徐天然

今年初，朝鮮用“光明星”火箭（實(shí)際和2012年發(fā)射的銀河-3火箭相同，為行文方便下稱銀河-3）把“光明星”-4衛(wèi)星送入500千米高度的太陽(yáng)同步軌道。韓美指責(zé)這次衛(wèi)星發(fā)射是“偽裝的洲際導(dǎo)彈試驗(yàn)”?？墒?，媒體對(duì)此大都只是泛泛而談，缺少技術(shù)層面的討論，得出的結(jié)論缺少可靠的支撐。筆者愿在此從幾個(gè)角度，說(shuō)一說(shuō)銀河-3火箭的特點(diǎn)。

發(fā)射概況

2016年2月7日的發(fā)射與2012末“光明星”-3火箭的任務(wù)和彈道基本相同。第一級(jí)火箭落區(qū)位于韓國(guó)以西海域，第二級(jí)火箭落區(qū)位于距發(fā)射點(diǎn)約2500千米的菲律賓以東海域，火箭在起飛9分46秒后將載荷送入軌道。這條彈道經(jīng)過(guò)慎重考慮，避免飛越任何相關(guān)國(guó)家領(lǐng)土上空。但為了用這條彈道把衛(wèi)星送入太陽(yáng)同步軌道，第三級(jí)火箭必須在中途進(jìn)行一次變軌，體現(xiàn)了較高的運(yùn)載火箭制導(dǎo)水平。為防止殘骸被韓國(guó)打撈，火箭一子級(jí)在分離后自毀，被炸成了270多塊殘骸濺落到海面。值得注意的是，炸毀用完的火箭子級(jí)也是一種有效干擾雷達(dá)與攔截器的突防手段。

這是西海衛(wèi)星發(fā)射場(chǎng)改建后的第一次發(fā)射。新發(fā)射塔不但可以把火箭很好地密封起來(lái)，利于溫度控制，還可以操作比“銀河”-3大得多的火箭。這或許意味著朝鮮有意繼續(xù)推進(jìn)太空與火箭計(jì)劃。由于火箭一級(jí)與二級(jí)濺落區(qū)比2012年公布的濺落區(qū)略微靠北一些，故推測(cè)這次的衛(wèi)星比2012年略重。韓美軍方人士認(rèn)為這表明“銀河”-3發(fā)射是偽裝的“洲際導(dǎo)彈測(cè)試”。

二、三級(jí)火箭的推力

看“銀河”-3是否真的是“偽裝的洲際導(dǎo)彈”，一個(gè)重要的指標(biāo)就是第二，三級(jí)火箭的推力。洲際導(dǎo)彈把戰(zhàn)斗部加速到預(yù)定速度后，末級(jí)關(guān)機(jī)，與戰(zhàn)斗部分離，戰(zhàn)斗部沿拋物線上升到彈道頂點(diǎn)后下墜飛向目標(biāo)。例如，一萬(wàn)千米射程的洲際導(dǎo)彈末級(jí)的關(guān)機(jī)高度約在200千米，戰(zhàn)斗部的彈道頂點(diǎn)卻可高達(dá)1600千米左右。對(duì)這種任務(wù)，理想的二級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)要具有較大的推力和較短的工作時(shí)間。這類似于投鉛球，角度一定時(shí)，以最短時(shí)間最大力量投出的鉛球自然飛得最遠(yuǎn)。

與之相反，運(yùn)載火箭的任務(wù)要求并不是把載荷如鉛球一樣扔的盡可能遠(yuǎn)，而是要以最經(jīng)濟(jì)的方式讓載荷達(dá)到所需速度和高度。一般而言，末級(jí)火箭關(guān)機(jī)的時(shí)刻，就是衛(wèi)星在軌道上運(yùn)行的開(kāi)始。因此對(duì)發(fā)射低地球軌道衛(wèi)星（200至500千米高度）的火箭來(lái)說(shuō)，火箭升空后，彈道與地面的夾角開(kāi)始變小，沿著越來(lái)越和地面水平線平行的角度把衛(wèi)星漸漸抬高，加速到所需的高度與速度。所以工作時(shí)間長(zhǎng)，推力小的發(fā)動(dòng)機(jī)是第二，三級(jí)火箭的理想選擇。這樣的發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī)時(shí)，火箭已經(jīng)到達(dá)了較高的高度，利于衛(wèi)星入軌。此外，小推力還有利于控制入軌精度，并且省去了無(wú)動(dòng)力滑行段?！般y河”-3的第二級(jí)正采用了這種設(shè)計(jì)，其總工作時(shí)間為200秒，而推力只有約15噸上下。但用于洲際導(dǎo)彈第二級(jí)時(shí)，由于推進(jìn)劑消耗速率慢，火箭重量降低慢，會(huì)因?yàn)橹亓κ艿礁蟮乃俾蕮p失，投擲能力會(huì)大幅縮水。

對(duì)于二級(jí)火箭的推力和任務(wù)類型間的關(guān)系，我國(guó)第一型運(yùn)載火箭“長(zhǎng)征”-1就是最好的例子?！伴L(zhǎng)征”-1火箭是“東風(fēng)”-4中程導(dǎo)彈加上第三級(jí)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)而來(lái)的。由于源自彈道導(dǎo)彈，“長(zhǎng)征”-1運(yùn)載火箭第二級(jí)推力達(dá)到了32噸，比起飛推力的四分之一還要大。為了優(yōu)化性能，1997年首飛的“長(zhǎng)征”-1D火箭第二級(jí)則換裝了總推力僅有10噸（但采用更高性能推進(jìn)劑）的新型并聯(lián)小發(fā)動(dòng)機(jī)，結(jié)合其他改進(jìn)，大幅提高了運(yùn)力。具體到“銀河”-3上，若朝鮮以現(xiàn)有技術(shù)把二級(jí)火箭推力增大約一倍，用作洲際導(dǎo)彈時(shí)，在同樣載荷時(shí)的射程會(huì)增加約1000千米。

當(dāng)然，彈道導(dǎo)彈的第二級(jí)推力也并非越大越好，因?yàn)榇笸屏σ馕吨蟮陌l(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室或更長(zhǎng)更寬的噴管，這又反過(guò)來(lái)增加了火箭的死重。因此，針對(duì)不同火箭，二級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)與一級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)的推力比總有一個(gè)最佳值。但考慮資金、時(shí)間成本后，往往會(huì)做出妥協(xié)。根據(jù)我國(guó)公開(kāi)的資料，在論證重型液體洲際導(dǎo)彈二級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，就曾有過(guò)兩種方案，一種是真空推力73噸的一級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)“上搬”，第二種是帶大噴管的55噸推力高空發(fā)動(dòng)機(jī)。第二種方案較先進(jìn)，重量也輕。但考慮到經(jīng)費(fèi)和時(shí)間等因素，采用了第一種方案。

銀河-3第三級(jí)的選擇上，我們也看到了為發(fā)射衛(wèi)星做的優(yōu)化。根據(jù)2012年末朝鮮火箭控制中心屏幕的畫(huà)面，“銀河”-3第三級(jí)工作時(shí)間260秒，總推力約3噸。這樣小的推力不但利于衛(wèi)星入軌，還方便控制第三級(jí)的變軌，但不適合洲際導(dǎo)彈。推進(jìn)劑與級(jí)間分離

根據(jù)以往“銀河”-3的飛行數(shù)據(jù)和火箭圖像分析，可得出“銀河”-3火箭的第一級(jí)與第二級(jí)采用紅煙硝酸和煤油作為推進(jìn)劑與燃料。這種組合的能量較低，但有著很好的戶外操作能力，因此被廣泛作為軍用推進(jìn)劑。大名鼎鼎的“飛毛腿”近程彈道導(dǎo)彈就采用這種推進(jìn)劑組合，據(jù)此指責(zé)朝鮮的火箭實(shí)為導(dǎo)彈也的確有一定道理。但另外一方面，“飛毛腿”科技水平的發(fā)動(dòng)機(jī)是第三世界國(guó)家火箭工業(yè)普遍的起點(diǎn)。就算平壤真心想把“銀河”-3火箭用于民用，也沒(méi)有技術(shù)能力搞偏重于民用的低溫推進(jìn)劑火箭。退一步說(shuō)，即便銀河-3采用液氧這種低溫氧化劑，也難以擺脫“導(dǎo)彈測(cè)試”的指責(zé)：畢竟，50、60年代的蘇美洲際導(dǎo)彈和戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈中，亦有不少采用液氧做氧化劑。

在一二級(jí)火箭的級(jí)間分離上，“銀河”-3采用了很復(fù)雜的雙平面分離技術(shù)。這種技術(shù)需要一個(gè)獨(dú)立的級(jí)間段，在火箭分離時(shí)，級(jí)間段底端爆炸螺栓工作，一級(jí)反推火箭工作，包括級(jí)間段的二級(jí)火箭與一級(jí)火箭分離，同時(shí)級(jí)間段上的加速火箭使第二級(jí)加速，二級(jí)火箭開(kāi)機(jī)后，級(jí)間段頂端爆炸螺栓工作，二級(jí)火箭把帶著加速火箭的級(jí)間段作為死重拋掉，級(jí)間分離完成。這即便在“冷”分離技術(shù)中也屬于最復(fù)雜的一種。這種方式能很好的保證第二級(jí)的飛行平穩(wěn)，但過(guò)于復(fù)雜。只有很少的火箭，比如近地軌道運(yùn)載能力120噸的“土星”5號(hào)的一二級(jí)采用這種技術(shù)分離，對(duì)于一種起飛推力只有120噸的火箭來(lái)說(shuō)，不但沒(méi)有必要，還增加復(fù)雜性。其他運(yùn)載火箭即便選擇冷分離技術(shù)也大都用單平面分離。

對(duì)洲際導(dǎo)彈來(lái)說(shuō)，除了單平面冷分離外，大可采用簡(jiǎn)單粗暴的“熱分離”。即第二級(jí)火箭點(diǎn)火后，級(jí)間連接件才解脫，二級(jí)火箭的尾焰把第一級(jí)火箭吹離。這種分離方式擾動(dòng)較大，但簡(jiǎn)單可靠，且重力損失較小，是液體彈道導(dǎo)彈常見(jiàn)的設(shè)計(jì)。朝鮮通過(guò)1998年發(fā)射三級(jí)“大浦洞-1”就掌握了此技術(shù)。從這點(diǎn)說(shuō)，“銀河”-3采用如此復(fù)雜的技術(shù)有些匪夷所思，或許是為了驗(yàn)證其級(jí)間段分離的可靠性。但無(wú)論如何，這種分離技術(shù)不適合洲際導(dǎo)彈。

朝鮮有遠(yuǎn)程導(dǎo)彈嗎？

基于上述差異，世界上有源于洲際導(dǎo)彈的運(yùn)載火箭，但鮮有把運(yùn)載火箭直接用做洲際導(dǎo)彈的。從“銀河”-3火箭二，三級(jí)推力和級(jí)間分離技術(shù)看，銀河一3的確是為衛(wèi)星發(fā)射而研制的運(yùn)載火箭，并不適合導(dǎo)彈任務(wù)。

如果硬要用銀河-3進(jìn)行洲際導(dǎo)彈發(fā)射，在假設(shè)朝鮮掌握彈頭再入技術(shù)的前提下，也能把一個(gè)約700千克（含約500千克的核裝置）的戰(zhàn)斗部投擲到美國(guó)西岸，或如韓國(guó)國(guó)防部所言，把一個(gè)250千克的載荷投擲到一萬(wàn)兩千千米外（韓方要么認(rèn)為朝鮮已經(jīng)可以把核裝置小型化到200千克以內(nèi)，要么是在炒作朝核威脅）。只是這樣的火箭不但推進(jìn)技術(shù)落后，還沒(méi)把這些技術(shù)的潛能全發(fā)揮出來(lái)，實(shí)屬“半吊子”。如果第三級(jí)采用四氧化二氮氧化劑的話，則只能用于地井發(fā)射，生存力低下。

以平壤現(xiàn)有的技術(shù)，完全可以加大第二級(jí)推力，并為第三級(jí)換裝一個(gè)更大推力的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，采用更簡(jiǎn)單的級(jí)間分離技術(shù)，制成一型比“銀河”-3長(zhǎng)度大幅縮短，投擲能力有較大提高的“飛毛腿科技”洲際導(dǎo)彈。這樣的導(dǎo)彈不但可以在地井部署，也可平時(shí)在坑道待命，戰(zhàn)時(shí)在戶外場(chǎng)地起豎、加注和發(fā)射。

平壤為何沒(méi)有這么做呢？除了滿足于現(xiàn)在的“銀河”-3性能這個(gè)不太可能的劇本外，筆者猜測(cè)還有以下可能：比如，洲際導(dǎo)彈版的“銀河”-3還未研制完成?；蛘呓?jīng)過(guò)權(quán)衡后，認(rèn)為發(fā)射這樣的火箭會(huì)過(guò)渡刺激美國(guó)，不符合自身利益，因此“銀河”-3項(xiàng)目只是為了表現(xiàn)技術(shù)實(shí)力，平壤并無(wú)發(fā)展“專職”洲際導(dǎo)彈的打算?；蛘撸饺勒J(rèn)為用現(xiàn)有“飛毛腿技術(shù)”無(wú)論怎么優(yōu)化，做出來(lái)的洲際導(dǎo)彈生存能力和性能都過(guò)低。因此一邊用“銀河”-3驗(yàn)證，鞏固多級(jí)火箭技術(shù)，一邊把精力集中在火星-13/KN-08小型機(jī)動(dòng)式遠(yuǎn)程導(dǎo)彈或其他新項(xiàng)目上。

說(shuō)起“火星”-13，仍有意見(jiàn)認(rèn)為，“火星”-13采用源自蘇聯(lián)R-27潛射導(dǎo)彈的高性能四氧化二氮/偏二甲肼主發(fā)動(dòng)機(jī)。這是不了解塔臺(tái)溫度控制條件和偏二甲肼特性導(dǎo)致的。通過(guò)公開(kāi)新聞報(bào)道可知，我國(guó)酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心曾耗資500萬(wàn)，為塔臺(tái)建造了密封平臺(tái)。嚴(yán)寒戶外溫度為-27℃時(shí)，長(zhǎng)征2火箭被包裹在全封閉保溫層內(nèi)，有專門的空調(diào)往里吹熱風(fēng)，可保持火箭溫度在-7℃以上。酷暑中，通過(guò)降溫設(shè)備，可使四氧化二氮在加注前降低到5℃，加注完畢準(zhǔn)備發(fā)射時(shí)溫度即便上升到15℃也可滿足操作要求。四氧化二氮的冰點(diǎn)和沸點(diǎn)為-11℃和21℃，也就是說(shuō)，安全的四氧化二氮火箭操作溫度離冰點(diǎn)與沸點(diǎn)分別差了大約4-6℃。各國(guó)塔臺(tái)、地井與潛射的四氧化二氮火箭的溫度控制也大約在這一區(qū)間。而火星-13是一款裸露彈體的機(jī)動(dòng)式可戶外發(fā)射的導(dǎo)彈，沒(méi)有復(fù)雜的環(huán)境保護(hù)罩，也沒(méi)有條件為其配備一款移動(dòng)的防寒保暖發(fā)射塔。

既然這樣，為什么在50、60年代有過(guò)采用低溫的液氧推進(jìn)劑的戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈和洲際導(dǎo)彈呢？首先，四氧化二氮對(duì)溫度可謂“兩頭怕”，而對(duì)液氧操作而言，加注人員不會(huì)擔(dān)心液氧會(huì)降溫到冰點(diǎn)，只怕其達(dá)到-183℃的沸點(diǎn)而揮發(fā)。除了保溫措施外，即便液氧揮發(fā)量過(guò)大，也可以進(jìn)行“補(bǔ)液”。即把揮發(fā)的氣態(tài)氧通過(guò)閥門放出，同時(shí)一直補(bǔ)加液氧彌補(bǔ)揮發(fā)量。氣態(tài)氧的釋放對(duì)外界無(wú)害，只增加了地面操作的復(fù)雜性，并且在沒(méi)有補(bǔ)液的情況下不能長(zhǎng)時(shí)間保持待發(fā)狀態(tài)，因此早被各國(guó)軍方淘汰。但四氧化二氮?dú)怏w具有神經(jīng)毒性，難以進(jìn)行補(bǔ)液。否則敵人還沒(méi)被打到，陣地周邊已經(jīng)遭殃，對(duì)日常訓(xùn)練也極為不利。因此從世界范圍內(nèi)看，也沒(méi)有可在露天非發(fā)射場(chǎng)環(huán)境發(fā)射的四氧化二氮火箭。就算朝鮮工程師為提高“火星”-13的投擲能力“不走尋常路”，他們也將選擇液氧，而不是四氧化二氮做氧化劑。能量適中，但更利于戶外操作的推進(jìn)劑組合則是紅煙硝酸和偏二甲肼。筆者對(duì)此專門有過(guò)討論，這里不再詳述。

責(zé)任編輯：邢強(qiáng)