道。韩美指责这次卫星发射是“伪装的洲际导弹试验”。可是，媒体对此大都只是泛泛而谈，缺少技术层面的讨论，得出的结论缺少可靠的支撑。笔者愿在此从几个角度，说一说银河-3火箭的特点。

发射概况

2016年2月7日的发射与2012末“光明星”-3火箭的任务和弹道基本相同。第一级火箭落区位于韩国以西海域，第二级火箭落区位于距发射点约2500千米的菲律宾以东海域，火箭在起飞9分46秒后将载荷送入轨道。这条弹道经过慎重考虑，避免飞越任何相关国家领土上空。但为了用这条弹道把卫星送入太阳同步轨道，第三级火箭必须在中途进行一次变轨，体现了较高的运载火箭制导水平。为防止残骸被韩国打捞，火箭一子级在分离后自毁，被炸成了270多块残骸溅落到海面。值得注意的是，炸毁用完的火箭子级也是一种有效干扰雷达与拦截器的突防手段。

这是西海卫星发射场改建后的第一次发射。新发射塔不但可以把火箭很好地密封起来，利于温度控制，还可以操作比“银河”-3大得多的火箭。这或许意味着朝鲜有意继续推进太空与火箭计划。由于火箭一级与二级溅落区比2012年公布的溅落区略微靠北一些，故推测这次的卫星比2012年略重。韩美军方人士认为这表明“银河”-3发射是伪装的“洲际导弹测试”。

二、三级火箭的推力

看“银河”-3是否真的是“伪装的洲际导弹”，一个重要的指标就是第二，三级火箭的推力。洲际导弹把战斗部加速到预定速度后，末级关机，与战斗部分离，战斗部沿抛物线上升到弹道顶点后下坠飞向目标。例如，一万千米射程的洲际导弹末级的关机高度约在200千米，战斗部的弹道顶点却可高达1600千米左右。对这种任务，理想的二级发动机要具有较大的推力和较短的工作时间。这类似于投铅球，角度一定时，以最短时间最大力量投出的铅球自然飞得最远。

与之相反，运载火箭的任务要求并不是把载荷如铅球一样扔的尽可能远，而是要以最经济的方式让载荷达到所需速度和高度。一般而言，末级火箭关机的时刻，就是卫星在轨道上运行的开始。因此对发射低地球轨道卫星（200至500千米高度）的火箭来说，火箭升空后，弹道与地面的夹角开始变小，沿着越来越和地面水平线平行的角度把卫星渐渐抬高，加速到所需的高度與速度。所以工作时间长，推力小的发动机是第二，三级火箭的理想选择。这样的发动机关机时，火箭已经到达了较高的高度，利于卫星入轨。此外，小推力还有利于控制入轨精度，并且省去了无动力滑行段。“银河”-3的第二级正采用了这种设计，其总工作时间为200秒，而推力只有约15吨上下。但用于洲际导弹第二级时，由于推进剂消耗速率慢，火箭重量降低慢，会因为重力受到更大的速率损失，投掷能力会大幅缩水。

对于二级火箭的推力和任务类型间的关系，我国第一型运载火箭“长征”-1就是最好的例子。“长征”-1火箭是“东风”-4中程导弹加上第三级固体火箭发动机而来的。由于源自弹道导弹，“长征”-1运载火箭第二级推力达到了32吨，比起飞推力的四分之一还要大。为了优化性能，1997年首飞的“长征”-1D火箭第二级则换装了总推力仅有10吨（但采用更高性能推进剂）的新型并联小发动机，结合其他改进，大幅提高了运力。具体到“银河”-3上，若朝鲜以现有技术把二级火箭推力增大约一倍，用作洲际导弹时，在同样载荷时的射程会增加约1000千米。

当然，弹道导弹的第二级推力也并非越大越好，因为大推力意味着更大的发动机燃烧室或更长更宽的喷管，这又反过来增加了火箭的死重。因此，针对不同火箭，二级发动机与一级发动机的推力比总有一个最佳值。但考虑资金、时间成本后，往往会做出妥协。根据我国公开的资料，在论证重型液体洲际导弹二级发动机时，就曾有过两种方案，一种是真空推力73吨的一级发动机“上搬”，第二种是带大喷管的55吨推力高空发动机。第二种方案较先进，重量也轻。但考虑到经费和时间等因素，采用了第一种方案。

银河-3第三级的选择上，我们也看到了为发射卫星做的优化。根据2012年末朝鲜火箭控制中心屏幕的画面，“银河”-3第三级工作时间260秒，总推力约3吨。这样小的推力不但利于卫星入轨，还方便控制第三级的变轨，但不适合洲际导弹。推进剂与级间分离

根据以往“银河”-3的飞行数据和火箭图像分析，可得出“银河”-3火箭的第一级与第二级采用红烟硝酸和煤油作为推进剂与燃料。这种组合的能量较低，但有着很好的户外操作能力，因此被广泛作为军用推进剂。大名鼎鼎的“飞毛腿”近程弹道导弹就采用这种推进剂组合，据此指责朝鲜的火箭实为导弹也的确有一定道理。但另外一方面，“飞毛腿”科技水平的发动机是第三世界国家火箭工业普遍的起点。就算平壤真心想把“银河”-3火箭用于民用，也没有技术能力搞偏重于民用的低温推进剂火箭。退一步说，即便银河-3采用液氧这种低温氧化剂，也难以摆脱“导弹测试”的指责：毕竟，50、60年代的苏美洲际导弹和战术导弹中，亦有不少采用液氧做氧化剂。

在一二级火箭的级间分离上，“银河”-3采用了很复杂的双平面分离技术。这种技术需要一个独立的级间段，在火箭分离时，级间段底端爆炸螺栓工作，一级反推火箭工作，包括级间段的二级火箭与一级火箭分离，同时级间段上的加速火箭使第二级加速，二级火箭开机后，级间段顶端爆炸螺栓工作，二级火箭把带着加速火箭的级间段作为死重抛掉，级间分离完成。这即便在“冷”分离技术中也属于最复杂的一种。这种方式能很好的保证第二级的飞行平稳，但过于复杂。只有很少的火箭，比如近地轨道运载能力120吨的“土星”5号的一二级采用这种技术分离，对于一种起飞推力只有120吨的火箭来说，不但没有必要，还增加复杂性。其他运载火箭即便选择冷分离技术也大都用单平面分离。

对洲际导弹来说，除了单平面冷分离外，大可采用简单粗暴的“热分离”。即第二级火箭点火后，级间连接件才解脱，二级火箭的尾焰把第一级火箭吹离。这种分离方式扰动较大，但简单可靠，且重力损失较小，是液体弹道导弹常见的设计。朝鲜通过1998年发射三级“大浦洞-1”就掌握了此技术。从这点说，“银河”-3采用如此复杂的技术有些匪夷所思，或许是为了验证其级间段分离的可靠性。但无论如何，这种分离技术不适合洲际导弹。

朝鲜有远程导弹吗？

基于上述差异，世界上有源于洲际导弹的运载火箭，但鲜有把运载火箭直接用做洲际导弹的。从“银河”-3火箭二，三级推力和级间分离技术看，银河一3的确是为卫星发射而研制的运载火箭，并不适合导弹任务。

如果硬要用银河-3进行洲际导弹发射，在假设朝鲜掌握弹头再入技术的前提下，也能把一个约700千克（含约500千克的核装置）的战斗部投掷到美国西岸，或如韩国国防部所言，把一个250千克的载荷投掷到一万两千千米外（韩方要么认为朝鲜已经可以把核装置小型化到200千克以内，要么是在炒作朝核威胁）。只是这样的火箭不但推进技术落后，还没把这些技术的潜能全发挥出来，实属“半吊子”。如果第三级采用四氧化二氮氧化剂的话，则只能用于地井发射，生存力低下。

以平壤现有的技术，完全可以加大第二级推力，并为第三级换装一个更大推力的固体火箭发动机，采用更简单的级间分离技术，制成一型比“银河”-3长度大幅缩短，投掷能力有较大提高的“飞毛腿科技”洲际导弹。这样的导弹不但可以在地井部署，也可平时在坑道待命，战时在户外场地起竖、加注和发射。

平壤为何没有这么做呢？除了满足于现在的“银河”-3性能這个不太可能的剧本外，笔者猜测还有以下可能：比如，洲际导弹版的“银河”-3还未研制完成。或者经过权衡后，认为发射这样的火箭会过渡刺激美国，不符合自身利益，因此“银河”-3项目只是为了表现技术实力，平壤并无发展“专职”洲际导弹的打算。或者，平壤认为用现有“飞毛腿技术”无论怎么优化，做出来的洲际导弹生存能力和性能都过低。因此一边用“银河”-3验证，巩固多级火箭技术，一边把精力集中在火星-13/KN-08小型机动式远程导弹或其他新项目上。

说起“火星”-13，仍有意见认为，“火星”-13采用源自苏联R-27潜射导弹的高性能四氧化二氮/偏二甲肼主发动机。这是不了解塔台温度控制条件和偏二甲肼特性导致的。通过公开新闻报道可知，我国酒泉卫星发射中心曾耗资500万，为塔台建造了密封平台。严寒户外温度为-27℃时，长征2火箭被包裹在全封闭保温层内，有专门的空调往里吹热风，可保持火箭温度在-7℃以上。酷暑中，通过降温设备，可使四氧化二氮在加注前降低到5℃，加注完毕准备发射时温度即便上升到15℃也可满足操作要求。四氧化二氮的冰点和沸点为-11℃和21℃，也就是说，安全的四氧化二氮火箭操作温度离冰点与沸点分别差了大约4-6℃。各国塔台、地井与潜射的四氧化二氮火箭的温度控制也大约在这一区间。而火星-13是一款裸露弹体的机动式可户外发射的导弹，没有复杂的环境保护罩，也没有条件为其配备一款移动的防寒保暖发射塔。

既然这样，为什么在50、60年代有过采用低温的液氧推进剂的战术导弹和洲际导弹呢？首先，四氧化二氮对温度可谓“两头怕”，而对液氧操作而言，加注人员不会担心液氧会降温到冰点，只怕其达到-183℃的沸点而挥发。除了保温措施外，即便液氧挥发量过大，也可以进行“补液”。即把挥发的气态氧通过阀门放出，同时一直补加液氧弥补挥发量。气态氧的释放对外界无害，只增加了地面操作的复杂性，并且在没有补液的情况下不能长时间保持待发状态，因此早被各国军方淘汰。但四氧化二氮气体具有神经毒性，难以进行补液。否则敌人还没被打到，阵地周边已经遭殃，对日常训练也极为不利。因此从世界范围内看，也没有可在露天非发射场环境发射的四氧化二氮火箭。就算朝鲜工程师为提高“火星”-13的投掷能力“不走寻常路”，他们也将选择液氧，而不是四氧化二氮做氧化剂。能量适中，但更利于户外操作的推进剂组合则是红烟硝酸和偏二甲肼。笔者对此专门有过讨论，这里不再详述。

责任编辑：邢强