动力——乌克兰的影子？

2017年11月28日发射的“火星-15”洲际弹道导弹据说使用了一台推力为788千牛的，被西方人称作是“白头山”的液体火箭发动机。根据朝鲜发布的导弹飞行视频和相关发动机试车视频，可以发现该发动机从结构上非常类似于苏联格鲁什科设计局为R-36洲际弹道导弹设计的一级发动机RD-250。同样是涡轮泵中置、双推力室、燃气发生器设计，甚至连冷却管路设计和涡轮废气排放口都几乎一模一样。

自2013年，就不断有报告指出，位于乌克兰的南方设计局和南方机械制造厂——即R-36导弹的研制生产方——有协助朝鲜发展导弹的动力系统的迹象，这些行为甚至引起了联合国的注意。不管朝鲜液体火箭动力发展上有没有获得过外界的帮助，“火星炮-17”的出现显示他们已经掌握了肼类燃料发动机技术。

火星-14、15和火星炮-17，请留意它们的一级发动机，火星-14采用单机+4台游机，火星-15采用了单台双室发动机，火星炮-17则可能采用了两台双室发动机

国内外一些分析人士认为，“火星炮-17”使用了17年“火星-15”的发动机，双机并联为导弹一级提供动力。笔者不这么认为，仔细观察就会发现，“火星炮-17”的发动机存在完全不同的涡轮废气排气管结构，且单推力室推力要明显小于“火星-15”的发动机。根据对发射视频的估计（假设视频没有被人为放慢的话），“火星炮-17”的起飞推重比在1.2-1.4之间，即便以最大估计，单推力室推力不会大于35吨。

结合不再显著可见的涡轮泵废气，我们有理由相信，朝鲜使用了一套全新开发的发动机，它采用红烟硝酸-偏二甲肼或者四氧化二氮-偏二甲肼推进剂组合。若不是在视频开头笔者看见了涡轮泵启动的排气，该发动机甚至存在使用分级燃烧循环的可能性。

此外，和17年的“火星-15”一样，全弹既无任何空气舵面，也没有看见RCS系统工作的迹象，亦不存在游动发动机，朝鲜显然已经熟练掌握发动机整机摇摆矢量控制系统。

置于运输与发射容器的UR-100导弹模型，对照右边的结构图，可以理解其一级储箱上部的凹陷形状是为了提高容积利用率

2021年9月，朝中社发表新闻称朝鲜进行了“火星-8”高超音速导弹试射，在新闻中特别提到“确认了第一次采用的安瓿化导弹燃料系统的稳定性”。所谓“安瓿化”实际指的是导弹在出厂时就进行液体燃料的加注并封装，在导弹运输、储存和部署时无需重大维护，随时可以点火发射。

这项技术最早由苏联第52试验设计局（切洛梅设计局）第二分部为UR-100导弹开发，其核心技术是使用全充氮、AMG-6合金制成的运输与发射容器，使用焊接的储箱密封和特殊的膜片来隔绝腐蚀性燃料及其蒸汽。这使得导弹可以在充满燃料的状态下等待7至10年（改进型UR-100N UTTH导弹保质期可达33年），在这期间随时可以发射，无需做繁琐的准备工作。

而作为机动发射的“火星炮-17”显然非常需要这一朝鲜已经在中小型导弹上掌握的技术，笔者开始也认为该导弹可能采用了安瓿技术出厂即封装燃料，直到在朝鲜中央电视台的视频中发现了导弹准备区域存在的燃料加注设施。

即便如此，“火星炮-17”仍然有可能和某大国的某型战略导弹一样，在加注燃料后，具备几个月的待命时间，在此期间随时可以发射。过期之后，需要将燃料抽出，导弹报废。

投掷性能估算

“火星炮-17”的粗壮和庞大使得它牢牢占据了世界洲际导弹界“重型”的位置，仅论起飞质量，它超过了美国所有的固体洲际核导弹，也远在中国的东风-31A、41，俄罗斯的白杨-M、亚尔斯等现役陆基机动核导弹之上。

根据齐奥尔科夫斯基公式，当确定了各级导弹的质量比（即各级初始质量和发动机关机分离时的质量的比值，可以大致认为其中的差异在燃烧掉的燃料质量）和比冲后，我们就可以估计出在给定投掷质量下的关机速度，从而得出对应的射程，反之亦然。尽管我们对“火星炮-17”的各级精确的质量比和发动机比冲数据一无所知，但可以根据经验，对照他国导弹不同阶段的发展，做一个粗略的估计。

导弹从朝鲜本土起飞时射程分别为10000、11000和13000千米时，所覆盖的范围（红色区域）

关于各级质量比和发动机平均比冲，笔者给出最佳和最差两种估计，再把两者数据取中点做一个一般性估计。最差估计对应着比中国70年代、苏联50年代ICBM更弱一些的技术水平；而最佳估计则对应着最优秀的弹体质量比和肼类燃气发射器循环火箭发动机能到达的极限。

为了给读者以直观的技术对比，我还添加了两型用于对照的洲际导弹：中国于70年代研制的东风五号基本型，它同为两级液体导弹，起飞质量要大很多；美国于80年代研制的固体三级导弹，LGM-118 “和平卫士”，它的起飞质量比“火星炮-17”稍轻，但代表着固体导弹的最高水平。笔者计算了三种射程的最省能量弹道的投掷质量，注意这里不考虑末助推级。从朝鲜本土起飞，10000千米对应着覆盖美国西海岸的全部城市，11000千米对应着覆盖美国首都华盛顿，13000千米对应着完全覆盖美国本土。

“火星炮-17”的投掷能力同一些主流洲际弹道导弹对比 图源：萌虎鲸

根据计算结果，“火星炮-17”的洲际射程投掷能力在1-2.8吨之间。得益于其较重的起飞质量和液体燃料天生的优良性能，即便是最糟糕的估计，“火星炮-17”也足以把1.35吨的弹头投送至美国首都，在一般性能的估计下，甚至可以将超过1.7吨的弹头覆盖美国本土的每一寸土地。

尽管我们对朝鲜核武器小型化的能力并不清楚，但这个投掷性能对美国产生威胁是完全不成问题的。笔者还对一些朋友感兴趣的导弹改运载火箭发射卫星的能力进行了计算，从北纬38°起飞，一般估计下的朝鲜洲际导弹可以将1236千克的卫星送入200千米的低地球轨道（LEO）或是740千克的卫星送入500千米的太阳同步轨道（SSO）。这样的理论运载能力超过了当今很多小型运载火箭，如果有一天朝鲜将此弹改为运载火箭发射卫星，完全在情理之中。

值得注意的是，二级的比冲性能对导弹投掷能力的影响极为巨大，特别是速度增量要求较高的远距离投射或是发射卫星，从图表上可以看出，起飞质量远大于“火星炮-17”的东风5号在发射高速度增量需求的轨道时，运力下降十分明显。所以对于朝鲜导弹二级的估计非常影响投掷能力的计算准确度，遗憾的是这一块却是信息黑洞。

2017年和2022年朝鲜两次洲际导弹试射的实际弹道

根据西方智库将24日试射的高抛弹道展开后计算，“火星炮-17”在正常弹道下至少具备15000公里的射程，其关机速度至少达到了7.5千米/秒，这意味着首次试射的载荷重量适中，根据不同的导弹性能估计，可能在1-2吨左右。