提起导弹技术，我们就不得不追根溯源到德国的V-2。二战结束后美俄各自继承并发展了V-2导弹技术，衍生出了无比庞大的导弹家族。随着导弹的部署，人们也在开始思考一个问题：如何在核战争中尽可能地保留自己的战略力量的同时尽可能撕开对方的防御网络？由此导弹不再傻傻地待在发射架上，而是上天（空射弹道导弹）入地（井基部署）下海（弹道导弹核潜艇）满街跑（路基）。
三代洲际导弹的发展与传承—从无到有，从有到精1:
1，“擎天神”和“警棍”赛跑——第一代洲际导弹和“有无之争”
实际上，二次世界大战刚刚结束，美国人就开始琢磨制造能够远距离投送核弹头的弹道导弹。
但是当时的核技术刚刚解决有的问题，尚不能把核弹头做得更精致更小型；导弹技术上，美苏也仅仅是将德国的V-2拉回国内打一发试试效果。Image credit: NASA
直到五年后的1950年，美国才开始认真考虑生产远程投送武器的可行性。美国人获得批准的第一型导弹以Atlas命名。Atlas于1951年立项，1953年进入设计阶段。
Atlas是希腊神话里的擎天神，它被宙斯降罪以双肩支撑苍天。这个命名可见当时美国人对Atlas寄予的希望。方案论证中的Atlas也毫不含糊，射程达到12070公里。
要说Atlas也真心不容易，上马之后就接连遭遇了几次取消和重复立项。在一片扯皮之后， Killian基金会告诉艾森豪威尔，你不做，苏联人就做，他们的SS-6和R-7马上就发射啦，你看着办。不得已，艾森豪威尔将Atlas作为美国空军的“头等大事”来抓。
Atlas使用了非标准发动机配置，三个发动机排成一条直线（而不是三角形集群），两个外部发动机作为助推火箭的作用，在飞行两分钟后被抛掉。这些发动机也用于雷神、红石等导弹
Killian基金会没有吓唬艾森豪威尔，苏联人也就是在这个节骨眼上开始了SS-6（也就是R-7，警棍）的立项研究。操刀者就是科罗廖夫。有关R-7以及苏联洲际导弹的故事大家可以关注本公众号浅析苏联路基洲际弹道导弹（上）-浅析苏联陆基洲际弹道导弹（下）——SS-24系列。
第一代洲际导弹的赛跑故事在1957年就见了分晓，6月Atlas首飞失败，8月SS-6进行了全弹道飞行试验。
值得一提的是，第一代洲际导弹无一例外地都采用液氧煤油为推进剂（师承V-2嘛），这就使得它们必须在发射前进行加注，液氧不可能长期储存在燃料箱中，一来很容易就挥发掉了，二来长期储存低温燃料的燃料箱也会脆化。低温推进剂加注的时间极为漫长（液氧在加注过程中还在不断气化），这个时间足够对方进行一整轮核打击了。
另外受研制周期短的影响，部分关键技术难题还未解决，导弹维护工序繁琐，特别是采用地面发射的方式，导弹及其发射设施都无法隐藏。
这个时期是美苏核力量和战略核力量在“有和无”之间的竞争。紧随美国之后，苏联也有了原子弹和氢弹，而且苏联的氢弹更加先进，其洲际导弹也比美国更可靠。
2，藏于九地之下——二代洲际导弹和“规模比拼”
所以，就像我们在《浅析苏联路基洲际弹道导弹（上）》中谈到的那样，第一代洲际弹道导弹只解决了距离问题，其发射准备时间，打击精度都十分差。
深谙此道的美苏双方都没有就一代洲际导弹进行大量生产，只是象征性地部署了几枚，告诉对方，我有办法向你扔原子弹。不过赫鲁晓夫这个IBM才不管这些，他向艾森豪威尔说苏联正在像生产香肠一样生产导弹。
一个敢真说，一个也真敢信，艾森豪威尔真的像生产香肠一样开始生产导弹
在第一代洲际导弹尚未部署之前，第二代洲际导弹的开发就已经进展地如火如荼了。第二代洲际导弹以美国的“大力神”系列和苏联的SS-7“鞍工”和SS-8“黑羚羊”为代表。
Titan2大力神发射场景。
SS-7正在被装填到导弹发射井中
第二代洲际导弹普遍采用了井基部署，以抵抗针对导弹阵地的核打击。导弹安装液体燃料火箭发动机，为了提高反应时间和灵活性，逐渐放弃了低温燃料，转而以偏二甲肼/甲基肼-发烟硝酸/四氧化二氮等常规推进剂为燃料。在发射井周围建立燃料库并配备大功率加注泵。
可以说，洲际导弹发展到第二代水平，基本解决了反应时间、发射井建造、发射阵地抗打击能力和液体火箭发动机问题。但是装弹技术和过程十分复杂，核弹头还未进一步实现小型化。
从50年代末到60年代中期，你有我有的情况下，美苏战略核力量发展进入以规模比拼为主的第二个阶段。从弹头的 TNT 当量的比拼到核弹头的数量比拼，美俄两国一直在通过数字进行博弈。
美国在这个时期型号猛增至15种，苏联则具有将近 20种型号的弹道导弹。美国在1957年只有5543枚核弹头，到了1967年已经具有31255枚核弹头。苏联的弹道导弹数量也在飞速增长，在1957年只有区区 660枚，1972年便疯长至 14478枚。这种核弹头数量上的疯狂增长是这个时期最大的特征。
3，第三代洲际导弹的群殴和固体火箭发动机的革命性出现
SS-9和SS-11
我们在浅析苏联路基洲际弹道导弹（上）中讲到，苏联的第三代洲际导弹型号十分庞杂，前后共开发出了6种，其中SS-9、SS-11和SS-13批量装备部队，担负战斗值班。凭借强大的液体火箭发动机技术，苏联在陆基洲际导弹的路上步伐越来越大、越来越轻快。
实际上在这个阶段，鹅毛的洲际导弹发展思路已经悄悄有了些转变，SS-13是一款井基部署的冷发射固体洲际导弹，它的破壳让美国举国哗然，之前麦克纳马拉向美国民众保证的“民兵”优势不复存在。
SS-13采用了压缩蒸汽的冷发射技术。在发射前将水注入发射筒的底部，导弹的尾部安装隔离罩，点火时在导弹下方的高压蒸汽将导弹弹出发射井。SS-13导弹发射的准备时间为3-5分钟。
同时期苏联的另外三种洲际导弹SS-X-10，SS-X-14和SS-X-15作为过渡型号未装备部队，用于试验技术验证。详细信息请点击阅读《浅析苏联陆基洲际弹道导弹（中）》。
1965年11月公开展示的SS-15。尽管它没有量产，但我们仍能从这个履带驮载的怪物中看出苏联洲际导弹发展的端倪，苏联的洲际导弹已经不甘心待在暗无天日的发射井中了，这些恐怖的潘多拉盒子开始出来晒太阳了。
关注固体导弹的不仅仅是苏联人，美国人比它们走的更早、更远！美国人在50年代末就将目光转向了固体火箭发动机，用“民兵1A”、“民兵1B”和民兵2逐渐取代早期液体弹道导弹。
做好试射准备的一枚民兵I(Minuteman I)洲际导弹。民兵1小而紧凑，为了保证最基本的载荷质量，美国人为其研发了强大的M55A1固体火箭发动机。图片来源：U.S. Air Force
“民兵1”作为美国的第一个固体弹道导弹型号，虽然可以从液体导弹的设计中得到一定的技术支持，但固体弹道导弹的特点和需求与液体弹道导弹完全不同，因为液体燃料所提供的能量是固体燃料无法比拟的，因此，针对该问题需设计大型高能量固体发动机以满足需求，但由于导弹大小的限制，最后不得不减少核弹头载荷的质量。
米诺陶1(Minotaur I)运载火箭固体发动机。米诺陶1(Minotaur I)由民兵2(Minuteman II)洲际导弹改装而来。火箭的第一、第二级来自民兵2洲际导弹(M55A1+SR19)。图片来源：轨道科学ATK公司
当时的核技术并不发达，小型化核弹头相对来说还是比较困难的。这就倒逼着提高固体发动机的性能。
美国人首先面临的问题就是固体推进剂的比冲不高，这也很容易理解，毕竟之前大家搞得都是液体火箭。最后采取在固体推进剂中加入金属添加剂的方法达到了比冲要求。但加入金属添加剂又会导致喷管热侵蚀，这与爱迪生当时遇到的麻烦有些相似。解决办法也比较相似：选用耐热的钨作为喷管喉部的材料。
固体发动机燃烧室处于高温高压环境，其压力高达70kg/cm2，温度可达260-315℃，在如此复杂的条件下设计可摆动喷管的密封接口是十分困难的。上图为民兵1一级，下图为二级
为了提高制导性能，“民兵-1”首次采用了固体发动机柔性喷管技术。新技术带来的新的问题就是四个可摆动喷管之间和发动机与喷管之间接口存在密封性难题。面对火箭发动机的燃烧不稳定性问题没有切实可行的理论办法，计算机仿真更是连硬件基础都不具备。唯有通过不断的点火试验。经过层层试验，最终确定采用球形接头。
固体火箭发动机带来的优势是液体火箭发动机所无法比拟的，“民兵1”第一次赋予了美国即时反应能力。战备值班期间所有地面设备和弹上系统都处于开机和戒备状态。同时期的苏联导弹，则还要经过常规推进剂加注这一过程。
在固体火箭发动机上的努力给美国人带来丰厚的回报，不论是核潜艇上的潜射导弹还是航天飞机以及未来的SLS，都有它们的身影。此后的数十年，美国在固体发动机上不断砸钱，苏联则更加钟情于液体火箭发动机。这直接奠定了当今液体火箭发动机俄罗斯见长，固体推进器SRB欧美见长的格局
然而民兵导弹也并不是就此完美了。完美的东西是不存在的。处于开机戒备状态的民兵导弹所有制导系统的陀螺仪都需要持续进行工作，时刻瞄准诸元装订的目标，因此对系统可靠性和陀螺仪的稳定性要求极高。
固体火箭发动机的推力和比冲限制了核弹头的大小。民兵洲际导弹的弹头内部空间十分有限。这使得民兵系列导弹携带的载荷核威力弱，就要进一步提高导弹的制导精度以弥补导弹毁伤能力弱的缺点
有关民兵1导弹可聊的太多太多了，下期文章还要说到它
就突防性能，打击精度和反应时间而言，苏联第三代洲际导弹要稍逊民兵系列。然而苏联第三代洲际导弹在打击威力上的确是可圈可点的，携载弹头多是千万吨当量级别的（得益于液体火箭发动机啦）。
这其中还有个让欧洲盟友揪心的SS-16，我们在《浅析苏联陆基洲际弹道导弹（中）》已经详析介绍过了。作为中程导弹的SS-16起到了战略导弹的威慑作用，在中导条约谈判中成为美国人的头号靶子
核弹头武器化2:
由于技术发展不成熟，20世纪50年代美苏制造的核武器都比较笨重，一般在几吨重。重量大，体积就大，采用当时的运载工具投入实战较为困难。所以，这些看似威力无比的大家伙，真真正正地像毛主席说的那样，是个纸老虎。
1，原子弹的当量极限
原子弹是最先武器化的。战后人们更关心的是如何把原子弹的当量做得更大。（2万吨，有点吃不饱的感觉有没有？）
50年代初，美国在成功试验威力达50万吨的纯裂变原子弹后，开始致力于为裂变武器缩小体积、减轻重量的工作。实际上，对于原子弹而言，50万吨几乎是当量的上限了。
这里的极限不是理论极限，而是实际设计极限。要解释这个极限，就不得不看看原子弹的引爆原理了。
使用枪式引爆方式的小男孩，将一块低于临界质量的铀-235以炸药射向另一块处于低临界状态的铀-235，造成整块超临界质量的铀，引发核子连锁反应。理论上，原子弹当量是无限的，如果能用无数块处于临界质量以下的铀-235通过一些方式同时挤压在一起，理论上可以制造无限当量的原子弹。问题就在这里，一般是使用2块处于临界状态以下的铀-235来制造原子弹，因为块数多了就难以控制，无法保证多块铀-235被精确到同一时间一起压缩成同一块。
知道了原子弹的当量上限后，人们就不再寻求更大的当量了，转而更关心如何把它做得更精致。
燃鹅，原子弹的制造当量极限导致了其设计的复杂性和小型化难度。在不考虑对铀-235进行压缩（比如用烈性炸药）的情况下，引发核爆一定要使核材料达到临界质量。所以，一般而言，这个小型化又不是无限度地小。
当然了，这些对五大流氓而言不是难题，我国在1975年10月27日就试验了一枚深度小型化的原子弹，爆炸当量只有2500吨，对于这样的试验，核材料达到次临界条件就可以搞。
依靠高爆速炸药产生的内爆波实现超临界条件的“胖子”用的是钚-239（翻译过来太拗口了）。根本原理与“小男孩”相同，二者差异在引爆方式上。铀-235的临界质量是48公斤，钚-239则是10公斤。不论是铀还是钚，一般来说，原子弹最大当量不超过30WT。
2，做弹头，氢弹是首选
对于60年代的美苏而言，他们更关心地是如何在保证爆炸当量的情况下，缩小核弹头。由于原子弹小型化会减弱当量，次临界条件起爆技术条件更高，那就只能用氢弹了。
众所周知，氢弹的引爆要依靠原子弹来提供能量，也就是说，氢弹里面有个原子弹。所以，原子弹玩的不6，氢弹想都别想。
世界上只有五大流氓有氢弹。而全世界的氢弹却只有三种结构形式：美国的泰勒结构，苏联的萨哈罗夫结构（老美一直说是鹅毛通过“福克斯间谍案”从美国偷来的，萨哈罗夫结构和泰勒结构相似度99%，了解二者第一次试爆细节后，明眼人一眼就知道，萨哈罗夫结构要比泰勒结构精巧得多），中国的于敏结构（独创，自主知识产权（而且是获得老美承认的自主知识产权）真心佩服那个时代的人啊）
核聚变当量远远大于裂变当量。原子弹爆炸当量一般在十万吨级，而氢弹，百万吨级只是个起步价。
美国的第一枚氢弹重达62吨，可见当时的氢弹多么笨重。在战争时候，你总不能迂回到敌人后方，建个60米的钢架引爆氢弹吧？为此，在50-60年代，美苏争相将核弹武器化，使之走出试验场。
1958年美国人试验了两枚重量只有16千克，体积为28×30厘米的核弹头装置。1955-1962年，美国的核弹直径从1.55米减小到0.46米，质量从21吨减小到1吨。随着技术的成熟，制造的核弹头尺寸更小，重量更轻，效率更高。
B-41 (Mk-41)型氢弹是有史以来美国产量最高的热核武器，它更是美国当量重量比最高的核武器：4850公斤的弹头爆炸产生2500万吨当量。B-41在50年代末到60年代初大量装备部队
大伊万之后，核武器不再单纯地追求当量威力，而是向着轻便、小型化发展。这个图展示了美国核武器小型化的几个典型作品。
逐步小型化的核弹头，使得用导弹投送它们成为可能。
3，两弹结合
弹道导弹出现后，具有射程、速度、命中精度、携带能力等方面的明显优势，随即成为投掷核弹头的最理想工具。
例如安装在Atlas和Titan洲际导弹以及Thor（雷神）, Jupiter（木星）上的W-35（上图）重达1.5吨，核爆威力达到了200万吨当量。1958年定型量产的同样级别的W-49自重也仅有1.6吨。
资料来自“Complete List of All U.S. Nuclear Weapons”
一代、二代和三代早期型号的洲际导弹，都装备有一枚巨型当量的核弹头。
相比而言，W-35和W-49的当量级别只是苏联SS-9的零头。SS-9Ⅰ型携带一枚威力为2000万吨TNT当量的热核弹头，Ⅱ型更是将当量级别升级到了2500万吨（有史以来携带弹头威力最大的一款导弹）。
集束多弹头技术3:
1，从巨型炸弹到集束炸弹
导弹弹头的发展和常规炸弹没什么区别。一战、二战时期为了提高杀伤力，炸弹被造的越来越大。
大战时期，大量的男性上了战场，留在后方工厂里的绝大多数是女人，这些飞在战场上的巨型炮弹，就是出自她们之手。女人参加劳动提高了女人的社会地位，女权运动由此兴起。感兴趣的朋友可以看看肯·福莱特写的世纪三部曲，尤其是《巨人的陨落》
就像火箭一样，造小了很容易。但是比例每放大一倍，难度系数就是指数级地上升。世界大战期间最大的炮弹要数元首的古斯塔夫巨炮炮弹了。塞瓦斯托波尔要塞之后，这些炮弹也就没了用武之地。
古斯塔夫之后再也没有如此巨型的炮弹了。最大的炮往往被安装在战列舰上，口径一般也不过400mm（大和武藏另当别论）。倒是航空炸弹越造越大。
大的古斯塔夫用不了那就用小的呗。要说元首的工程师真不含糊，他们设计出了世界上第一枚集束炸弹，当时也经常被称作“蝴蝶炸弹”，采用2千克的SD-2反步兵杀爆弹。SD-2基本上奠定了现代集束弹药的工作原理。
战后集束炸弹在战场上既普遍又成熟精巧。其使用最为广泛的就是越南战争。
2，集束核弹头的提出
有句老话，前有车后有辙。
集束式多弹头的设想一点都不新鲜。只是在冷战初期，受到技术限制，每枚导弹只能携带1颗弹头。所以尽管曾有人提出一枚导弹携带多枚弹头的设想，但由于导弹载荷的重量和分离技术水平的限制而无法实现。
1957年和1958年，苏联和美国陆续成功发射卫星，航天技术的发展使得导弹载荷和不同载荷的分离技术问题得到初步解决，于是，多弹头（Multiple reentryvehicle，MRV）和分导式多弹头（Multipleindependentlyreentry vehicle ，MIRV）技术的发展再次被提了出来。
有了想法还不够，实现想法还需要一些动力。客观来说，美苏互相竞争就是在给彼此加油打气。
动力就是这么来的。
3，集束核弹头发展动因
第一个原因就是打击能力和发射成本之间的矛盾。简而言之，想打的地方太多，钱又不够。
要在第一轮核打击中彻底摧毁对方，美国瞄准的苏联目标中，涵盖了针对人口和工业中心进行饱和核覆盖的各种选择。然而直到1968年2月，扩容核武库并精简打击目标列表后仍然发现弹头数量不够。
在1961一1962年两年间，美国规划瞄准目标的民兵导弹数量时，曾发现目标总数超过了民兵导弹的实有数量。这就使得专家们自然而然地想到把单个导弹的有效载荷分成几个，其中每个都能按程序飞行，以数量较少的导弹来覆盖原有目标 。
当时摆在约翰逊面前有两个办法：一是增加采购费用和地下设备开支来部署更多的导弹；二是限制导弹发射器数目而增加弹头数量。
二者相比，采用集束式多弹头的花费要小得多。
因此，1964-1968年便成为集束/分导式多弹头的关键发展时期。以最少的费用来构成对较大范围的威慑，正是研制集束/分导式多弹头之目的所在。
一枚“木星”Jupiter C导弹正在做发射前的准备，Jupiter C携载单枚核弹头，1960年发射报价为1224.5万美元。在当时，这是笔很可观的费用。这还不算导弹发射井的建造费用和导弹的日常维护。如果把单弹头更换成集束弹头打击多个目标，消费比就会高得多。
第二个原因就是提高突防能力。
1965年1月，美国发现莫斯科和其他一些城市周围已部署有“橡皮套鞋”反弹道导弹，加之苏联塔林式防空导弹阵地本身就具有很强的反导能力，给“民兵”装上多弹头提高突防能力就势在必行了。
苏联的A-35“橡皮套鞋”（北约称作ABM－1“小羚羊”）反弹道导弹系统
“橡皮套鞋”是世界第一套反弹道导弹系统，早在1961年3月，苏联就进行了第一次导弹拦截试验并获得成功。
苏联人将“橡皮套鞋”部署在莫斯科周围。美国对苏联防空导弹的忌惮自不用多说，U-2高空侦察机就不止一次折在苏联的防空导弹手里。图中黑色实心的导弹表示的是已经部署了反导导弹的阵地，白色竖条表示将要部署的阵地。
此外，多弹头中掺杂诱饵弹头也是对付防空系统的一个好的办法。
既然是诱饵，就没必要造地和真的一样重，所以诱饵往往比较轻，结构简单，没有固定弹道。这些诱饵弹头具有弹头的一般性质，但是雷达反射面更大（如加装角反射器，高热量箔条等等）。
这艘加装角反射器的小船，在雷达上的反射面相当于大型军舰。图片来源：知乎鸑鷟鹓鶵
为了应对反导武器的分层突防，弹头在进入高空拦截区时就会被施放出来，当然了一起释放的还有诱饵弹。由于释放位置在大气层之外，空气密度和阻力很小，诱饵与真弹头具有相同的运动特性，就能以假乱真地迷惑对方，使对方难以识别真弹头，而造成高空拦截失效。
突破高空拦截区后，空气密度逐步增大，诱饵和真弹头的气动特性和质量不同，使得两者的运动特性产生明显的差别，诱饵弹甚至会在再入大气层过程中自动烧毁，这个时候就很容易分辨哪些是诱饵弹头哪些是真弹头。现代很多防空导弹都具备跟踪-筛选-打击多批次空中目标的能力，在一定程度上就源于此。
4，北极星A-3和SS-9
集束式多弹头：在导弹母弹舱内安装若干个子弹头，母弹和子弹头都没有制导能力，它们在弹载计算机程序设定的高度和速度同时分离释放。结构简单，它不需要太复杂的分离技术。当然，发射器的载荷要是有要求的。
洛克希德在1960年9月开始研发的北极星A-3导弹就采用了霰弹式多弹头结构，北极星A-3于1962年8月首次进行研制性飞行试验。
依靠弹射装置（弹簧）或小型固体火箭（后来改进型）提供一系列小速度增量，使三枚弹头从不同的方向落到预定目标的一定散布面内。这种简单的霰弹式结构是最早的多弹头再入飞行器(MRV)
“北极星A-3”导弹是北极星导弹的第二代，可携带三枚各为20万吨当量的弹头。
三枚弹头靠机械方式散开并再入以目标为中心的三角区内。由于这种分离不能调整，弹着区与飞行距离成函数关系，因此，系统的设计要求子弹头的最大分离间距不超过一座城市的范围，最小间距则要保证三枚弹头不被一枚拦截导弹所摧毁。结果就是弹头之间的距离定位达到一英里的数量级。
“北极星A-3”导弹先后装备5艘598级(“华盛顿”级)、5艘608级(“艾伦”级)和18艘616级(“拉菲特”级)导弹核潜艇，每艘潜艇装备16枚A-3。
眼见美国人把集束弹头装进潜艇在自家门前晃悠，苏联心里自然不是滋味。当时苏联的第四代洲际导弹还没挑起战略威慑的大梁。只能用现有的SS-9深度改进了。这个重担交给谁呢？
除了他，还有谁？
扬格利！
5，一根烟救了一条命
关于1960年苏联导弹试验的巨大灾难，互联网上已经铺天盖地，就不再详述了。那场爆炸使得苏联陆军元帅涅杰林和160名导弹专家葬身火海。炸死元帅的SS-7导弹总设计师就是扬格利，当时犯烟瘾的扬格利进入了发射场下面的地下掩体抽烟。就在抽烟过程中，导弹爆炸，得益于地下掩体的保护，杨格利成为爆点附近唯一一位幸存者。
大难不死必有后福，赫鲁晓夫没有“处理”扬格利，毕竟死了那么多导弹专家，总得留个独苗吧。况且，扬格利还是总设计师。对美国人而言，扬格利的的出场只是个噩梦的开始。关于他的事迹，我们在《苏联陆基洲际弹道导弹（中）之——SS-17（疾行者）》已经介绍过了，不再赘述。
建立在第聂伯彼得罗夫斯克的第586特种设计局（OKB-586）也叫杨格利设计局，1965年，改名为尤日诺耶南方设计局。南方设计局的产品占苏联航天领域的半壁江山还要多。上图为老586设计局大楼，这样古朴的苏式建筑在中国许多大学都能见到，它们是中苏历史的见证
好在苏联在发展SS-9时就将导弹最大投掷重量提高到了5.8吨。这样一来，扬格利和南方设计局的工程师只用升级弹头就可以了。
上图为R-36系列也就是SS-9导弹家族。该系列导弹采用了传统的热发射方式，导弹在发射井内直接点火升空，可想而知，这样的发射井一般都是一次性的。
加装集束多弹头的改进型SS-9试射照片。
于是SS-9（R-36）就顺理成章地成为苏联第一种搭载多弹头的洲际导弹
下期文章当中，我们将看到集束多弹头技术（MRV）进一步发展，并产生了分导式多弹头（MIRV）。
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END
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