新太空时代的小型和微型发射器：新的导弹扩散风险还是更多？——分析

　　作者:Kolja Brockmann和Markus Schiller博士

　　新航天产业的全球增长、对小型卫星发射能力的需求以及降低发射成本的愿望正在推动商业供应商开发小型和微型运载火箭。传统空间运载火箭技术的军民两用性质一直是导弹扩散的一大挑战。随着商业供应商在新空间时代追求更多数量和多样性的运载火箭项目，这一挑战的程度似乎正在发生变化。

　　一般来说，各种规模的空间运载火箭使用许多与弹道导弹相同，或至少非常相似的技术和主要部件。目前正在开发的许多小型和微型运载火箭寻求提供“快速反应”能力——这意味着它们被设计成在短时间内可部署并从各种发射地点部署——使它们更类似于弹道导弹。

　　本专题背景资料旨在更好地了解小型和微型发射器的当前趋势以及它们如何加剧导弹扩散风险。它解释了什么是小型和微型发射器，以及它们的技术和优化与弹道导弹的相似和不同之处。它探讨了小型和微型发射技术的可用性如何有助于导弹扩散，以及新空间时代的特定趋势如何增加这种风险。最后，它呼吁各国和工业界共同努力，减少与小型和微型发射技术有关的导弹扩散风险。

　　图1所示。小型运载火箭的剖面图。来源:JAXA数字档案。

　　小型(或小升力)发射器是空间运载火箭，通常经过优化，可以携带小型卫星并将其送入轨道(见图1)。空间运载火箭可以根据几种不同的特性进行分类。最常见的分类(见表1)是根据它们能够向近地轨道(LEO)发射的有效载荷的重量对发射器进行分类。C.海拔160-1000公里)。小型发射器中的“小”因此是指有效载荷的最大重量，而不是运载火箭的大小。虽然在定义上有一些变化，但小型发射器通常被定义为能够向LEO提供高达2000公斤有效载荷的发射器，而微型发射器则被定义为能够以高达500公斤的有效载荷这样做的发射器。相比之下，目前新太空时代的主力，SpaceX的猎鹰9号火箭，是一种重型发射器，可以向LEO运送高达22800公斤的有效载荷。

　　表:斯德哥尔摩国际和平研究所?来源:McConnaughey, p.k.等人，“发射推进系统路线图草案:技术领域01”，国家研究所

　　部分航空

　　美国国家航空航天局，2010年11月，第11页。

　　任何发射装置，包括小型和微型发射装置，其基本技术特性都直接源于其任务要求:向太空发射卫星。为了使卫星保持在地球轨道上，物理学规定它必须以一定的速度围绕地球运动，这取决于高度。它也应该足够高，不会被来自大气的空气阻力减慢，理想情况下与地球表面平行。因此，空间发射器必须以7.8公里/秒的速度在160公里轨道高度或7.35公里/秒的速度在1000公里轨道高度将人造地球卫星送入近地轨道。这个速度叫做圆周速度。太空发射器是一种能够将其卫星有效载荷加速到预定速度，将其提升到预定高度并将其置于预定航线上的交付系统。

　　随着新航天产业的发展，提供天基服务的公司大幅增加，这些公司要么利用现有的卫星基础设施，要么开发和发射新的卫星星座。卫星技术的进步使卫星变得更小、更轻，在某种程度上也更便宜。随着越来越多的企业依靠卫星提供服务，人们认为对发射服务有很大的需求，这些服务可以在短时间内使用，并针对将小卫星交付到特定轨道进行定制，以便能够快速更换功能失调的卫星。这种需求是由商业卫星公司、关键基础设施供应商和军方创造的。

　　还有对更多发射能力的普遍需求，因为一些旧的重型发射器现在已经退役，小卫星与其他主要有效载荷“共乘”或“搭载”的能力有限，这意味着这些地点通常必须提前几年预订。目前对小型发射能力需求的另一个指标是，许多处于运载火箭开发后期的公司声称，他们已经为第一次预定的发射填满了账目。即便如此，很可能没有足够的需求来证明目前正在开发的大量小型和微型发射器是合理的。

　　小型和微型发射器的基本任务和作战要求与弹道导弹的基本任务和作战要求之间的重大差异可能导致非常不同的设计选择和不同的技术解决办法。纵观火箭发展的历史，许多弹道导弹都被改造成太空发射器。1957年的第一次卫星发射使用了R-7洲际弹道导弹(ICBM)，但没有太空发射器曾经直接用于导弹角色。这是有充分理由的。弹道导弹是具有许多特定军事要求的武器系统，而空间发射器必须优化其性能以达到圆周速度。空间发射器的传统设计选择意味着它们通常不适合转换为弹道导弹。然而，小型和微型发射装置中使用的技术仍然与执行导弹计划的参与者高度相关——尽管优化程度有所不同。

　　空间发射装置，包括小型和微型发射装置，与弹道导弹的基本要求有明显区别。两者都是设计用于将定义的有效载荷运输到特定位置的交付系统。太空发射器将其有效载荷部署在预定的轨道上，但传统上，这种情况发生的时间是次要的，对准确性的要求也不高。然而，弹道导弹必须发射有效载荷，使其非常精确地撞击地球表面上(或附近)的预定点。

　　另一个不同之处在于所涉及的风险。小型或微型发射装置的发射失败只会造成可能的声誉和金钱损失，而导弹发射失败则可能对军事行动、冲突进程或威慑关系的稳定产生或多或少的决定性影响。在某些情况下，导弹没有经过彻底的可靠性测试，但这通常反映了它们仅作为策略令牌而不打算在战斗中使用的事实。

　　太空发射通常可以等到成功可能性最大的时候:在完美的天气条件下，需要几个月甚至几年的准备，需要一个庞大的、专门的专家团队，还有推迟的选择。相比之下，在可能受到攻击的情况下，一小队士兵应该能够在任何时间、任何天气下发射导弹。

　　此外，弹道导弹不需要达到圆周速度来运载其有效载荷(见图2)。因此，它们不需要像太空发射器那样携带那么多推进剂，也不需要加速到如此高的速度，这使得技术边际更加宽容。

　　最后，弹道导弹必须提前制造，然后部署或储存，以便在冲突中可能大量使用。这需要建立批量生产，具有经过验证的功能和可靠性以及广泛的测试程序。相比之下，太空发射器可以作为原型开发，并为提前数月或数年预定的特定任务制造，并且设计和生产过程仍然可以为下一个发射器进行调整。

　　所有这些方面都反映在小型和微型发射器和弹道导弹系统所使用的技术中。因此，可以确定正在开发的火箭是打算用作弹道导弹系统还是太空发射器。分析突出的工程选择和对军事导弹计划感兴趣的部署技术可以帮助做出这样的决定。

　　由几家新空间公司开发的商业快速反应或“快速反应”运载火箭寻求提供使用小型或微型发射器在短时间内将卫星有效载荷送入轨道的能力。为了实现这一目标，几家公司正在研制固体火箭发动机的空间运载火箭，这种运载火箭可以从公路移动运输-架设-发射装置发射，或者用少量标准运输集装箱运输，并使用最少的支持设备进行组装。

　　这些发射器的设计选择在某些方面与上述传统的空间发射器优化有所不同，并使这些发射器的部分设计更接近弹道导弹的设计。例如，它们在发射前减少了可观察到的足迹和准备时间(例如安装和加油)。

　　在新空间时代，开发新型小型和微型发射器的项目数量成倍增加。虽然在过去十年中只有少数小型和微型发射器投入使用，但目前正在进行的小型和微型发射器项目约有117个，涉及26个国家的公司(见图3)。

　　过去十年小型和微型发射器市场的发展也表明，尽管有增长，但一些从事此类项目的公司，代表了相当大的份额，被竞争对手或其他相关方收购，破产或以其他方式消失。因此，越来越有经验的技术人员和工程师的地理分布也越来越多样化，他们经常搬家;当公司倒闭时，资产被出售，工程师被迫寻找新工作。商业激励、与外国投资者分享敏感技术的要求，以及缺乏网络安全或出口管制合规体系，都可能造成漏洞，尤其是对扩散风险意识不强、实施内部合规计划能力不足的初创企业。因此，有一种风险是，一些新航天工业的活动可能会无意中——甚至是有意地——助长导弹的扩散。

　　地图:SIPRI?来源:Selma mustafiki (SIPRI实习生)和Kolja Brockmann (SIPRI研究员)收集的数据。有关参考数据集，请参阅Kulu, E.，“小型发射器- 2023年行业调查和市场分析”，第74届国际会议论文

　　最终阿斯特罗

　　航海有限公司

　　大会(IAC2023)，阿塞拜疆巴库，2023年10月2-6日。

　　当今小型和微型发射器市场的性质大大增加了国家或非国家行为体非法采购导弹技术的可能来源，这些行为体寻求将其重新用于军事最终用途。与其在一次性攻击中使用小型或微型发射器作为原始导弹，更可能的情况是国家或非国家行为者从商业提供商处获得特定的军民两用技术，例如克服他们在开发导弹系统时遇到的障碍或挫折。

　　非法采购企图利用小型和微型发射装置部门的漏洞可能出现一系列情况。例如，一个国家(甚至非国家行为者)可能寻求采购军民两用运载火箭技术，表面上是为国家空间方案或当地商业空间工业中的一家公司，但随后将其转用于隐蔽或公开的导弹方案。在另一种情况下，一个国家可以作为一家太空公司的外国投资者，要求获得其技术，并秘密地将该技术用于导弹计划。

　　为了防止这种情况发生，小型和微型启动公司及其组件供应商需要对此类风险保持敏感，并在与潜在投资者、开发合作伙伴和客户进行尽职调查时考虑此类情况。这一点尤其重要，但在分享专有技术、技术数据或其他形式的无形技术，而不是零部件和其他有形产品时，这一点很容易被遗忘。

　　各国在监督军民两用技术转让方面可使用的一套工具是出口管制及相关措施。许多最大的导弹技术供应国通过导弹技术控制制度(MTCR)协调导弹相关出口管制。MTCR准则——由MTCR伙伴制定的关键原则——“并非旨在阻碍国家空间计划或此类计划的国际合作，只要此类计划不会为大规模杀伤性武器的运载系统做出贡献”。MTCR控制清单确定了受出口许可要求约束的项目，涵盖了火箭所需的所有主要部件和技术，因为它们可能构成导弹扩散风险，无论它们是为小型和微型发射器开发的，还是为导弹开发的。

　　尽管管制清单涵盖范围很广，但并非所有火箭技术和相关生产设备都被列入清单。许多开发新型小型和微型发射器的新空间初创企业使用了目前未上市的新兴技术，例如使用金属和高能材料的增材制造。在这些情况下，如果这些技术在受制裁的接受国可能有与大规模毁灭性武器或常规军事应用有关的最终用途，则仍可适用管制。然而，对出口商和国家当局来说，实施此类管制更具挑战性。

　　MTCR中商定的控制措施包括转让能够将有效载荷发射到至少300公里范围的导弹、发射器和其他运载系统的许可要求，以及它们的主要部件和所需技术。小型和微型发射器必须能够达到圆周速度并将其有效载荷提升到轨道，这意味着它们的射程将轻松超过300公里。因此，完整的小型和微型发射器及其主要部件和所需的技术至少应列为《导弹控制措施》第二类物品，其出口需要许可证。

　　因此，出口管制是监督并在必要时干预与导弹有关的两用技术转让的重要监管工具，小型和微型发射器部门的公司需要更加意识到它们在遵守出口管制方面的义务。

　　在新空间时代，与小型和微型发射器的发展有关的趋势突出了一些传统上由空间运载火箭构成的导弹不扩散风险。虽然它们没有从根本上改变扩散挑战的性质，但它们通过增加双重用途运载火箭技术持有者的数量和日益追求在快速反应空间发射装置中军事上理想的技术优化而扩大了这一挑战。

　　解决小型和微型发射器发展趋势所带来的导弹扩散风险的最重要方面是与该部门的公司接触。这包括提高对扩散风险和遵守出口管制要求的认识。企业必须明白，如果他们在与投资者、发展伙伴和客户分享技术时不勤勉，他们可能会无意中支持外国导弹计划，以及内部合规体系不健全所带来的经济和声誉风险。

　　各国应积极接触小型和微型发射器制造商及其主要部件供应商，努力就管理问题和不确定性进行对话。这些努力还应在广泛的政府机构之间的机构间对话中进行讨论和协调，这些机构与目前正在开发或已经适用于新空间利益相关者开展的活动的不同监管框架有关。

　　关于作者:

　　Kolja Brockmann是SIPRI军民两用和武器贸易公司的高级研究员

　　控制计划。马库斯·席勒博士，斯德哥尔摩国际和平研究所军备与裁军研究项目副高级研究员，慕尼黑大学首席执行官

　　sed有限公司

　　咨询公司ST Analytics。

　　来源:本文由斯德哥尔摩国际和平研究所发布