朝鲜运载火箭是如何炼成的?

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  由于弹道导弹和运载火箭技术上的相通性,朝鲜的航天发射一直备受人们的关注。2012年12月12日,朝鲜“银河”3号火箭发射成功,将第二颗“光明星”3号卫星送入轨道,从而成为人类历史上第1个具备独立航天发射能力的国家。
  对于朝鲜这样受到长期封锁的小国,即使在“先军政治”路线下大力发展军工尤其是弹道导弹的研制和制造,运载火箭的发射成功固然不易,其含金量更让人刮目相看。
  从引进“飞毛腿”导弹开始
  朝鲜的运载火箭是在弹道导弹的基础上发展出来的,这也是苏联、美国和中国等航天大国早期发展的典型路线。
  朝鲜进口埃及的R-17“飞毛腿”导弹,才真正接触到弹道导弹技术。R-17导弹是一种典型的液体短程弹道导弹,是苏联20世纪50年代技术的产物。就是这种导弹技术的衍生发展,成就了“银河”3号火箭的成功。
  朝鲜是一个处于冷战最前线的小国,在独特的国内外环境下它建立了一个小而全、偏重军工等重工业的工业体系。在这样独特的工业体系支持下,获得R-17导弹技术后,朝鲜迅速完成了R-17导弹的国产化并命名为“化城”导弹,后来还改进了发动机和制导系统,提高了发动机推力和制导精度,导弹射程也增加到600千米。朝鲜还进一步对飞毛腿导弹发动机进行了放大,以此为基础研制出“芦洞”液体中程导弹。
  根据公开图片的比较,“芦洞”导弹的发动机喷口直径0.6米,比R-17“飞毛腿”导弹的喷口大50%左右,其地面推力也翻了一番达到约29吨,这标志着朝鲜运载火箭技术的一个重要飞跃。
  “白头山”1号火箭之谜
  不少外国分析家认为,朝鲜在放大“飞毛腿”导弹发动机的过程中得到了俄罗斯工程师的帮助,事实显示:朝鲜已经具备了这种新型发动机的研制和生产能力。以“芦洞”导弹做为第一级箭体,增加R-17“飞毛腿”导弹的第二级和9K79“圣甲虫”导弹的第三级,就是朝鲜1998年8月31日发射的“白头山”1号运载火箭。
  由于三级火箭工作不正常,“白头山”1号火箭的发射以失败告终,“光明星”1号卫星没能进入轨道。但是,“白头山”1号火箭发射后飞过日本本州岛上空,日本普遍恐慌并开始研制和部署弹道导弹防御系统,这大概是朝鲜始料未及的。
  美日等国认为这次发射是为了测试“大浦洞”1号导弹,但情报中的“芦洞”导弹作为第一级、“化城”导弹做第二级的“大浦洞”导弹再也没有出现过。现在看来,所谓的“大浦洞”1号导弹只是突破多级火箭的验证项目,朝鲜弹道导弹的研制重点随后转向“大浦洞”2号液体远程导弹以及仿制R-27导弹的BM-25液体中程导弹。
  成功仿制R-27导弹
  第一级四机并联的“大浦洞”2号导弹的研制可能开始于1987年,采用放大后的“芦洞”导弹发动机(推力和我国东风四号导弹使用的YF-1发动机相近)。朝鲜由于工业水平相对落后,无法简单复制先进的R-27导弹发动机,朝鲜火箭工程师在俄罗斯工程师指导下做了适应性的改造,即使发动机性能有所下降,其技术和性能仍然比从飞毛腿导弹发动机比例放大的“芦洞”导弹发动机好得多,这是BM-25导弹具备2500千米左右射程的根本保证。B M-25导弹仍然沿用了R-27导弹1.5米直径的弹体,但加长了导弹长度,通过增加燃料来增程。朝鲜还仿制了R-27导弹的游动发动机,获得了高性能的小推力发动机技术,为新一代运载火箭的研制进一步铺平了道路。
  2009年4月5日朝鲜自东海岸的舞水端里发射场发射了“银河”2号火箭,据称“银河”2号火箭的近地轨道运载能力可达几百千克。根据朝鲜公布的照片分析,它的前两级就是“大浦洞”2号导弹,而第三级很可能使用液体发动机。朝鲜发射“银河”2号火箭前,伊朗在2009年2月2日发射了一枚“信使”2号运载火箭。从伊朗公布的“信使”2号火箭的大量图片可看出,伊朗获得过朝鲜输出的发动机技术。不过戏剧性的是伊朗的火箭发射抢先获得了成功,伊朗也因此成为第九个具备航天发射能力的国家,而朝鲜的“银河”2号火箭发射由于第三级发动机没有点火,发射又一次遭遇失败。
  “银河”3号的含金量
  2012年年初,朝鲜宣布,将以“银河”3号火箭从西海岸的东仓里发射基地发射“光明星”3号卫星。朝鲜发射前不仅向国际海事组织(IMO)通报了火箭落区位置,还邀请各国记者前来采访,希望借此机会澄清朝鲜进行导弹试射的谣言。朝鲜发射场负责人向各国记者介绍了“银河”3号火箭的基本情况,如火箭高30米,第一级直径2.4米,起飞质量91吨,起飞推力120吨等。根据现场记者拍摄的照片,“银河”3号火箭和“银河”2号火箭大同小异,第三级长度略有增加,据判断是为了增加运力以达到设计的太阳同步轨道运载能力。
  我们还可以根据记者拍摄的高分辨率照片,按照箭体比例进一步推算出“银河”3号火箭第二级直径1.5米、二级直径1.2米,证实了“银河”系列火箭使用R-27导弹或是其仿制型号作为第二级的猜测。根据这些信息,我们可以判断“银河”系列火箭第一级使用4台“芦洞”导弹发动机、第二级使用单台R-27或是BM-25导弹主发动机,第三级使用R-27导弹的游动发动机。
  2012年4月13日,“银河”3号火箭第一次发射,起飞后第一级分离前火箭即解体爆炸,这算是朝鲜三次发射失败中最糟糕的一次。朝鲜政府承认了这次发射失败,而不是如前两次一样自欺欺人地宣布发射成功,多少也算是一个进步。朝鲜的进步不仅体现在宣传领域,根据韩国媒体报道,东仓里基地还有一枚火箭可供发射,这说明朝鲜一个批次至少具备生产两枚火箭的批量生产能力,或许这是比发射成败更令人关心的问题。果然,2012年12月12日,“银河”3号的发射成功,不仅让举世震惊,而且抢尽了因故推迟发射的韩国“罗老”号火箭风头,让韩国在具备航天发射能力的竞赛中落败。
  朝鲜展示的航天实力
  朝中社在发射成功后很快发布新闻。据朝中社报道,第二颗“光明星”3号卫星运行在轨道倾角97.4度,近地点高度499.7千米、远地点高度584.18千米的轨道上,运行周期为95分29秒。
  “银河”3号火箭总体设计和性能与长征一号火箭相当相近,首次发射就将卫星成功送入太阳同步轨道,这样的记录在各国首次航天发射中前所未有。由于东仓里发射场地理位置的限制。为了避免火箭二级残骸落入或是过于靠近菲律宾领土,朝鲜在火箭弹道设计上也做出了精心的调整。根据朝鲜向国际海事组织呈报的落区位置分析,“银河”3号火箭并不是直接瞄准太阳同步轨道倾角发射的,而是使用一个略为偏东的初始射向,再使用第三级发动机向西进行偏航机动。这样的设计不仅损失了部分运载能力,也对第三级火箭的控制也提出了更高的要求,尤其是朝鲜既没有测控船也没有海外测控站,火箭遥测控制难度颇大。
  朝鲜还公布了箭载摄像机拍摄的发射视频,其视频质量相当稳定。此外朝鲜运载火箭的级间段也没有复制早期长征火箭采用的杆系结构,而是使用了更先进的半硬壳式结构,这些措施说明朝鲜也在运载火箭的细节上下了很大功夫。
  从朝鲜官方发布的数据看,“光明星”3号卫星的轨道倾角和近地点控制得相当精确,表明“银河”3号火箭第三级关机时的运动方向和关机时的高度都控制得很好,只是卫星远地点有80多千米的误差,这意味着第三级火箭的关机速度有不小的偏差,但对比日本首次发射时卫星的远地点偏离1250千米,这个偏差还在可容忍的范围内。
  根据朝鲜的介绍,“光明星”3号卫星将用于对地观测,但种种迹象表明,“光明星”3号卫星很可能已经失控,无法正常工作。美国媒体报道“光明星”3号虽然进入太空轨道,但卫星在进行异常的翻转。世界各地的无线电爱好者也没有在朝鲜宣布的470MHz波段收听到《金日成将军之歌》。对于第一次航天发射来说,卫星顺利入轨的意义要比卫星正常工作大得多,这只能说是一个遗憾而不是失败。
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