徐天然

今年初，朝鮮用“光明星”火箭（實際和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500千米高度的太陽同步軌道。韓美指責這次衛(wèi)星發(fā)射是“偽裝的洲際導彈試驗”?？墒?，媒體對此大都只是泛泛而談，缺少技術層面的討論，得出的結論缺少可靠的支撐。筆者愿在此從幾個角度，說一說銀河-3火箭的特點。

發(fā)射概況

2016年2月7日的發(fā)射與2012末“光明星”-3火箭的任務和彈道基本相同。第一級火箭落區(qū)位于韓國以西海域，第二級火箭落區(qū)位于距發(fā)射點約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。這條彈道經過慎重考慮，避免飛越任何相關國家領土上空。但為了用這條彈道把衛(wèi)星送入太陽同步軌道，第三級火箭必須在中途進行一次變軌，體現(xiàn)了較高的運載火箭制導水平。為防止殘骸被韓國打撈，火箭一子級在分離后自毀，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也是一種有效干擾雷達與攔截器的突防手段。

這是西海衛(wèi)星發(fā)射場改建后的第一次發(fā)射。新發(fā)射塔不但可以把火箭很好地密封起來，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)推進太空與火箭計劃。由于火箭一級與二級濺落區(qū)比2012年公布的濺落區(qū)略微靠北一些，故推測這次的衛(wèi)星比2012年略重。韓美軍方人士認為這表明“銀河”-3發(fā)射是偽裝的“洲際導彈測試”。

二、三級火箭的推力

看“銀河”-3是否真的是“偽裝的洲際導彈”，一個重要的指標就是第二，三級火箭的推力。洲際導彈把戰(zhàn)斗部加速到預定速度后，末級關機，與戰(zhàn)斗部分離，戰(zhàn)斗部沿拋物線上升到彈道頂點后下墜飛向目標。例如，一萬千米射程的洲際導彈末級的關機高度約在200千米，戰(zhàn)斗部的彈道頂點卻可高達1600千米左右。對這種任務，理想的二級發(fā)動機要具有較大的推力和較短的工作時間。這類似于投鉛球，角度一定時，以最短時間最大力量投出的鉛球自然飛得最遠。

與之相反，運載火箭的任務要求并不是把載荷如鉛球一樣扔的盡可能遠，而是要以最經濟的方式讓載荷達到所需速度和高度。一般而言，末級火箭關機的時刻，就是衛(wèi)星在軌道上運行的開始。因此對發(fā)射低地球軌道衛(wèi)星（200至500千米高度）的火箭來說，火箭升空后，彈道與地面的夾角開始變小，沿著越來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。所以工作時間長，推力小的發(fā)動機是第二，三級火箭的理想選擇。這樣的發(fā)動機關機時，火箭已經到達了較高的高度，利于衛(wèi)星入軌。此外，小推力還有利于控制入軌精度，并且省去了無動力滑行段?！般y河”-3的第二級正采用了這種設計，其總工作時間為200秒，而推力只有約15噸上下。但用于洲際導彈第二級時，由于推進劑消耗速率慢，火箭重量降低慢，會因為重力受到更大的速率損失，投擲能力會大幅縮水。

對于二級火箭的推力和任務類型間的關系，我國第一型運載火箭“長征”-1就是最好的例子?！伴L征”-1火箭是“東風”-4中程導彈加上第三級固體火箭發(fā)動機而來的。由于源自彈道導彈，“長征”-1運載火箭第二級推力達到了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“長征”-1D火箭第二級則換裝了總推力僅有10噸（但采用更高性能推進劑）的新型并聯(lián)小發(fā)動機，結合其他改進，大幅提高了運力。具體到“銀河”-3上，若朝鮮以現(xiàn)有技術把二級火箭推力增大約一倍，用作洲際導彈時，在同樣載荷時的射程會增加約1000千米。

當然，彈道導彈的第二級推力也并非越大越好，因為大推力意味著更大的發(fā)動機燃燒室或更長更寬的噴管，這又反過來增加了火箭的死重。因此，針對不同火箭，二級發(fā)動機與一級發(fā)動機的推力比總有一個最佳值。但考慮資金、時間成本后，往往會做出妥協(xié)。根據(jù)我國公開的資料，在論證重型液體洲際導彈二級發(fā)動機時，就曾有過兩種方案，一種是真空推力73噸的一級發(fā)動機“上搬”，第二種是帶大噴管的55噸推力高空發(fā)動機。第二種方案較先進，重量也輕。但考慮到經費和時間等因素，采用了第一種方案。

銀河-3第三級的選擇上，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面，“銀河”-3第三級工作時間260秒，總推力約3噸。這樣小的推力不但利于衛(wèi)星入軌，還方便控制第三級的變軌，但不適合洲際導彈。推進劑與級間分離

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火箭的第一級與第二級采用紅煙硝酸和煤油作為推進劑與燃料。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劑。大名鼎鼎的“飛毛腿”近程彈道導彈就采用這種推進劑組合，據(jù)此指責朝鮮的火箭實為導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)動機是第三世界國家火箭工業(yè)普遍的起點。就算平壤真心想把“銀河”-3火箭用于民用，也沒有技術能力搞偏重于民用的低溫推進劑火箭。退一步說，即便銀河-3采用液氧這種低溫氧化劑，也難以擺脫“導彈測試”的指責：畢竟，50、60年代的蘇美洲際導彈和戰(zhàn)術導彈中，亦有不少采用液氧做氧化劑。

在一二級火箭的級間分離上，“銀河”-3采用了很復雜的雙平面分離技術。這種技術需要一個獨立的級間段，在火箭分離時，級間段底端爆炸螺栓工作，一級反推火箭工作，包括級間段的二級火箭與一級火箭分離，同時級間段上的加速火箭使第二級加速，二級火箭開機后，級間段頂端爆炸螺栓工作，二級火箭把帶著加速火箭的級間段作為死重拋掉，級間分離完成。這即便在“冷”分離技術中也屬于最復雜的一種。這種方式能很好的保證第二級的飛行平穩(wěn)，但過于復雜。只有很少的火箭，比如近地軌道運載能力120噸的“土星”5號的一二級采用這種技術分離，對于一種起飛推力只有120噸的火箭來說，不但沒有必要，還增加復雜性。其他運載火箭即便選擇冷分離技術也大都用單平面分離。

對洲際導彈來說，除了單平面冷分離外，大可采用簡單粗暴的“熱分離”。即第二級火箭點火后，級間連接件才解脫，二級火箭的尾焰把第一級火箭吹離。這種分離方式擾動較大，但簡單可靠，且重力損失較小，是液體彈道導彈常見的設計。朝鮮通過1998年發(fā)射三級“大浦洞-1”就掌握了此技術。從這點說，“銀河”-3采用如此復雜的技術有些匪夷所思，或許是為了驗證其級間段分離的可靠性。但無論如何，這種分離技術不適合洲際導彈。

朝鮮有遠程導彈嗎？

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

如果硬要用銀河-3進行洲際導彈發(fā)射，在假設朝鮮掌握彈頭再入技術的前提下，也能把一個約700千克（含約500千克的核裝置）的戰(zhàn)斗部投擲到美國西岸，或如韓國國防部所言，把一個250千克的載荷投擲到一萬兩千千米外（韓方要么認為朝鮮已經可以把核裝置小型化到200千克以內，要么是在炒作朝核威脅）。只是這樣的火箭不但推進技術落后，還沒把這些技術的潛能全發(fā)揮出來，實屬“半吊子”。如果第三級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，完全可以加大第二級推力，并為第三級換裝一個更大推力的固體火箭發(fā)動機，采用更簡單的級間分離技術，制成一型比“銀河”-3長度大幅縮短，投擲能力有較大提高的“飛毛腿科技”洲際導彈。這樣的導彈不但可以在地井部署，也可平時在坑道待命，戰(zhàn)時在戶外場地起豎、加注和發(fā)射。

平壤為何沒有這么做呢？除了滿足于現(xiàn)在的“銀河”-3性能這個不太可能的劇本外，筆者猜測還有以下可能：比如，洲際導彈版的“銀河”-3還未研制完成?；蛘呓涍^權衡后，認為發(fā)射這樣的火箭會過渡刺激美國，不符合自身利益，因此“銀河”-3項目只是為了表現(xiàn)技術實力，平壤并無發(fā)展“專職”洲際導彈的打算?；蛘?，平壤認為用現(xiàn)有“飛毛腿技術”無論怎么優(yōu)化，做出來的洲際導彈生存能力和性能都過低。因此一邊用“銀河”-3驗證，鞏固多級火箭技術，一邊把精力集中在火星-13/KN-08小型機動式遠程導彈或其他新項目上。

說起“火星”-13，仍有意見認為，“火星”-13采用源自蘇聯(lián)R-27潛射導彈的高性能四氧化二氮/偏二甲肼主發(fā)動機。這是不了解塔臺溫度控制條件和偏二甲肼特性導致的。通過公開新聞報道可知，我國酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心曾耗資500萬，為塔臺建造了密封平臺。嚴寒戶外溫度為-27℃時，長征2火箭被包裹在全封閉保溫層內，有專門的空調往里吹熱風，可保持火箭溫度在-7℃以上。酷暑中，通過降溫設備，可使四氧化二氮在加注前降低到5℃，加注完畢準備發(fā)射時溫度即便上升到15℃也可滿足操作要求。四氧化二氮的冰點和沸點為-11℃和21℃，也就是說，安全的四氧化二氮火箭操作溫度離冰點與沸點分別差了大約4-6℃。各國塔臺、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動式可戶外發(fā)射的導彈，沒有復雜的環(huán)境保護罩，也沒有條件為其配備一款移動的防寒保暖發(fā)射塔。

既然這樣，為什么在50、60年代有過采用低溫的液氧推進劑的戰(zhàn)術導彈和洲際導彈呢？首先，四氧化二氮對溫度可謂“兩頭怕”，而對液氧操作而言，加注人員不會擔心液氧會降溫到冰點，只怕其達到-183℃的沸點而揮發(fā)。除了保溫措施外，即便液氧揮發(fā)量過大，也可以進行“補液”。即把揮發(fā)的氣態(tài)氧通過閥門放出，同時一直補加液氧彌補揮發(fā)量。氣態(tài)氧的釋放對外界無害，只增加了地面操作的復雜性，并且在沒有補液的情況下不能長時間保持待發(fā)狀態(tài)，因此早被各國軍方淘汰。但四氧化二氮氣體具有神經毒性，難以進行補液。否則敵人還沒被打到，陣地周邊已經遭殃，對日常訓練也極為不利。因此從世界范圍內看，也沒有可在露天非發(fā)射場環(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劑組合則是紅煙硝酸和偏二甲肼。筆者對此專門有過討論，這里不再詳述。

責任編輯：邢強