bluesky2312018-01-26 21:04:44

所谓日本火箭技术先进,“一夜之内“就能有弹道导弹?根本就是痴人说梦

2018年1月18日凌晨,Epsilon3号机于内之浦航天中心将一颗小型雷达测绘卫星送入太阳同步轨道。这既是Epsilon火箭首次在夜间发射,也是Epsilon强化型的首次发射。通过更换推力更大的二子级并增加碳纤复合材料使用量将500千米太阳同步轨道运载能力提升至590千克。

作为日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)研制的新一代固体运载火箭,Epsilon是一款以现有成熟技术为基础经系统优化后打造的发射成本更低、发射流程更加自动化的火箭。

继承与变化并存

Epsilon固体运载火箭全长约24.4米,重91吨,直径2.6米,动力系统由三级固体火箭发动机组成,且均为成熟型号。第一级由H-IIA运载火箭的固体助推器SRB-A改进而来,第二级M-34c和第三级KM-V2b是M-V固体火箭的第三/四级,日本人也直接照搬过来使用。其中,第一级SRB-A直径2.5米,发射质量75吨,推进剂质量66.3吨,真空推力2271千牛,工作时间116秒,真空比冲284秒;第二级M-34c直径2.2米,发射质量12.3吨,推进剂质量10.8吨,真空推力371.3千牛,工作时间105秒,真空比冲300秒;第三级KM-V2b发射质量2.9吨,推进剂质量2.5吨,真空推力99.8千牛,工作时间90秒,真空比冲301秒。该型火箭可将1200千克的有效载荷发射到250千米×500千米、轨道倾角30度的近地轨道。加装液体上面级后,具备了太阳同步轨道发射能力,可将450千克的有效载荷送入500千米、轨道倾角97.4度的太阳同步轨道;由于上面级自重吃掉了300千克的搭载能力,只能将700千克的有效载荷送入500千米高的近圆轨道。

通常情况下,为了让推进剂燃气流充分膨胀以便将更多的化学能转化为动能,设计师都会加长发动机喷管。但如此一来火箭的整体长度就增加了,太过长细的火箭容易诱发振动且降低了稳定性,前者会导致火箭折断,后者会使火箭难以控制并坠毁。为了降低火箭长度,M-34c和 KM-V2b固体火箭发动机均采用可抛式单级延伸喷管,将整个喷管分成前后两部分,后半截喷管被称为延伸段。平时延伸段套在喷管上以缩小固体火箭发动机长度。当发动机工作时,靠伸展一圈被压缩的弹性杆将延伸段展开以加长喷管提高推力。大家需要注意的是可抛式喷管不是将喷管抛掉,而是在喷管展开后将展开结构抛掉以减轻结构重量。

上述三种固体火箭发动机壳体、喷管等主要构件全部使用碳纤维增强复合材料,Epsilon火箭也因此成为日本首枚全复合材料壳体的固体运载火箭;M-V火箭由于第一级固体火箭发动机M-14使用合金钢壳体而成为了日本最后一种使用金属壳体的固体运载火箭。

液体上面级(PBS,Post Boost Stage)的主要结构是一个截锥体框架,顶端固定三个推进剂储罐,姿控发动机位于框架四周。质量约300千克,推进剂质量约100千克,比冲215秒。液体上面级由H-IIA大推力运载火箭的第二级液体姿控发动机改进而来。

液体上面级

此外,第一级火箭发动机所采用的固体滚动控制发动机、第二级的液体姿控发动机和用于第三级发动机(装配在第二/三级级间段上)起旋的小型固体发动机均来自于M-V火箭的成熟技术并稍加改进。

Epsilon项目带给日本航天界的最大变化当属发射前的检测工作实现了人工智能化——从发射准备阶段到最终实施发射均由电脑处理数据并对各种故障自动作出响应,无需人工干预。较之于“传统”火箭型号设备庞杂的发射指控室,日本宇宙航空研究开发机构宣称他们只要一台电脑即可完成Epsilon火箭的发射控制工作(实际使用时会投入两台电脑互为备份),他们将其称为“移动式发射控制”。Epsilon的项目经理森田泰弘曾宣称“以往需要60人花费3个小时对300处进行发射前的检查工作,Epsilon仅由3人操作两台电脑,用70秒就完成了。”这样不但简化了检测流程、缩短了测试周期,还把大量人力从分析数据和处置故障中解脱出来。

Epsilon仅靠几台电脑就可进行测试发射

Epsilon项目的预期目标是:将发射费用从M-V的75亿日元降到30亿日元;发射准备周期从M-V的42日减少到7天。

为了发射Epsilon火箭,内之浦航天中心对发射工位进行了适应性改造:脐带塔由倾斜式改为了垂直式;火箭发射台下端新增一个封闭的长方体钢结构与新建的导流槽联通,以便将火箭的高温尾烟顺利排走。

有趣的是,从M-V时代起,为了提高火箭起竖后的抗倾倒能力,日本人专门设计了一个截锥体火箭支撑环。这个支撑环下端固定在发射台上,上端套在火箭尾部用以增大火箭的接地面积,从而在地震和大风等情况下增强火箭的稳定性。Epsilon同样继承了这个久经考验的发明。

导弹火箭之争

长期以来,外界普遍认为日本借研制运载火箭“暗地”发展弹道导弹技术,这是一种先入为主的看法。

运载火箭和弹道导弹本就是一棵树上的两根树枝,总体设计同源性强。但我们不能简单地认为Epsilon可以快速实现运载火箭和弹道导弹的角色互换。首先要考虑发射准备周期,这是衡量弹道导弹反应能力的重要指标。本次用于发射SPRINT-A卫星的Epsilon试验机从第一级火箭6月2日进场到8月27日第一次发射尝试共历时87天,日本宇宙航空研究开发机构的目标是在该型正式投用后将发射准备周期(从全部火箭分段进场算起)缩小到7天,这在运载火箭里算是目前最快的了,但对于弹道导弹来说,这远远不够。此外,两者的测试方式也大有区别:每一枚弹道导弹在转交作战部队后每隔一段时间都会接受例行测试,这样的测试方式不但使导弹长期处于稳定的作战状态而且还在发射时省去一些测试环节,当作战部队接到发射指令后可在数小时内完成发射前检测并实施发射;而运载火箭则是依照任务窗口倒排测试节点,整个测试流程都集中在发射前数日乃至数月的时间段内,平时则存放于库房。所以我们也无法拿Epsilon的7天来描述其“作为弹道导弹时”的反应速度。

Epsilon火箭的结构不紧凑。由于火箭各级发动机直径不同,为了追求良好的气动外形,保持火箭表面的层流状态,2.5米直径的宽大整流罩自上而下包裹了载荷和第二/三级以及液体上面级。这就增加了结构质量。

Epsilon火箭的运载能力并非日本研制过的固体火箭里最大的。如果日本人追求投掷能力,已经退役的M-V火箭反而是最好的选择——该型火箭是目前为止世界上用于卫星发射的固体火箭里运力最大的。三级版的M-V火箭可将1800千克的有效载荷送入200千米、轨道倾角30度的近地轨道,并可将1300千克的有效载荷送入200千米、90度倾角的太阳同步轨道;加装KM-V2b第四级的版本可将1800千克的有效载荷送入400千米、轨道倾角30度的近圆轨道。而由大名鼎鼎的MX重型洲际导弹改进而来的人牛怪IV也仅能将1700千克的载荷投掷到185千米的低轨道(轨道倾角28.5度)。

M-V5号机

退一万步讲,就算日本人真打算部署Epsilon这样一种“弹道导弹”,其高达91吨的质量也使其难以机动部署,而日本多地震、地幅狭小的现实又使地下井部署面临重重困难。地震多发,意味着可供选择的部署地点有限;地幅狭小,意味着敌方对核武器设施的打击将顺带毁灭日本本土,英法等国土面积同样狭小的有核国家均选择仅部署海基核武器来规避对本土的核打击(法国曾部署陆基核武器,后来全部退役)。而Epsilon火箭在设计上并未考虑海基部署的严苛要求,其庞大的体积也远大于任何一种现役的潜射弹道导弹。

综上所述,Epsilon火箭虽然具备理论上的洲际投掷能力,但其总体设计水平仍有很大的改进空间。考虑到日本从未具备核武器研发、制造能力,战略侦察系统尚处于发展阶段,想要在短时间内搞出一套完整的洲际导弹武器系统根本就是痴人说梦。

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cat3dog42018-01-26 21:07:23
不是自己想有就有。
gapac2018-01-26 21:15:05
神马两弹一星的,印度全都有了. 同时政党都不知换了多少个了。连朝鲜,伊朗, 巴铁三四流的国家都能在制裁封锁的情况下搞出来...
围城打援2018-01-26 21:35:40
中国产生兵马俑的年代,日本人还住在树上。
青松站2018-01-26 23:16:18
新年快乐,啊,同学们一个比一个更狠,更叫人爆笑啊……~~
fugui2018-01-27 16:12:40
还住在墙上...