火箭与弹道导弹:白与黑的两面

秦嘉政

从一名设计师说起

1969年7月，美国的阿波罗11号载人飞船降落在月球上，航天员阿姆斯特朗和奥尔德林成了第一批踏足外星球的人类，与此同时也诞生了“这是我的一小步，但却是全人类的一大步”这句航天史上的永恒金句。将阿波罗11号从地球送入太空的是重型运载火箭土星5号，是人类迄今为止建造的运载能力最强的火箭之一，它的总设计师却是一名德国人，名叫冯·布劳恩。

这个名字在航天界可以说是如雷贯耳，他是钱学森的朋友、航天先驱者、火箭专家，在这一长串头衔背后，他最早令人熟知的身份却是——纳粹德国V-2火箭的总设计师。

V-2火箭是第一种能够飞出大气层的人造物体，是纳粹德国在走投无路时研发的“复仇”武器，其目的是从盟军无法攻占的德国腹地发射一种超远程武器，对英国首都伦敦和其他重要城市进行打击，用于报复英美轰炸机对德国的轰炸。这种武器被德国人称为V-2火箭，而盟军则将其称为V-2导弹，火箭和导弹作为同一种事物的正反两面，在开始的命名阶段就已有所体现。冯·布劳恩原本是抱着发展火箭、探索太空和外星球的渴望加入纳粹德国的火箭研究团队的，而希特勒却相中了火箭变成武器的潜力。后来冯·布劳恩对V-2火箭做出了一个中肯的评价：“V-2火箭很优秀，它只是落在了错误的星球。”

V-2火箭的出现是人类火箭技术的一次革命性的突破：它加速了人类进入外太空的进程，为人造卫星等技术的发展铺平了道路。同时这也创造了一种独特的武器——弹道导弹。弹道导弹和其装载的核弹头一起，构成了人类核威慑、核平衡的核心力量。它是如此強大，以至于一度成为评价一个国家军事水平的重要标志。

何为弹道导弹

弹道导弹是一种极为特殊的导弹，它的工作原理是用火箭将弹头送到高空，然后进行自由飞行。当弹头到达目标上空时开始下坠，在下坠过程中可以达到非常快的速度。由于飞行轨迹几乎是一条标准的弹道曲线（抛物线），所以被称为“弹道导弹”。与巡航导弹不一样，弹道导弹在发射之后很难在中途被拦截。目前世界各国普遍装备的洲际弹道导弹在刚刚进入大气层时可以达到7千米/秒的速度，在快要击中目标时仍然有2千米/秒的速度，这样快的速度对于任何防空火力来说都是个非常大的挑战。

由于射程远且很难被拦截，弹道导弹在“二战”结束之后顺理成章地成了世人关注的重点，进入大发展时期。美国和苏联在攻占德国之后疯狂地抢夺关于V-2火箭的一切资源，苏军抢走了大量V-2火箭成品以及技术图纸，而美国人则抓紧时间威逼利诱那些参与V-2火箭研制的德国科学家投降，让他们为美国效力。“二战”结束之后，美国和苏联均很快地研发出本国的第一种弹道导弹，它们都直接来源于V-2火箭，V-2火箭也当之无愧成了弹道导弹的鼻祖。当时有一个笑话是：美国和苏联的弹道导弹在天空中擦肩而过的时候，它们甚至可以用相同的母语（德语）互致问候。

弹道导弹的发展

弹道导弹的大发展始于“二战”结束之后，它逐渐由最开始的V-2近程弹道导弹发展成为中远程弹道导弹。但是当时的弹道导弹有一个缺点，那就是它使用的是惯性导航系统。惯性导航系统是通过测量物体的加速度来获知物体的速度和位置的，它有一个巨大的缺点：对误差非常敏感，仪器上微小的误差会随着时间的推移累积，形成非常大的误差。早期的弹道导弹误差非常大，苏联第一种弹道导弹P-1的误差甚至可以达到数千米，而装载普通炸药的常规弹头只能保证25米的有效杀伤半径，所以除非是用弹道导弹打击人口密集的城市，否则几乎不会产生任何效果。曾经有一位苏联陆军将军在参观导弹发射场之后评论道：“向一枚导弹里加4吨酒精来炸城市？如果你把这些酒精做成酒给我的士兵们，他们早就会将整座城市给打下来了，而你们的导弹甚至不一定能打中，谁会要这种破玩意儿？”显然，携带常规弹头的弹道导弹是不能确保击中目标的，于是另一种弹头出现了，它就是核弹头。

核弹头和弹道导弹的结合可以说是一次历史性的飞跃，从此弹道导弹出现了两个分支——战略弹道导弹（核弹头）和战术弹道导弹（常规弹头）。美苏冷战刚刚开始的时候，人们主要研究的是如何让导弹飞得更远，弹道导弹家族的射程也逐渐从近程（1000千米以内）提升到了中程（1000～5500千米）、远程（5500～8000千米）以及洲际（8000千米以上）。

到了“冷战”中期，惯性导航系统的精度问题难以解决，导弹射程越远，误差越大，为了确保打击效果，各国的弹道导弹几乎都用上了核弹头。近年来，随着卫星制导系统的出现，导弹可以在飞行途中不断修正飞行轨迹，精度有了大幅度的提高，并且诸多国际公约限制了核弹的使用，这才让携带常规弹头的近程弹道导弹重新走上舞台。今天，携带核弹头的中远程弹道导弹的精度误差在1000米左右（因为担心核战爆发之后卫星被摧毁，所以这类导弹通常只使用惯性导航系统），而携带常规弹头的近程导弹在使用卫星制导系统以后，可以将精度误差控制在5～10米。

动力升级以及机动化部署

弹道导弹的另一个重要升级点是发动机。弹道导弹采用的火箭发动机和巡航导弹采用的航空发动机有一个非常大的不同点——燃料。航空发动机只需要携带燃油即可，火箭发动机则要飞出大气层进入接近真空的太空，所以在携带燃料的基础上，还得携带氧化剂帮助燃烧。V-2火箭使用酒精做燃料、液态氧做氧化剂。但是液态氧极其危险，遇到可燃物容易引起剧烈爆炸，所以一般V-2火箭都是在发射前现场进行燃料加注，并在加注燃料后马上发射。苏联在战后基于V-2火箭仿制的P-1导弹加注燃料会耗费6个小时，其他准备工作再耗费2个小时，很不方便。

随后出现了偏二甲肼这种剧毒但是能量更高的燃料，以及配套的四氧化二氮氧化剂，这让弹道导弹的射程更上一层楼。但因为安全性原因，只要是液体燃料，就必须在发射现场加注。尽管人们想尽办法提升燃料的加注速度，但是终究还是非常耗费时间。大名鼎鼎的“飞毛腿”近程导弹是一款非常优秀的弹道导弹，从导弹车开入发射位置开始计算，需要45～90分钟完成弹道计算、燃料加注等工作，而燃料加注在其中占了大头。“飞毛腿”只是一枚近程导弹，洲际导弹动辄几吨的燃料加注时间更是需要以小时来计算。

所以在“冷战”初期，弹道导弹都是需要一定的发射场地的，不少弹道导弹的发射场地就是后来的航天发射场，比如我国的酒泉卫星发射中心就是以前的“东风基地”。后来，人们发现巨大的发射场实在是太显眼了，非常容易被当作集中火力打击的目标，所以就为弹道导弹建造了新的“温馨小窝”——导弹发射井。这些发射井实际上是一座座巨大的地下建筑，用于维护导弹以及为导弹进行燃料加注等。但是很显然，导弹发射井同样会被敌人侦测到并被列为重要的打击目标，所以一般来说，导弹发射井都建在荒无人烟的地方，而且被伪装得很好。

但是导弹发射井毕竟是无法移动的，即使藏得再隐蔽，一旦被发现还是会成为“固定靶”，所以各国都开发了车载导弹系统，既可以运输导弹，又可以发射导弹。运载车能够随时移动，躲避敌人的侦测，并在本国遭到打击之后迅速发动反击，但问题是没办法在发射前现场加注燃料了。因此，固体燃料导弹的开发被提上了日程。固体燃料在生产时就被装进弹体，平常也几乎无须维护，非常方便。当然，这种便利是牺牲一定的性能换来的：固体燃料的燃烧效率低，而且它的燃烧是一次完成的，无法熄灭再点火，这使得导弹的机动性也有一定程度的下降。因为各有利弊，所以目前固体燃料导弹和液体燃料导弹是并存的。值得一提的是，为了保证快速发射，现在大部分车载导弹系统都采用的是固体燃料导弹。

弹道导弹和航天技术的发展关系

随着弹道导弹的射程越来越远，弹道高度越来越高，运载系统也越来越强大，美国和苏联在发展弹道导弹的同时也开始了航天技术的研发。这本就是一体两面的事情，很多火箭同时有着两种身份，其中最出名的就是世界上第一种洲际导弹——R-7“警棍”导弹。采用液氧煤油发动机的R-7导弹由于加注燃料非常慢，在苏联军队中只服役了十几年便被“扫地出门”。也许身为导弹的它“碌碌无为”，不过它的另一个名字却永远被铭刻在人类的航天史上——R-7运载火箭。

作为苏联航天泰斗科罗廖夫的得意作品，R-7运载火箭在1957年10月4日将斯普特尼克1号卫星送入太空。斯普特尼克1号是人类第一颗人造卫星，开启了人类进军太空的时代，无论如何强调它的重要性都不为过。随后R-7火箭被进一步升级，将航天员加加林送入太空。事实上直到现在，俄罗斯的联盟号载人飞船也依旧是由R-7的最新升级版——联盟号火箭发射升空的。

同样的事情也发生在美國。美国在V-2火箭的基础上由原设计师冯·布劳恩带头研发了“红宝石”弹道导弹。这款导弹的命运跟R-7惊人地相似：由于液体燃料加注太慢，发射拖沓，不久它也被踢出军队去当运载火箭使用了。值得一提的是，冯·布劳恩还是美国登月计划所使用的土星5号火箭的总设计师，土星5号的设计就与“红宝石”火箭有着密不可分的关系。其实中国的长征二号运载火箭也是东风五号导弹的改进版，可见液体燃料弹道导弹确实可以称得上是运载火箭的先驱。

在苏联解体之后，美国和俄罗斯都有大量的洲际导弹需要被销毁。考虑到这些完好无损的导弹被销毁实在可惜，加上航天发射有时候也不需要特别大型的火箭，所以很多在销毁之列的导弹“摇身一变”成为发射卫星的火箭。比如俄罗斯“撒旦”洲际导弹和美国“潘兴”洲际导弹就有很多被改装为运载火箭，用来承接一些国家的卫星发射任务。

值得一提的是，随着反卫星武器的出现，中美俄三国都开始大力开发“快速火箭”，这种火箭用于应对卫星被摧毁之后的快速补充以及时间紧迫的发射任务，虽名为“火箭”，其实就是洲际导弹的改版。所以本质上来说，弹道导弹就是火箭，只不过现在术业有专攻，各自承担了不同的任务而已。说到这里可能有同学会问，航天发射的运载火箭能不能反过来改成洲际导弹呢？当然可以，但是实用性太差了。因为运载火箭的发射速度非常慢，而洲际导弹要求的是快速性和生存性，用运载火箭改成的导弹只能达到洲际导弹刚出现时的水平，已经明显落后于时代了。

矛与盾：弹道导弹与反弹道导弹的“斗法”

大家都知道，矛的出现必然刺激盾的研制。“冷战”时，美苏双方在大力发展弹道导弹的同时，也在试图拦截对方的弹道导弹。这种拦截系统发展至今，就是我们现在常见的反导武器。反导武器研制起来非常困难，迄今为止世界上只有少数几个国家拥有。

“冷战”中期，美苏双方大力发展核弹技术，各种奇奇怪怪的疯狂核武器冒了出来，例如核子火炮（炮弹是核弹头）、核鱼雷、核地雷、核火箭（由步兵发射的小型核弹）、袖珍核弹等，甚至还有核防御系统。以苏联的A-35末端核防御系统为例，这种系统由超视距雷达和发射井组成，工作方式简单粗暴：当雷达侦测到敌方核导弹飞来时，拦截导弹立即发射，并在离敌方导弹很近处自爆。请注意，因为拦截导弹也是核弹，所以爆炸半径巨大，产生的高温和电磁脉冲足以毁掉来袭的核导弹，所以这套系统拦截成功率很高。可是这样的话，两枚核弹的放射性物质都会落入大气层，会对环境造成巨大污染，属于“伤敌一千自损八百”的打法。

反导系统的出现使弹道导弹不再无敌，美苏两国开始研发变轨弹头，以及在弹头上加装诱饵，以便使敌方的拦截系统失效。为了提高导弹打击的效能，美苏两国又开发出了新的武器：MIRV（多弹头载运系统）。这种武器可以一次携带多枚弹头，既能够选择同时对一个目标一同发射，降低弹头被全部拦截的概率，也可以对多个目标发动袭击，使对方防不胜防。多弹头载运系统的出现，使得反导系统的压力骤增，也推动反导系统进入了新的时代：动能拦截。

动能拦截系统是由防空导弹衍生出来的，和核弹拦截系统不同的是，它是完全“清洁”的。它的原理是用防空导弹来撞击正在下落的弹道导弹弹头，将其彻底撞碎。听起来非常简单，但实际上这种系统直到20世纪90年代才开始服役，比较典型的是美国的“爱国者”和“萨德”。这种系统的主要难点是如何准确地控制拦截导弹去撞击那些弹头，因为拦截导弹和再入大气层阶段的弹头相对速度达到惊人的20倍音速，而且撞击不能有任何偏差，可以想象这种导弹拦截系统的研发难度有多大！目前针对洲际弹道导弹的拦截仍然是世界范围的难题，从“爱国者”在海湾战争中的表现来看，即使针对的是速度很慢的“飞毛腿”近程导弹，拦截成功率也不到90%。所以对于动能反导来说，最好是部署多套系统来保证拦截成功率。道高一尺，魔高一丈，在动能拦截系统出现后，比较先进的洲际弹道导弹普遍装备了再入大气层阶段的变轨机动系统，所以它们在空中是呈不规则曲线移动的，尖锥形的弹体大幅度提高了再入大气层阶段的速度，从而使动能拦截越发困难。

以上的拦截方式都是在弹道导弹的弹头再入大气层之后，也就是導弹飞到了本国领土上空时才进行拦截。为了提高拦截率，是否可以选择其他的拦截时机呢？这个想法催生了目前中美俄都在积极开发的中段反导系统。顾名思义，它是在弹道导弹的飞行中段将其拦截，这时的弹道导弹飞行轨迹相对稳定，没有太多变化，而且尤为重要的是导弹的多个弹头还没有分离，可以一次性全部击落，能省掉不少麻烦。但是发射这种拦截导弹的技术难度远远超过发射一颗弹道导弹的，因为二者都要飞到大气层外，而且由于时间紧迫（毕竟在敌方导弹发射之后才会进行拦截），拦截导弹的速度和机动性要求远比拦截目标的高，所以这种技术仍在开发之中。当然，这种导弹除了拦截弹道导弹之外还有一个副业：反卫星。人造地球卫星由于轨迹固定，很好预判位置，所以一般来说中段反导系统是可以直接担当反卫星武器的。

结语：

弹道导弹的历史比人类的航天史还悠久，又或者说，它为人类航天史储备了扎实的技术基础。“二战”的V-2导弹和战后的美苏导弹军备竞赛也为人类催生出进入太空的有效工具，而今天我们民用的卫星导航、雷达、远程通信等技术最初也来自军用技术。弹道导弹和运载火箭一个代表毁灭，一个代表希望，实际上它们是一件事物不同的两面。技术是一把双刃剑，它会带来新生还是毁灭，完全取决于我们人类。