ICBMは最終段階に入ったか?
北朝鮮の「火星15」に迫る

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第1章 「火星15」の弾道シミュレーションモデル

 1.1 一夜にして反転した「火星15」に対する評価

《1》 11/29 における評価を下図に基づいてみてみよう

図1-1  前出:11/29日の Melleman の記事に掲載されたグラフ

KN-20_ICBM_Performance

 ()上図の表題の「KN-20」は、「火星14」のNATO コード名。「Peformance」は「Performance」の誤りか。

・発射試験の観測データーから、この新ミサイルの正確な射程を確信をもって推定することは困難であるが、試算として、射程ペイロードをゼロになるまで軽くしたときの射程13, 000 ㎞ から、より標準的なペイロードとして 500 ㎏ とした場合の、8, 500 ㎞ となろう。

7/24 日に発射された「火星14」と比較して、最大弾道高がより高くなり、飛翔時間がより長くなったことは、「火星14」の第2段エンジン小型2エンジンであったものから、「火星15」では、小型4エンジンによりパワーアップしたものである。

・「 火星15」が、正規の軌道で飛翔すれば、13, 000 ㎞ の距離を飛翔するであろう。しかし、憂慮すする 科学者同盟(the Union of Concerned Scientists)の David Wright は「火星14」と「火星15」は、いずれも、小さいペイロード(150 ㎏)で行われたものとしている。

500 ㎏ のペイロードを有する「火星14」または「火星15」が標準弾道で到達できる最大射程は、概略 8, 500 ㎞である。

・この射程は、もし、金正恩が米本土の西海岸を核攻撃を期待するなら、核爆弾の重量350 ㎏ 以下でなければならい。ペイロードが 600 ㎏ になると、Seattle に達するのも難しくなる。

・北朝鮮は発展を続けるであろうが、米本土西岸に確実に到達できる ICBM を完成するには、なお1年はかかるであろう。

 

《2》 一夜明けた11/30 における評価Elleman の 11/30 の記事参照

・11/29 日に北朝鮮が示した「火星-15 」の発射試験の写真とビデオで、「火星-15 」が、前日、飛翔データのみに基づいた初期評価の「火星14」の修正版でないこがわかった。

・「火星-15 」は「火星14」より可なり大きく、初期計算によれば、適度のサイズの核弾頭を米本土のいかなる都市にも運べる。

「火星-15 」は、また、大きく、強力で、単純なデコイや米現存の国家ミサイル防衛システムにチャレンジ可能な他の対抗手段を運搬できる。

「火星-15 」性能と信頼性を確認するために、また、弾頭が大気圏再突入の厳しさを生き抜けるために必要な防護システムの有効性を確立するために、飛翔試験を少し追加する必要がある。

・「火星-15 」は、2段液体ロケットエンジンICBM である。「火星-15 」の写真から、その第1段一対のエンジンによって推力を供給される。各エンジンは同一の構造外殻を共有し、「火星14」で使用されているシングルの燃焼室上に位置している。

・「2燃焼室方式」はソ連時代に開発された「RD-251」に類似しており、それによれば、発射時の総推力は、80 tonfになる。この値は、新ミサイルの推定重量 40 - 50 ton と理論的に整合する。「」通常、発射時の総推力は、発射重量の2倍程度に設計する。

第2段エンジンの細部構成は不明であるが、その全体的な大きさは、その推進剤質量が、「火星14」より 50% 以上多いことを示している。

・以上を総合し、第2段の推進装置を控えめに仮定しても、「火星-15 」は、米本土のどの地点に対しても、1000 ㎏ のペイロードを届けることができる。

・北朝鮮は、もし、核弾頭の質量がそれほど軽くなくとも、700 ㎏ より軽い核弾頭を、ほとんど確実に開発している。

・さらに、このミサイル特徴新しい操向機構で、北朝鮮の他のミサイルにない効率的シンプル機構になっている。この方式では、各ロケットエンジンの排ガスに方向を与えるために、エンジンをスロッテド・ジンバルslotted gimbal;特定の溝に沿って可動なジンバル)上に搭載している。

「火星-15 」は、また、他の重要な品質改善を盛り込んでいる。それは、ブースト後の制御システムpost-boost control system)で、ペイロード速度空間における位置の最終的な調整やミサイルの精密性の改善に大いに役立っている。

・さらに、ミサイルが簡単なデコイを運んだり、米国のミサイル防衛システムを混乱させる対抗手段をもつよう設計することも可能である。

・今後、北朝鮮は、体制の要求に応じて、さらなる試験が企てるであろう。弾道弾として、その性能を確認するためには、標準弾道で、少なくとも、1ないし2回の発射試験が必要である。

追加発射試験は、ミサイルの信頼性を決定し、正確性を確立し、再突入の防護性を実証できるように実行されよう。

・もし、信頼性が低い場合は、金正恩が「火星15」の”戦闘態勢完了”を宣言する前に、4 - 6 か月かけて、2 - 3 回の発射試験が必要になろう。

 

1.2 ペイロード 1,000 ㎏ で射程 13, 000 ㎞ を満足する弾道を求める

 最初に。前節で、① 総推力 80 ton 以上、② 発射重量 40 - 50 ton③ 第2段の推進剤の質量は、「火星14」の「5割増し」を指針に、ペイロード 1,000 ㎏射程 13, 000 ㎞ を満足する弾道シミュレーションモデルを作る。

 この際、発射方位「ワシントン」に向かう方位(Washington コース)が本命であるが、北朝鮮の今後の追加発射試験を考慮すると、日本列島を横断する「津軽海峡」→HawaiiHawaii コース)が考えられるので二つのモデルを設定しておく。

)「Hawaii コース」のモデルで、Washington に向けて発射すると、射程が、2, 200 ㎞ ほど減少してしまう。

 設定した、二つのシミュレーションモデルを下表に示す。

 

表 1-1 「火星15」のシミュレーションモデル
発射方位 → 津軽海峡→ハワイ ワシントン
パラメータ 単位 第1段 第2段 第1段 第2段
構造質量比   0.094 0.094 0.083 0.083
燃焼時間 s 100 120 100 120
段空虚質量 kg 3,760 752 3,320 664
段満タン質量 kg 40,000 8,000 40,000 8,000
段比推力(Isp) s 260 300 260 300
段直径 m 2.0 2.0 2.0 2.0

 

構造質量比:満タン質量に対する空虚(ドライ)質量の比で、最近の北朝鮮のミサイルでは、0.1(10%)~0.07(7%)が適用されている。

燃焼時間:総推力(燃料質量流量 × Isp)が発射質量の2倍程度に収まるように設定する。「ハワイコース」の第1段場合:

     燃料質量流量 = (40000-3760)/100 = 362.4 [kg/s]   総推力 = 362. 4 [kg/s] × 260 [s] = 94 2 ton

 ()ロケットエンジンの燃焼能力と機体の強度が許せば、燃焼時間が短いほど、大気の層を抜ける時間が短くなり、空気抗力による損失少なくなる

比推力:燃料として非対称ジメチルヒトラジン(UDMH)を仮定して、真空中の Isp300 [s]、海面高度では、85% 程度に低下する。

 

《1》ハワイコースの弾道の特性(ペイロード(弾道質量)=1000 ㎏)

 

図1-2 弾道側視図
Hwasong-15_MaxRn_13000_Alt_Rn

最大射程 = 13, 066 [㎏ ]   ・最大弾道高 = 829 [㎞]

 

図1-3 弾道高対飛翔時間
Hwasong=15_MaxRn_13000_Alt_Tf

飛翔時間 = 2, 334 [s]

 

図1-4 飛翔速度・加速度対飛翔時間
Hwasong-15_MaxRn_13000_V&Acc_Tf

(1)ブーストフェーズ

 ・ブースト速度 = 7.158 [㎞/s] ・ブースト加速度 = 9.751 [G]

(2)ターミナルフェーズ

 ・最大落下速度 = 7. 264 [㎞/s] ・最大減速度 = 33. 319 [G]

 

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