围观弹道导弹发射之光学观测 让人意想不到的精准观测手段

2009年12月，挪威北部城镇特罗姆瑟上空出现的神秘光迹实为俄罗斯“圆锤”导弹试验失败留下的尾迹

近年来，随着互联网和自媒体的发展，世界任何角落几乎都不再有秘密，包括以前充满神秘色彩的弹道导弹发射，似乎也在各地热心“观众”的“直播”中，变成了带有奇幻色彩的空中异象。实际上，利用导弹发射时特殊而明显的光学特征对其观测是弹道导弹试验中重要的测量手段。

大家知道，弹道导弹飞行通常分为主动段、中段和再入段三个阶段。其中，主动段是导弹推进系统工作的飞行阶段，也称动力飞行段，中段和再入段则合称为自由飞行段。通常主动段飞行时间不长，在几百秒之内。导弹控制系统按照发射程序对导弹运动参数进行控制后，在关机点，弹体与弹头分离，随后进入自由飞行段。主动段时间虽然不长，但最后关机点的位置和速度对导弹的射程和落点却有着决定性的作用。而目前已经拥有雷达、遥测等很多测量手段，为什么还需要最“原始”的光学观测？这主要是由于光学观测对导弹发射过程目标特性有着独特的优势。

美国迈阿密上空的“飞碟”实际是美国“阿特拉斯五号”火箭(Atlas 5)试验的尾迹

国际空间站宇航员观察到俄罗斯发射导弹形成的怪异云形

飞行速度较慢

由于主动段导弹起飞速度从零开始逐步增加，即使到关机点其速度最大时，与弹头再入段相比，其速度也并不算高。统计表明，通常导弹主动段飞行的平均速度约为1.5~2千米/秒。其中，近中程导弹关机点速度只有2~3千米/秒，中远程导弹为4~5千米/秒，远程导弹可达到6~6.5千米/秒，即使是洲际导弹其速度也只为7~7.6千米/秒。由于射程越远，导弹关机点高度就越高，从地面观测的移动角度也越小，因此即使远程及洲际导弹飞行速度较高，但由于其高度较高，仍能较好地跟踪和测量。与之相比，同类型导弹弹头的再入速度要大1~2倍，有些高弹道导弹甚至更高，因此地面光学设备跟踪更难。

发射升空的美国海军“三叉戟”II潜射洲际导弹

目标特征明显

由于发射时跟踪的是整个导弹，而中程以上导弹在再入时已经完成头体分离，再入时是体积更小的弹头，而导弹弹体的表面积比弹头大50~70倍，横截面积大10~20倍，而且导弹主动段飞行时，发动机喷焰温度很高，具有很强的红外辐射和可见光特征，易于观测。特别是在清晨或黄昏时分发射，导弹在高空喷射出的尾焰扩散后形成的燃烧粒子产物，在已经消失在地平线下的阳光照射下，产生暮光效应，会形成炫目的光反射现象，就像云层在早晚阳光照射下反射形成朝霞和晚霞一样。特别是这时的发动机喷射粒子云在大气折射下可能发生多种大气反射、折射和衍射等现象，有时在远处观看并不是导弹发射后尾部形成的锥状高亮轮廓，而可能是更加玄幻的图案。而这时处于助推段飞行轨道下方的地面人员或观测仪器都处于地球的阳光遮蔽阴暗区域内，不会受到阳光干扰，因而观测更容易。

发射升空的俄罗斯“圆锤”潜射洲际弹道导弹

飞行高度较低

一般导弹主动段飞行时间约5~8分钟，固体导弹时间要短些，液体导弹时间要长些。虽然飞行时间较短，但是导弹的主动段基本都处于大气层内，因此飞行高度较低，易于采用直接的光学观测手段。通常，射程越远弹道导弹的关机点高度也越高。一般来说，近中程弹道导弹关机点高度为80~100千米，中远程导弹120~150千米，远程导弹170~200千米，洲际导弹200~240千米。这些高度都处于大部分光学观测仪器甚至人类肉眼的观测范围内。特别是在夜暗条件和阳光强反射情况下，导弹的程序动作和尾焰情况应该说丝毫难逃光学仪器的观测和测量。

国际空间站宇航员观察到地球大气层形成怪异的云，原来是俄罗斯发射的导弹尾迹

此外，由于导弹主动段飞行主要是尽快使导弹载荷达到尽可能大的速度并赋予正确方向，因此不会有较复杂的机动动作和程序，弹头和诱饵也不会释放，因此目标识别和测量信号内容都较为单一，易于稳定观测测量。