朝鲜卫星发射的作用分析
文/张相国
◎ 2016年2月9日，韩国军方向媒体公开疑似朝鲜“银河”4火箭整流罩的物体
◎“银河”4发射场景
2016年2月7日，朝鲜在西海卫星发射场使用1枚液体燃料三级“银河”火箭将1颗小型卫星“光明星4号”送入太空。虽然此后外界报道称，“光明星4号”卫星入轨后运行跌跌撞撞，状态并不稳定，但从火箭发射的角度看，“银河”运载火箭运行正常，达到了远程投送有效载荷的目的。此次发射违反了联合国安理会有关禁止朝鲜使用弹道导弹技术进行包括发射卫星在内的发射活动的决议，特别是发生在2016年1月朝鲜第四次核试验几周后，因此引起国际社会的强烈反对。朝鲜此次卫星发射任务性质是什么？是否可用于远程弹道导弹的发展呢？这要从朝鲜历次卫星发射谈起。
朝鲜运载火箭发展与卫星发射
从1998年开始到2016年2月此次发射，朝鲜已进行了至少5次运载火箭的卫星发射。每次发射的运载火箭和卫星载荷几乎都有所不同，这表明朝鲜运载火箭和卫星测控技术在不断地发展。
“大浦洞”系列 朝鲜的第一次卫星发射是1998年8月31日，当时朝鲜从半岛东部海岸的舞水端里使用“大浦洞”1型三级火箭，试图将1颗卫星送入轨道。发射中前两级按照设计飞行正常，而且实现了第三级与第二级的分离。第一级飞行95秒后分离，落入距发射场253千米的日本海域，第二级飞行266秒后分离，落入距发射场1 646千米的太平洋海域。朝鲜宣布卫星入轨，但美日情报机构观测认为，火箭第三级与卫星同时坠入太平洋。朝鲜称此次发射的为“光明星1号”卫星，外界认为该火箭是在两级的“大浦洞”1型弹道导弹上加装了一级而组成的三级运载火箭。
在此8年后的2006年7月，朝鲜再次发射1枚被美国情报机构称为“大浦洞”2型的更大型运载火箭。但该火箭在飞行42秒后即发生爆炸，表明第一、二级未分离即爆炸，目前没有此次发射的任何影像和详细数据。此后多次传闻朝鲜将再次进行试射，但均没有结果。
早期“银河”系列2009年2月朝鲜宣布将发射名为“光明星2号”的“通信试验卫星”，并在3月向国际海事组织通报称，第一级助推火箭将坠落在距离咸镜北道花台郡舞水端里试验场650千米远的日本海上，第二级助推火箭将坠落在3 600千米远的北太平洋上。4月5日，朝鲜在舞水端里发射场发射了被称为“银河”2的火箭，火箭第一
级落入距离发射点540千米、日本300千米的日本海内，第二级成功点火并与第一级分离，火箭在400千米高度飞越日本上空。第二级溅落在距离发射点大约3 200千米的太平洋上，比宣布落点中心近数百千米。第二级弹道最大高度达到了485千米。日本防卫省采集到的数据表明此前两级飞行正常。但第三级与第二级分离失败，或者第三级点火故障，导致第三级和卫星失控并最终坠入距发射点3 200千米的太平洋中。此次发射并未成功，但朝鲜宣布成功，组织了全民庆祝。
在此3年后，由“银河”2略微改装的“银河”3号组装完成，并在2012年4月12日从新的西海发射场进行了发射，火箭如外界所料向南发射，但在发射后大约100秒进入“程序转弯阶段”后出现严重故障。韩国军方观测发现，火箭在升空过程中，第一级火箭首先发生爆炸，分裂为17块，而后在达到至高点后坠落的过程中出现了第二次爆炸，使二、三级火箭分裂为3块，坠落在群山以西190~200千米的海域。从爆炸时间看，朝鲜此次发射火箭一、二级未能按设计正常分离。从其飞行轨道和发射方向看，其使用了极地轨道——卫星运行经过南北极上空——但是朝鲜曾称将用太阳同步轨道，这种轨道典型地用于地球观测卫星。朝鲜也宣称，“光明星3号”卫星将绕地球南北两极运行，卫星沿轨道运动可以获取全球观测数据，测定朝鲜的山林资源分布情况、自然灾害情况、粮食估产等，并搜集天气预报和资源勘探等资料，是一颗地球观测卫星。此后，韩国打捞了朝鲜火箭残骸，对碎片的分析说明火箭第一级发动机由一组4台“劳动”导弹发动机并联而成，每台都独立运行，而且周围设计了4台矢量控制的小型游动发动机。
◎ 韩国以前打捞的“银河”3火箭舱段，长7.6米，直径2.4米
◎ 2016年2月7日下午韩国军方打捞出的疑似朝鲜“银河”4远程火箭整流罩的物体，右图为其内部情况
“银河”4火箭 在沉寂3年多后，朝鲜在2016年2月7日使用液体燃料三级“银河”火箭将1颗小型卫星送入太空。
此次发射情况与2012年12月的发射最为接近。美国情报部门透露，此次发射使用了“银河”4火箭，卫星也被称为“光明星4号”。该卫星据称重200千克，大概是先前的两倍。这可能就是朝鲜此次宣布的火箭第一级和第二级的溅落区间隔比2012年发射时略微要近的原因。“光明星4号”卫星的轨道参数与此前朝鲜宣布的太阳同步轨道不同，这说明“银河”火箭第三级经过了一次小的轨道调整。美国情报机构对在轨卫星连续监视后宣称，卫星在轨道上跌跌撞撞，这表明卫星从第三级火箭上释放的机构没有按设计运行，造成卫星姿态失稳。无论在轨卫星运行如何，朝鲜第二次成功地使用运载火箭将卫星送到了预定轨道。这表明了朝鲜运载火箭技术逐步稳定。
朝鲜运载火箭发射性质分析
朝鲜的历次卫星发射都会引发国际社会关于其实际性质的质疑，但是用于卫星发射的运载火箭和弹道导弹相比除了各自载荷不同外还有一些关键的不同点，这成为我们判断朝鲜历次卫星发射实际性质的基本依据。
运载载荷 判断是否是卫星发射的首要因素无疑是载荷性质，虽然这从火箭上面级的外观是无从判断的，但是两者的设计却完全不同。由于弹道导弹弹头载荷需要再次高速返回大气层，因此其必须能经受严酷的地球大气再入段的热环境和冲击力、高过载的考验，要求开发和制造特殊材料，这种材料和弹头设计需要经过各种测试并在实际再入条件下得到验证。而卫星由于直接送入地球轨道，基本在太空的真空环境中运行，因此其只要能承受发射入轨的过载和外层空间较长时间的宇宙射线照射就可以了，相比弹头设计要简单。
此外，由于卫星任务较为多样化，因此其质量没有太多要求，例如美苏早期卫星只有十几千克，而以后有的达到数吨，而远程导弹从效费比优化的角度看，通常需要使用核弹头，而核弹头设计受到技术限制，通常需要达到数百千克，国际军控组织严格限制500千克投送能力导弹就是这一原因。而朝鲜上次发射卫星质量只有100千克左右，而此次也只是达到了200千克，以朝鲜的核武器技术水平，无法将核弹头设计到如此小巧，虽然并不排除朝鲜改造前两级火箭来投送更大但更近的核载荷，但就“银河”系列火箭本身来说，其还是不具备核投送能力的。
飞行弹道 由于运载火箭是将卫星送入地球轨道，而导弹是将战斗部投送到远程地面目标，因此两者飞行弹道明显不同。导弹通常在飞行高度60~80千米时进行程序转弯，最终将达到一定速度的弹头以抛物线弹道抛射向目标。通常一枚射程10 000千米的洲际弹道导弹按照其最大射程，达到的最大高度超过1 000千米。而运载火箭卫星发射，尤其是将载荷投送到地球低轨道的发射，通常是直接上升的，火箭将卫星送到80千米以后，继续上升到不同的预定轨道附近，将卫星以接近第一宇宙速度向与地面平行的方向抛射，使其进入地球轨道，卫星载荷的最大高度通常是200~ 500千米之间，这取决于任务所需的轨道参数。而有些高轨道卫星还需要一次或多次轨道的转移，最终定轨。除了2006年7月“大浦洞”2型发射爆炸过早，无法判断其弹道任务性质以外，其它所有的朝鲜大型火箭发射都是按照卫星发射的最优弹道设计的，而且每次发射飞行中，“大浦洞”和“银河”火箭都是按照连贯的卫星发射弹道飞行的，因此可以判断朝鲜历次运载火箭飞行弹道都符合卫星发射的弹道要求。
动力系统 运载火箭与弹道导弹另一个不同是各自动力系统要求有较大差别，虽然这并不是严格的硬性要求，但是从性能最优化的角度看，这些差异是必须的。由于运载火箭与弹道导弹具有不同的弹道，这就要求不同的推力系统来优化性能。由于火箭需要将卫星载荷沿着与地球表面接近平行的路径加速达到能够维持其轨道的速度，因此其通常使用低冲量发动机来助推弹道的后段，以达到所需的径向速度，简单说就是体现为一个缓慢加速和转向的过程。而弹道导弹需要将弹头投送到尽可能高的高度，使得载荷能够达到地面的最大距离，其只要使弹头具备一定的速度和方向即可，因此其需要尽可能缩短飞行助推段，这就对助推火箭提出了较大冲量的要求。
朝鲜“大浦洞”火箭使用了从S-200（北约称为SA-5）防空导弹第二级改造而来的低冲量发动机（Isayev 5D67），这在“银河”系列火箭上并未得到改变。朝鲜在2012年12月“银河”3发射时的控制室展示的飞行数据表明，第二级是一个经过直径加粗以加注更多燃料的改进型“飞毛腿”B导弹发动机，第三级则与伊朗SAFIR运载火箭非常相似，该火箭由苏联R-27（北约称为SS-N-6）潜射弹道导弹或像苏联从未部署使用的ROTA发动机这样的其它苏联导弹系统上的矢量控制游动发动机组成。此外，“银河”火箭还使用了长燃时、低冲量的上面级火箭，这是理想的太空发射配置。而如果用在弹道导弹上，低冲量发动机将在直升式弹道过程中造成长时间重力影响，从而可能导致导弹至少800千米的射程损失。可见，“银河”运载火箭的动力系统并不是较为理想的远程弹道导弹配置。
发射前准备 运载火箭和导弹武器在使用上最大的区别是运载火箭发射前准备较为复杂繁琐，耗时较长，而这些特点是导弹武器作战所不允许的。通常，在发射飞行前，卫星运载火箭有个数天甚至数周的准备阶段，火箭部件和分系统需要检测和发射前验证，而且任务指挥员在发射倒计时前会等待和灵活调整以应对天气等变化。如果在倒计时过程中发动机出现异常，工程技术人员将推迟发射，以查找和解决问题，并重新启动发射流程。从以往“银河”火箭发射情况看，除了1个月以上的组装和发射准备外，发射时间都需要至少1周时间。例如，2012年4月“银河”3火箭的第一次发射是从3月23日开始的，朝首先将“银河”3火箭配件运至平安北道铁山郡东仓里基地，并在接下来10余天完成对1、2、3阶段推进器的最终组装；3月末开始，朝将火箭所需液体燃料及氧化剂运到了发射台附近容器内；4月6日，朝将火箭第1级推进器装上发射台；4月8日，朝鲜政府破天荒地邀请了70多名国外航天专家及媒体记者参观卫星发射场；4月11日，“光明星3号”卫星完成火箭装配，开始加注燃料，并最终在4月13日早晨进行了火箭发射。而如此漫长的射前准备对弹道导弹是不允许的，通常弹道导弹作战需要在接到发射命令数小时内完成发射，即使是早期的导弹也可以在10余小时内完成发射准备。
从以上几个方面可以看出，朝鲜的几次卫星发射活动本身还是较为单纯的太空探索活动，但是这些活动使用的运载火箭或相关技术是否可以用于远程弹道导弹的开发呢？
用于远程导弹发展的可能性
发展导弹武器的国家几乎都存在几乎同步的航天运载火箭发展计划，朝鲜业已成熟起来的“银河”系列运载火箭与弹道导弹无疑也存在着技术渗透，但是从以下几个方面看，朝鲜将运载火箭用于远程导弹发展的可能性并不大。
运行条件差异大，无法有效缩短发展时间 弹道导弹与其它军事系统一样，在无预警情况下都必须具备较强可靠性和随即反应性，其必须经过广泛的飞行试验，通常情况下只有在成功完成测试检验后才认为导弹具备作战能力。从前面的分析可以看出，运载火箭出于成本最小化和性能最大化的需要，是难以达到弹道导弹的要求的，这就是为什么苏联和美国从未将卫星发射运载火箭改装为弹道导弹的原因，不过不容否认的是在各国导弹发展过程中，从导弹改造为卫星发射运载火箭的情况还是非常常见的，但在这一发展过程中无法完全回避对军用导弹进行多年的全套飞行试验。弹道导弹和运载火箭平行发展并不能大幅度缩短弹道导弹的发展时间。
改造技术难度大，利用火箭技术成本高 由于朝鲜受到外部的严格制裁，因此朝鲜还是很可能利用“银河”运载火箭进行弹道导弹改造，但这种改造在技术上并不简单，而且在经济和时间成本上也不合理，因为使用运载火箭技术来改造远程弹道导弹需要对改造后的“银河”火箭进行弹道导弹模式的飞行试验。不过外界普遍猜测，朝鲜可能利用“银河”3火箭的前两级制造弹道导弹，这种导弹最大射程依据具体配置情况将可达到4 000~6 000千米，而为覆盖美国本土，就必须在“银河”3的前两级上安装较大推力的第三级火箭，但这种配置已不太适合用于实战的弹道导弹，尤其是第二级仍采用低冲量的飞毛腿发动机。其不但损失大量弹道导弹至关重要的射程，而且延长了助推段飞行时间，这使得美国助推段拦截成功的可能性更高。实际上，苏联在1957年曾考虑过一种类似的升级方式，苏联导弹研制部门将R-12（SS-4）和R-14（SS-5）导弹的主助推器连起来组成R-16（SS-7）洲际弹道导弹，但这种改造经过了后续根本性的重新设计，包括发展使用更大推力的全新发动机。另一个反面的案例是印度的弹道导弹发展计划。印度的弹道导弹在上世纪末和本世纪初一直停留在“大地”2和“烈火”2的水平上，而与此同时其运载火箭技术发展却十分迅猛，其运载火箭推力和卫星发射技术甚至一度超过我国。苏联和印度的经验表明，如果朝鲜主要利用“银河”3火箭的硬件来发展洲际弹道导弹，其将会发现这一途径费时费力，还将面临重大技术挑战。
重量和体积过大，难以实际部署使用 严格讲，虽然运载火箭不具备远程弹道导弹需要的种种武器实战特性，但是其作为投送工具还是具备将战斗部载荷投送到远程甚至洲际距离的。因此朝鲜也还是有可能考虑将“银河”3作为应对危机紧迫情况下使用的洲际弹道导弹。但由于这种导弹总重量将超过90吨，较大的体积和繁琐的射前准备使其难以部署到机动发射平台上，如果采用发射井部署，朝鲜的国土范围又过小，战略纵深有限，朝鲜会发现很难隐藏其发射井的位置，所有可能部署的朝鲜发射井距离海岸线都不会超过200千米，这在美国的先发制人突袭下难以生存。特别是采用部署在“宙斯盾”舰上的“标准”3这样的助推段拦截系统，可以在朝鲜半岛附近海域游弋待机，随时对朝鲜形成导弹防御封锁。因此体积重量如此庞大的火箭系统不适宜部署在朝鲜这样国土狭小的国家。
已拥有同类导弹，火箭技术影响有限 前面提到朝鲜可能利用“银河”3火箭的前两级改造为射程4 000~6 000千米的弹道导弹，但是实际上朝鲜已经没有这个必要。2012年4月，朝鲜在平壤举行的阅兵式上公开了机动的远程导弹“火星-13”的全尺寸模型。按照美国的命名法其被称为KN-08，这表明朝鲜已经发展了新的远程弹道导弹，并采用了非运载火箭技术的全新设计。KN-08还在不断改进，最近一次平壤阅兵中展示的该型导弹外观发生了较大变化。如果该导弹的推力比“银河”3、“劳动”或“飞毛腿”导弹都要大，那么射程有可能达到洲际标准。但是如果不进行飞行试验，这些可能就都是推测。实际上由于远程弹道导弹和运载火箭飞行弹道有明显差别，因此一种火箭发动机并不能简单地代替另一种，不能指望导弹能从中更多受益，因为新的配置需要进行多次飞行试验来验证性能和可靠性。
基本看法
火箭无法大幅促进导弹发展 从朝鲜运载火箭发展看，将弹道导弹技术用于运载火箭的可能性较大，例如早期的“大浦洞”系列，但由于没有导弹整体布局的局限，造成“大浦洞”导弹作为运载火箭时长径比过大，不但飞行效率低，而且缺乏发展潜力，也成为发射一再失败的根本原因，因此朝鲜很快放弃了这种途径，发展了专门的“银河”系列运载火箭。而从前面分析可以看出，将运载火箭用于弹道导弹的可能性并不大。但不容否认的是两者在发动机技术、部件生产工艺和飞行可靠性验证、项目管理等方面是相通的。朝鲜可以利用运载火箭卫星发射检验其无法利用飞行试验验证的发动机设计和关键部件可靠性以及飞行动力设计等，从而促进其远程弹道导弹的设计、制造和发射能力的发展。
朝运载火箭技术已趋成熟 朝鲜现已成功用不同的“银河”火箭将两颗卫星送入轨道，而这一成功是在经历了三次“银河”失败和一次“大浦洞”失败后取得的。这种结果说明朝鲜工程人员已经学会如何设计和组装并使用多级火箭，记录了足够多的飞行数据来找到并修正错误的分系统或流程，以及改进新开发系统。未来使用“劳动”和“飞毛腿”技术的卫星发射将有可能提高“银河”火箭的可靠性，这将为更大型的“银河”火箭发展奠定基础，但不会极大影响到远程弹道导弹的可靠性和作战反应性的发展。如果朝鲜想拥有能威胁到美国的可靠核能力，其不得不进行包括KN-08和“舞水端”在内的远程弹道导弹发展计划。
阻止试验应成为制裁重点 从美国、苏联、中国和法国的第一代和第二代远程弹道导弹以及卫星发射的历史可以看出，新型导弹在前5、6次发射中比后续发展的型号更可能失败。未经过实际飞行测试的KN-08、“舞水端”或其它远程导弹需经十余年改进才可能成熟可靠。国际社会阻止朝鲜核与卫星试验已多次失败，但目前朝鲜还无法对其KN-08等远程导弹进行飞行试验，因此阻止这些飞行飞验是国际社会当前的紧迫任务，其次才是防止朝鲜转化核材料或技术。一旦朝鲜完成远程导弹的飞行试验并成功，那么其战略威慑能力即达成，对国际社会的态度也会更加强硬，因此防止其卫星发射非常重要，但更重要的是防止其远程导弹的试验。