奇葩的装备变身（四）：洲际导弹改作航天运载火箭

来源：科普中国时间：2019.05.31

出品：科普中国

作者：岳江锋

策划：宋雅娟

监制：光明网科普事业部

洲际弹道导弹是一个军事强国战略威慑力量的象征，一般装有核弹头，射程往往在8000千米以上，可在“关键时刻”对敌方战略目标(包括战略指挥中心、人口密集城市等)带来致命打击。但随着美俄(苏)裁减进攻性战略武器条约的实施，双方退役了大量的洲际导弹，其中一部分“化剑为犁”，改作航天运载火箭使用。

“弹改箭”前后结构对比示意图(以SS-18“撒旦”导弹为例)

一脉同源的导弹和火箭有啥异同?

火箭自古便已有之，一开始主要用于军事。中国是火箭的故乡。据《宋史》等古籍记载，在公元970年前后的宋朝初年，我国就发明了具有反作用力因素的古代火箭。但早期的火箭武器，发射出去之后都不能再进行控制。这种被称为火箭弹的无控火箭武器命中精度差，作战效率不高，发挥的威力也极为有限。

随着战争形势的发展，迫切要求提高武器的命中精度，于是火箭也就装上了控制其飞行轨迹的部件，成为了我们所说的“导弹”。德国是世界上最早研制导弹的国家，这也是火箭向现代化导弹转型的开始。由于早期出现的一些导弹是用火箭来推进的，有人就把它与火箭混为一谈，其实两者在概念上是有着很大差别的。

导弹主要由战斗部、控制系统、发动机、弹体四部分组成。真正用来作战的是战斗部，基本安排在导弹的最前端，又称为“弹头”。战斗部内装的可以是炸药，也可以是核武器、化学武器或其他装置。弹体、发动机和控制系统可以合称“战斗部的运载器”，是用来把战斗部送向目标的一种可控制的飞行器。

运载火箭是将各种航天器送向太空的工具，它一般为2～4级，末级有仪器舱，内装制导与控制系统、遥测系统和发射场安全系统。有效载荷装在仪器舱的上面，外面套有整流罩。它每一级都包括箭体结构、推进系统和飞行控制系统。级与级之间靠级间段连接。有效载荷装在仪器舱的上面，外面套有整流罩。

现代运载火箭大多源于弹道导弹

将洲际弹道导弹改装成运载火箭在世界航天史上并不鲜见，如今各国研制的运载火箭，其早期版本大多由弹道导弹发展而来。1957年10月4日，苏联利用“卫星”号运载火箭成功将世界第一颗人造地球卫星送入太空，使人类进入了航天时代。该火箭就是由苏联第一种洲际弹道导弹R-7改进而来，近地轨道的运载能力达到1.3吨。在完成多次发射任务后，又以该火箭第一级为基础，改进成“东方”号运载火箭，成功将世界上第一位航天员加加林送入太空。

冷战后期以来，美国和苏联签订了多项削减战略武器条约。为了避免浪费，两国都将大量退役的洲际弹道导弹改装成运载火箭用于发射卫星。如，美国现役的“德尔塔”系列、“宇宙神”系列，俄罗斯的“联盟”系列、“旋风”系列、“天顶”系列等运载火箭最初都是由弹道导弹发展或改装而来。

通过将退役导弹改装成大型运载火箭来发射航天器，可以大幅节省相关费用。一方面节省了航天发射费用，据悉每次航天发射的成本至少需要几千万美元甚至上亿美元，如果能将即将退役或退役的战略导弹进行“废物利用”，则大大节省了研制火箭的费用;另一方面节省了销毁退役导弹的费用，可谓是“两全其美”。

导弹改作运载火箭究竟难不难?

对于那些已经掌握战略导弹技术和运载火箭技术的国家来说，“弹改箭”并不是难题，主要是进行一些适应性改造：如改变导弹的飞行轨迹、更换部分零部件、增加关键部件的备份、调整火箭发动机的工作状态、加装卫星整流罩等。其中，改造整流罩是重点和难点，因为导弹和运载火箭在这方面存在较大差别。

首先，运载火箭携带的载荷外形不规则，直径通常大于火箭上面级直径，其整流罩结构多为蚌壳式，从中间向两侧开启;而战略导弹为了追求足够的射程和考虑到再入环境的复杂性，其弹头一般设计成锥形，较为规则，流线形较好，尺寸也较小，所以整流罩一般小于弹体。其次，运载火箭携带的载荷无需再入大气层，因此，当运载火箭飞出大气层，其整流罩就会抛掉，而弹道导弹的整流罩通常就是再入弹头的外壳。综上，从控制学原理、气动加热技术和空气动力学方面着手，对整流罩加以改进是一项复杂的工作。

值得一提的是，弹改箭有一定局限性。战略导弹的运载能力有限，不能满足大型航天器的发射需要，以俄罗斯推力最大的重型洲际导弹SS-18“撒旦”为例，该导弹可以携带10枚核弹头，弹头部分重约6-8吨，射程最远可达1.1万千米，但改为“第聂伯”号火箭后，近地轨道有效载荷为4.5吨，月球转移轨道有效载荷仅为0.55吨，其他型号导弹改火箭后的运载能力或将更小。

另外，弹改箭还隐含一定的安全问题。由于战略导弹最初是按照武器的标准设计，对导弹发射安全系数的要求相对低于运载火箭，如果处理不好容易导致事故频发。2006年7月，由SS-18导弹改型而来“第聂伯”号火箭从哈萨克斯坦航天发射中心发射，升空仅86秒，第一级火箭助推器发动机紧急关闭，随后火箭爆炸坠毁。