專家：對朝鮮剛剛試射的火星-14彈道導彈的分析

小火箭出品

本文作者：邢強博士

本文共4917字，28圖。預計閱讀時間：30分鐘。

朝鮮7月4日下午在「特別重大報道」中宣布當天成功發射「火星-14型洲際彈道導彈」，自稱成為可打擊全世界任一地點的核強國。報告指出：「火星-14型導彈於平壤時間上午9點從朝鮮西北部發射升空，沿著預定軌道飛行39分鐘，準確命中划設於半島東部公海的目標區，由於以最大高度角發射，沒有給周邊國家的安全帶來任何負面影響，導彈上升至2802公里高度，飛行距離933公里。」

小火箭在本文將要與大家一起討論如下幾個問題：

• 火星-14彈道導彈是怎樣的一款導彈？

• 從火星-12到火星-14，這個發展歷程與當年有怎樣的相似點？

• 從火星-14的高拋彈道數據可否計算出該導彈的最大射程？

• 按目前的技術路線，今後還會有怎樣的發展？

• 小火箭給出的火星系列彈道改運載火箭的方案。

誕生

從照片和視頻中可以看到，第一次公開露面的火星-14彈道導彈比火星-12彈道導彈要長。

整體來看，火星-14彈道導彈並能夠算作是一款完全從頭研製的導彈，而應該被視作是以火星-12單級彈道導彈為基礎，在上面添加了一個第二級的二級彈道導彈。

因此，想要重構火星-14彈道導彈的誕生歷程和設計思路，我們就不得不先了解火星-12彈道導彈。

這是朝鮮閱兵式出現的火星-12單級彈道導彈。

火星-12彈道導彈以發煙硝酸和偏二甲肼為燃料。這種可貯存的常溫有毒燃料是朝鮮液體火箭發動機的成熟燃料，已經在多款型號中得到了應用。詳見小火箭的公號文章《對朝鮮舞水端彈道導彈的幾點分析》。

從今年（2017年）2月份到現在，朝鮮已經進行了11次導彈試驗，共發射導彈17枚。這樣的發射密度是比較可觀的。小火箭仔細查找了從1984年至今的朝鮮的各項導彈發射試驗之後發現，從今年2月份到7月份，這不到半年的時間內，朝鮮導彈試驗的次數就超過了其從1984年到1998年這14年的所有導彈發射試驗次數的總和，也相當於從2006年到2012年這6年的所有導彈發射試驗測試的總和。

由此可見，朝鮮導彈技術的發展處於一個速度逐漸加快的周期中。如果說之前其發展增程型飛毛腿而誕生的火星-5、火星-6和火星-7導彈的過程可以用「小步快跑」來形容的話，那麼如今掌握了大推力液體火箭發動機的朝鮮著實是在邁開大步向發展出能夠打擊美國本土人口稠密地區的洲際彈道導彈前進了。

今年5月分，朝鮮試射了一枚名為火星-12的彈道導彈，引起了各方人士的關注。小火箭依然堅持以技術為核心的原則，僅從裝備和技術層面來分析該款導彈本身。

小火箭計算了相關彈道導彈的彈道，并力圖從少有的數據中，結合空氣動力學、飛行力學等方法，計算了今後火星-12彈道導彈一旦用於實戰，則其射程性能指標究竟怎樣。令人欣慰的一點是美國的導彈預警和偵察系統給出了朝鮮那次彈道導彈試驗的彈道高點和落點信息。結合之前的計算和分析，小火箭復現了火星-12單級彈道導彈的高拋彈道。

這是小火箭計算的火星-12彈道導彈打高拋彈道的速度曲線。

朝鮮為什麼要用火星-12導彈飛到2111.5公里的高度，其落點位置距離發射點787公里這樣的「高拋彈道」來進行測試呢？

答：高拋彈道飛行的時候，雖然射程比較短，但是，飛行速度能夠達到和全射程彈道相同的大小（接近甚至超過4.5公里/秒，具體的飛行狀態，小火箭將在下文詳細給出）。這就是高拋彈道試驗的魅力所在：用較短的射程（甚至不到全射程的五分之一），就能夠測試導彈在所有動壓環境下的情況。對於國土縱深較小，且沒有遠洋測量船的國家來說，發展高拋彈道測試技術既可避免導彈飛越鄰國所帶來的紛爭，又能夠在現有技術條件下對導彈性能進行比較詳細地驗證。

在小火箭2017年2月份的公號文章中，小火箭給出了火星-10（舞水端）彈道導彈高拋彈道（紫色）與作戰彈道（紅色）放在一起的樣子。在同樣的彈體、動力和控制系統的情況下，這兩條彈道可以說是同樣一枚導彈在裝訂了不同的飛行策略后飛出來的彈道。按照小火箭好友給出的數據，去年朝鮮的高拋彈道試驗，導彈最大飛行高度達到了1413.6112千米，導彈命中距離發射車400公里的目標區域。能夠實現這樣的高拋彈道飛行的話，通過重新設定製導控制系統，導彈是能飛到2700多公里以外的。

在綜合分析了火星-10、火星-12彈道導彈的飛行狀態和總體設計特徵后，小火箭在當時認為，如果按照彈道導彈研製的客觀規律的話，在近期，朝鮮應該進行兩次高拋彈道試驗，其落點分別為590公里和1500公里。

而從7月4日的落點情況看，朝鮮高拋彈道試驗的落點為933公里，相當於取了折中。考慮到這樣的落點和射向，已經使得彈頭落在了日本的海上專屬經濟區內了。本次試驗是同時兼顧了高拋彈道試驗方法和現實地理和地緣條件的最優選擇。

僅從這一點來看，朝鮮的彈道導彈研發路子也是值得肯定的。小火箭從這幾次試驗可以看出，火星系列彈道導彈的發展越來越尊重客觀規律，開始走務實的技術路線了。而在火星-12單級導彈在完成高拋彈道試驗后不到2個月的時間內，朝鮮就試射成功了在火星-12的基礎上加裝第2級的火星-14二級彈道導彈。其發展速度令人驚訝，其順利程度甚至會令我們羨慕。

上圖粗線為火星-12導彈的高拋彈道曲線，細線則是小火箭優化之後算得的火星-12彈道導彈的最大射程。

經過初步計算然後再由小火箭彈道優化工作室進行彈道優化。我認為，火星-12彈道導彈的投擲能力還是比較強的：

能夠攜帶650公斤重的彈頭打擊4184.3163公里處的目標。

也就是說，單級的火星-12彈道導彈已經可以有效打擊關島了。

小火箭計算的火星-12單級導彈的打擊範圍：幾乎能夠覆蓋全境。

從彈道特徵、速度曲線中來判斷，火星-12單級彈道導彈的確擁有較強的投擲能力，這也就為其添加第2級成為一枚射程更遠的彈道導彈提供了條件。

這就誕生了火星-14二級彈道導彈。

（火星-12單級彈道導彈 + 上面級 = 火星-14二級彈道導彈）

發展

朝鮮在發展火星系列的中程彈道導彈的時候，已經開始有了成體系的航天工業。因此，各種硬體條件相對來說還是比較齊備的。上圖為導彈發動機正在液體火箭發動機試車台上進行熱試車。可以較為清晰地看到發動機正常工作時產生的馬赫環。注意常溫液體燃料組合燃燒起來后的獨特顏色。

另外，有些好友或許想要從衛星照片上查看試車台附近的情況，小火箭在這裡給出詳細坐標：

北緯40°51.138′N；東經129°40.788′E

從單級的火星-12彈道導彈發展到二級的火星-14彈道導彈，這不禁讓小火箭回想起了咱們的發展道路。

公元1965年3月11日，錢學森博士牽頭提出了「八年四彈」的規劃。也就是在1965年到1972年這8年的時間內，完成4型導彈的研製。這4款導彈分別是東風2號、東風3號、東風4號和東風5號。每一款導彈的射程基本上都要是前一款的1.5倍至2倍以上。

在規劃中，錢學森博士給出了較為詳細的技術解決方案：東風-4號中遠程彈道導彈採用兩級布局，使用以東風-3號中程彈道導彈為基礎的結構作為第一級，加裝的第二級採用高空噴管。上圖來源「航天事業創建60周年成果展」。

咱們從東風-3號單級彈道導彈發展到東風-4號二級彈道導彈，攻克了高精度加速度計和陀螺儀技術、二級火箭的級間分離技術、二級火箭發動機高空點火技術、遠程彈道導彈遙測技術這4項關鍵技術。

這一時期的發展，為兩彈結合試驗（導彈+原子彈）和洲際彈道導彈技術以及今後的彈道導彈多彈頭技術提供了紮實的基礎。東風-4號大量採用東風-3號的成熟技術，使在當時的經濟水平和技術條件下，快速掌握了二級彈道導彈，實現了質的飛越。

（小火箭在這裡要補充說明一下，兩彈一星中的兩彈指的是導彈與核彈，一星指的是衛星。這個「兩彈」並非是原子彈與氫彈。）

射程

在火星-12彈道導彈的基礎上，結合遠程彈道導彈整體最優設計的客觀演算法，我們來設計火星-14的二級，並且在在此基礎上，用7月4日的高拋彈道數據來進行修正，由此，終於就可以得到火星-14二級彈道導彈的最大射程計算結果了。

上圖為小火箭計算的火星-14二級彈道導彈的彈道。按小火箭的優化結果，火星-14彈道導彈的射程在6000公里以上。

小火箭的計算結論：

火星-14彈道導彈能夠將400公斤彈頭送至6333.5018公里遠的地方。

按照美國標準，這樣的射程已經可以稱得上洲際彈道導彈了。按標準，火星-14彈道導彈應歸為遠程彈道導彈，尚未達到射程大於8000公里的劃分標準。

（美國標準：射程大於3400英里，也就是射程大於5500公里的彈道導彈可被認定為洲際彈道導彈。）

小火箭計算的火星-14二級彈道導彈攜帶400公斤彈頭攻擊6333.5公里處的目標的速度曲線。

小火箭計算了4條火星-14彈道導彈的彈道，以便展示該款導彈的覆蓋範圍。

小火箭補充一下：媒體上提到的火星-14的射程可達6700公里甚至7000公里的說法，是用極其簡化的公式估算的，實際上並不具備實戰意義。應當綜合考慮彈頭攜帶能力和引入第二級帶來的空氣動力學和彈體結構方面的變化。因此實際作戰使用時，有效射程為6333.5公里。

從上圖可以看出，從舞水端發射基地到關島為3400公里，到阿拉斯加州最大的城市安克雷奇為5600公里，到西雅圖為7900公里，到洛杉磯為9100公里，到芝加哥為10000公里，到華盛頓特區為10700公里。

按目前的技術路線來看，朝鮮需要攻克的還有三個關鍵技術：一是核武器的小型化；二是再入彈頭的熱防護技術；三是遠程彈道導彈的遙測技術。

期望

公元1970年4月24日，東方紅1號衛星由長征1號運載火箭送入近地點439公里，遠地點2384公里，傾角68.41°，周期114分鐘的近地軌道上。這使得成為繼蘇聯、美國、法國和日本之後第5個能夠獨立發射人造衛星的國家。

東方紅1號衛星的質量為173公斤，超過了之前4個國家首顆衛星質量的總和。而這樣強大的運載能力，得益於對東風-4號遠程彈道導彈的成功改造。

工程師在東風-4號二級遠程彈道導彈的頂部，加裝了第3級。也就是說，的第一款運載火箭長征1號實際上是東風-4號導彈加裝了一個固體火箭第3級。

既然朝鮮以類似從東風-3號導彈發展到東風-4號導彈的技術路線掌握了遠程彈道導彈的技術，那麼，不妨再進一步，在火星-14二級遠程彈道導彈上面加裝一台固體火箭發動機作為第3級，這樣就能夠發展出一款小型運載火箭了。

好端端的技術，如果僅僅用於戰爭的話，小火箭覺得還是比較可惜的。既然掌握了多級火箭的技術（甚至在級間分離的技術細節方面要優於上世紀60年代的），那麼再努力一下，就可以擁有一款可以進軍國際商業衛星發射市場的火箭了。

小火箭在這裡向朝鮮工程師發出倡議：歡迎朝鮮加入全球太空探索的大家庭。技術應該最終用來造福全人類，用來開拓視野，用來探求新知。

在重新對火星-14遠程彈道導彈的部分參數進行優化，並增加了一台固體火箭發動機作為第3級之後，小火箭設計了基於火星-14彈道導彈的一款3級小型運載火箭。在此，小火箭給出該型運載火箭的發射時序（因擔心火星-14導彈在增加第3級后的結構問題，我修改了分離方式）：

另：

有關長征5號，有關嫦娥，有關航天，好多朋友希望小火箭發聲。聲音不大，或也無可說，無可嘆，除了關注技術本身而不應過度關注他物之外，想起了魯迅先生在《熱風》中的一段話:

「願青年都擺脫冷氣，只是向上走，不必聽自暴自棄者流的話。能做事的做事，能發聲的發聲。有一分熱，發一分光，就令螢火一般，也可以在黑暗裡發一點光，不必等候炬火。

此後如竟沒有炬火：我便是唯一的光。倘若有了炬火，出了太陽，我們自然心悅誠服的消失，不但毫無不平，而且還要隨喜，讚美這炬火或太陽；因為他照了人類，連我都在內。

我又願青年都只是向上走，不必理會這冷笑和暗箭。」

信心在，夢想在，小火箭也將會一如既往地做一隻螢火，發出使命賦予的光。