新たな段階に入った北朝鮮の弾道ミサイル

☆☆☆ この先 Taepodong はどうなるか ☆☆☆

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　　　　　Taepodong の行方・・・喫緊の課題

供試体「Taepodong」の弾道ミサイルとしての能力

　発射試験においては、弾道ミサイルを意図的に、人工衛星の打上げに見せかけるため、各段の燃焼時間を軌道投入に適した値に引き延ばすとともに、ペイロードを 100 [kg] に減少させて発射し、取り敢えず、軌道投入には成功した。

　北朝鮮がこの発射試験で目指した真の狙いは、3 段式弾道ミサイルとしての Taepodong の機能性能確認である。

　ここでは、前のページで使用した供試体「Taepodong」の燃焼時間を弾道ミサイルに合うように戻して、その性能と弾道の特性を示すことにする。

　なお、現在、供試体「Taepodong」の、Stage1 の残骸が韓国国防省によって回収されて、新事実が明らかになりつつある。

　今のところ、新事実は、概ね想定内のことであるので、これまで分析検討してきたことを変えるにいたっていないが、想定外のことが明らかにされれば、変更することもありうる。

3.1 弾道ミサイルとしてのペイロード対射程

3.1.1 各段のパラメータ設定

　燃焼時間（Burn Time）を除いて、前頁の「表2-1　モデル案（１）」と同じであるが、改めて全パラメータを示す。

表3-1　弾道ミサイルとしての Taepodong
Parameters	Unit	Stage1	Stage2	Stage3
Delay Before Ignition	s	0	6	6
Burn Time	s	120	125	45
Stage Dry Weight	kg	15,010	1,980	150
Stage Fueled Weight	kg	79,000	11,000	1,000
Fuel Mass Ratio	-	0.81	0.82	0.85
Isp Stage	s	226	270	280
Stage Diameter	m	2.5	1.5	1.3

3.1.2 ペイロード対射程

（１）発射点（Lauch Site）及び発射方位（Launch Azimuth）

　　発射点：舞水端里（40°51' 20.88" N, 129°39' 57.96" E）

　　発射方位：90°（東方向）

（３）弾道の最適化

　　各ペイロード質量（500, 600, ・・・, 900, 1000 [kg]）毎に、最大射程になるように、ロフト角（Loft Angle [deg]）とロフト角速度（Loft Angle Rate [deg/s]）を探索設定。

（４）シミュレーション結果

　　シミュレーション結果を下図に示す。飛翔距離は地球の表面に沿った距離（「地表面距離」、Downrange）を示している。したがって、地球の円弧の一部として描画すべきであるが、ここでは便宜上、直線で表現している。

図3-1　Taepodong (銀河-3)：ペイロード対射程

　ペイロード質量 500 [kg] 以下なら、射程は 1 万 km を超える。

（５）舞水端里から米海軍「San Diego 基地」に到達する弾道

　　　下図に Google Earth 上に、ペイロード = 500 [kg] として、北朝鮮舞水端里から発射して米本土西海岸に所在する「San Diego 海軍基地」（32°42' 54" N, 117°09' 45" W）に到達する弾道を示す。

図3-2　舞水端里から San Diego 米海軍基地に到達する弾道

　Launch Azimuth = 46.875 [deg]、Payload = 500 [kg]

　射距離(Down Range) = 9,350 [km]、最大弾道高 = 610 [km]

　飛翔時間 = 1,786 [s] ( 29' 46", 約 30 分 )、

再突入速度（最大速度）= 6,962 [m/s]（at Altitude = 58 [km]）

（６）舞水端里からハワイ米「Hickam空軍基地」に到達する弾道

　　　下図に Google Earth 上に、ペイロード = 700 [kg] として、北朝鮮舞水端里から発射してハワイ真珠湾に所在する「Hickam AFB」（21°21' 33" N, 157°57' 07" W）に到達する弾道を示す。

図3-3-A 　舞水端里から Hikam 米空軍基地に到達する弾道

　Launch Azimuth = 82.3689 [deg]、Payload = 700 [kg]

　射距離(Down Range) = 7,023 [km]、最大弾道高 = 623 [km]

　飛翔時間 = 1,508 [s] ( 25' 08", 約 25 分 )、

再突入速度（最大速度）= 6,422 [m/s]（at Altitude = 52 [km]）

　集団的自衛権と絡めて、仮に自衛隊が対応することになった場合を想定して、米国又は、米国の海外軍事基地が弾道ミサイルの攻撃を受け、その弾道が我が国の上空を通過する場合を考えて、その拡大図と弾道の特性を示す。

図3-3-B 同北海道南部付近拡大図

　北海道渡島半島～襟裳岬（距離 850 - 1,150 [km]）上空：通過時間、通過高度

　　　通過時間：335" - 386" （5' 35" - 6' 26"） ・・・ミドコースの初期

　　　通過高度：220 - 296 [km]

図3-4　北海道南部付近を横断する弾道の特性

　・SM-3 を以て対応可能。

（７）舞水端里からグアム米「Andersen空軍基地」に到達する弾道

　　　下図に Google Earth 上に、ペイロード = 1,000 [kg] として、北朝鮮舞水端里から発射してグアムに所在する「Andersen AFB」（13°35' 02" N, 144°55' 48" E）に到達する弾道を示す。

図3-5-A　舞水端里からグアム Andersen 空軍基地に到達する弾道

　Launch Azimuth = 148.9505 [deg]、Payload = 1,000 [kg]

　射距離(Down Range) = 3,376 [km]、最大弾道高 = 168 [km]

　飛翔時間 = 824 [s] ( 13' 44", 約 14 分 )、

再突入速度（最大速度）= 5,835 [m/s]（at Altitude = 55 [km]）

（注）Payload = 1,000 [kg] における最大射程は 5,220 [km] 、最大弾道高は 710 [km] 、ロフト角は 37°である。これに対して、舞水端里 - グアムの距離（3,376 [km]）は、十分小さいため、ロフト角は 24°になり、最大弾道高は 168 [km] と低くなっている。

図3-5-B　同中国・四国付近拡大図

鳥取県～四国東側（距離 660 - 960 [km]）上空：通過時間、通過高度

　　　通過時間：301" - 354" （5' 01" - 5' 54"） ・・・ミドコースの初期

　　　通過高度： 84 - 126 [km]

図3-6　中国・四国地区を縦断する弾道の特性

　・ 高度的には、中国・四国地方縦断以降、SM-3 を以て対応可能であるが、日本海洋上を飛翔する間（ブースト間）の接近高度が低く、探知・追尾が困難。

　・ 最大弾道高（168 [km]）点は、硫黄島（舞水端里から約 2,000 [km]）の北方 200 [km] 付近にある。従って、SM-3 の配備位置は太平洋側になろう。

3.2 弾道の特性

　以下に、Payload をパラメータに弾道の特性（飛翔時間・射程・高度・加速度・速度）を示す。

3..2.1 全フェーズ

図3-7　飛翔時間対飛翔距離

　　( 飛翔時間, 飛翔距離 )

　　　Payload= 500[kg](1,993[s]=33' 13", 10,300[km])～

　　　Payload=1,000[kg](1,342[s]=22' 22", 5,220[km])

図3-8　飛翔時間対飛翔高度

　　( 飛翔時間, 最大弾道高 )

　　　Payload= 500[kg](1,082[s]=18' 02", 752[km])～

　　　Payload=1,000[kg]( 768[s]=12' 48", 706[km])

　（注）最大弾道高は、Payload=600[kg] 付近で最大になる。

図３-9　飛翔距離体飛翔高度（弾道側視図）

　　( 飛翔距離, 最大弾道高 )

　　　Payload= 500[kg](5,200[km], 752[km])～

　　　Payload=1,000[kg](2,650[km], 706[km])

　（注）最大弾道高は、Payload=600[kg] 付近で最大になる。

図３-１０　飛翔時間対加速度

　　( 飛翔時間, ターミナルフェーズにおける最大減速度 )

　　　Payload= 500[kg](1,947[s]=32' 27", 37.8[G]), at Altitude=15.3[km] ～

　　　Payload=1,000[kg](1,331[s]=22' 11", 48.2[G]), at Altitude= 9.6[km]

　（注）ターミナル・フェーズにおける減速度 Acc は再突入時における空気抗力によって生ずるもので、「動圧」 q = (1/2)・ρ・v² と弾頭の断面積当たりの質量を抗力係数で除した「弾道係数」β によって、Acc = q / β　と表される。

　　弾道係数 β が小さい(Payload=500[kg]) 場合、比較的高い高度で空気密度 ρ の影響を受けて最大減速度を示し、その後落下点に達するまでに減速度は、ほぼ 0 になっている。一方、β が大きい(Payload=1,000[kg])の場合、存速が維持されて、比較的低い高度に至って最大減速度を示し、その後、減速度は減少するが、弾着まで減速度（約 9 [G]）が残る。

図３-１１　飛翔時間対飛翔速度

　　( 飛翔時間, 再突入速度 )

　　　Payload= 500[kg](1,919[s]=31' 59", 6.983[km/s]) at Altitude=57.7[km]～

　　　Payload=1,000[kg](1,315[s]=21' 55", 5.777[km/s]) at Altitude=46.7[km]

　　( 飛翔時間, 落速 )

　　　Payload= 500[kg](1,993[s]=33' 13", 0.226[km/s]) ～

　　　Payload=1,000[kg](1,342[s]=22' 22", 0.874[km/s])

　　( ターミナル・フェーズにおける速度の減少 )

　　　Payload= 500[kg](74[s] 間に, 6.983 → 0.226[km/s]) ～

　　　Payload=1,000[kg](27[s] 間に, 5.777 → 0.874[km/s])

図３-１２飛翔距離対飛翔速度

　 ( 飛翔距離, 再突入速度 )

　　　Payload= 500[kg](10,079[km], 6.983[km/s]) at Altitude=57.7[km] ～

　　　Payload=1,000[kg]( 5,127[km], 5.777[km]/s) at Altitude= 46.7[km]　

　　( 飛翔距離, 落速 )

　　　Payload= 500[kg](10,297[km], 0.226[km/s]) ～

　　　Payload=1,000[kg]( 5,224[km], 0.874[km/s])

　　( ターミナル・フェーズにおける速度の減少 )

　　　Payload= 500[kg](距離 218[km] 間に, 6.983 → 0.226[km/s]) ～

　　　Payload=1,000[kg](距離 97[km] 間に, 5.777 → 0.874[km/s])

3.2.2 ブーストフェーズ

　弾道ミサイルの特性の大要は、ブースト段階によって決まる。また、我が国が、Taepodong に対処する事態があるとすれば、ブースト段階からミッドコースの初期である。

　ここで想定しているブースト・フェーズは時間的には次のとおりである。

　Stage1(1st Stage) : 120 [s]

（分離・次段点火） : 6 [s]

Stage2(2nd Stage): 125 [s] （累計 251 [s]）、発射後180[s]で Fairing 分離

（分離・次段点火） : 6 [s]

Stage3(3rd Stage): 45 [s]

　　　 （合計） : （302 [s]）

（注）軌道投入における、ブースト時間 580 [s] と比較すると、ほぼ、1 / 2 である。なお、軌道投入においては、　Payload 質量を 100 [kg] にすることによって、長いブースト時間を可能にしている。

　弾道ミサイルは、発射質量が大きいため、最初、垂直に打ち上げ、徐々に発射方向に倒していくことになる。このとき、倒したことによって生ずる経路上下角（ピッチ角）を「Loft Angle」(θ) 、また、倒す角速度を「Loft Angle Rate」(θdot)と呼ぶ。

　ブースト間に、設定した Loft Angle に達すると、その後、残りのブースト間、Loft Angle は保持される。本シミュレーションにおける Loft Angle 、Loft Angele Rate 及び倒すに要する時間（傾角所要時間）を下表に示す。

表３-１　Loft Angle & Loft Angle Rate
Payload [kg]	Loft Angle [deg]	Loft Angle Rate [deg/s]	傾角所要時間 [s]
500	28.980	0.66274	99.617
600	28.780	0.66269	92..382
700	31.966	0.66269	87.573
800	31.036	0.66115	84.647
900	35.625	0.66504	81.763
1000	37.093	0.65715	80.510

　（注）表３-１に示したように、各機体は、Atage1 燃焼中に Loft Angle まで倒されている。これらの値は、各 Payload ごとに、射程が最大になるように数学的に弾道の最適化をはかった結果であり、実際の推力ベクトル制御とは異なっている。

（１）時間軸を基準とした加速度及び速度

図３-13　飛翔時間対加速度（ブーストフェーズ）

　・各 Stage は、質量の 80 % 以上を占める推進剤を消費していくので、指数関数的に加速度を増していく。さらに Stage が進む毎に、分離して身軽になるので、増加の景況が顕著になる。

　　＜ブースト終了時の加速度＞

　　　Payload= 500[kg](7.566 [G]) ～ Payload=1,000[kg]( 4.031[G])　

　加速度を積分した結果として、速度は下図のように増加していく。

図３-１4　飛翔時間対飛翔速度（ブーストフェーズ）

　　＜ブースト終了時の速度＞

　　　Payload= 500[kg](6.855[km/s]) ～ Payload=1,000[kg]( 5.477[km/s])　

（２）飛翔距離を基準とした加速度及び速度

　　加速度-(積分)→速度-(積分)→距離 となるので、飛翔距離を基準軸にとった加速度点及び速度点は、下図のように、各 Stage ごとにずれてくる。

図３-１5　飛翔距離対加速度（ブーストフェーズ）

　　＜ブースト終了時の加速度＞

　　　Payload= 500[kg](7.566 [G])　at Range = 688 [km] ～

Payload=1,000[kg](4.031 [G])　at Range = 587 [km]

図３-１6　飛翔距離対飛翔速度（ブーストフェーズ）

　　＜ブースト終了時の速度＞

　　　Payload= 500[kg](6.855[km/s]) 　at Range = 688 [km] ～

　　　 Payload=1,000[kg](5.477[km/s])　 at RAnge = 587 [km]

（３）時間軸を基準とした距離と高度

　　ブースト・フェース終了時点の速度は、Payload=500[kg]: 6.855[km/s]、Payload=1,000[kg]: 5.477[km/s] で、前者が約 1.4[km/s] 早い。その結果を距離と高度から見ると、前者は距離において大きいが、高度において低くなっている。この結果は、Payload=500[kg] において、ブースト終了時に得られた大きい速度を、Loft Angle を下げて、水平分速度に大きく振り分けたことによる。