[“民兵”核导弹发射井火灾的背后]导弹发射井结构

　　编者按　2008年10月底，美国空军突然宣称今年5月份一座战略核导弹发射井曾发生火灾事故，虽然美国空军官员一再保证事故不会引发严重后果，但媒体还是对这一说法表示怀疑。那么，技术先进的美国导弹发射井为什么会发生火灾?这种事故会不会引发恰如“死神”来临一样的导弹爆炸或误射?美国又采用了哪些安全措施呢?
　　
　　“死神”之火――事故回顾
　　
　　美国空军透露的这场大火发生在2008年5月23日。当时位于怀俄明州首府夏延山市以东64千米处的发射井内的电池充电器发生故障，引发发射井控制室大火，大火引燃了控制室房间内的一些易燃物品，包括1箱霰弹枪子弹壳、1支霰弹枪和1个霰弹枪箱，这支霰弹枪和附带物品是美国导弹发射井内配备的标准安全武器。由于美国导弹发射井系统早已实现无人自动值守，因此这起大火现场没有任何人目击和告警，所幸这次大火在燃烧了1。2个小时后自行熄灭，没有蔓延到紧邻的发射井内，发射井内部署的“民兵”导弹没有受到波及。
　　离谱的是发生火灾时，几千米外负责该发射井安全监控的发射控制室值班人员没有发现任何征兆，直到5天后的5月28日，由于监控系统显示该发射井电路出现故障，才安排1名维修人员去检修，随即发现这起火灾事故。让媒体不解的是这起发生在5月的事故，空军直到10月底才透露出来，连负责本地治安的夏延山市市长也是在10月份记者的追问下才得知这一数月前的事故。空军对此辩解称由于调查过程非常复杂，所以才拖后了5个月公布这一事件。
　　
　　这起事故造成的直接损失达100万美元。包括修复被毁设备和清理工作的花费。空军公布的事故调查报告称。组装电池充电器的技术程序、检查程序、发射装置通风系统存在缺陷。报告还对发射井内存在可燃材料提出了批评。这次事件后，美国空军已更换了所有导弹发射井的电池充电器。
　　值得关注的是，2005年9月美国“和平卫士”导弹正式退役后，“民兵”3成了美国唯一的陆基洲际弹道导弹，这也是整个西方世界目前唯一的一种现役陆基洲际弹道导弹，因此这起火灾和火灾后的迟缓反应，不得不让人对美国现役战略核力量的状态和可靠性提出质疑。
　　
　　冷战霸主今安在?
　　――“民兵”导弹的部署方式及现状
　　
　　由于美国洲际战略导弹的主要作战方向是苏联/俄罗斯和中国，因此主要集中部署在本土西北地区，布局靠前，与其作战方向一致。其基地多处于人口稀少和工业不太发达的山地和高平原地区，即落基山山脉以东密苏里河流域，以尽量减少可能的损失，同时为了方便后勤支援保障，又大都靠近当地条件比较优越的中小城市。通往这些城市的国家级、州际和州级公路与基地内通往各发射井和控制中心的公路均已形成网络。
　　1993年以前，美国有6个洲际导弹基地，部署了近800枚井射洲际导弹。随着俄罗斯的衰退和美国导弹的老化淘汰，基地逐渐缩小到了3个。最近的大规模削减是2005年9月沃伦空军基地“和平卫士”导弹的退役和2007年开始削减在蒙大拿的马姆斯特罗姆空军基地第341太空联队的50枚“民兵”3导弹。
　　经过一系列削减后，美国目前大约有450枚“民兵”3导弹，分布在3个基地。沃伦洲际导弹基地位于怀俄明、科罗拉多和内布拉斯加州交界处，占地面积约1.3万平方千米。迈诺特洲际导弹基地位于北达科他州北部，占地面积约1.15万平方千米。马姆斯特罗姆洲际导弹基地位于蒙大拿州中部，占地面积约1.8万平方千米，这些导弹基地均建有地下发射井150个、指挥控制中心15处，部署“民兵”3导弹150枚。
　　
　　发生事故的沃伦导弹基地虽然靠近美国北部，属于较高纬度地区，但地处大草原之上，环境优美，在基地周围有大片麦田。然而就在这片祥和的草原和麦田下面，隐藏着美国的导弹发射井，上百枚世界最先进的“民兵”3导弹正随时待命升空。一般来说，美国战略导弹基地由基地行政区和工作区组成。其中基地行政区一般负责管理和人员生活；工作区主要包括发射控制中心和导弹发射井。一般每个导弹基地有15个发射控制中心，位于地下12-30米深处。每个发射控制中心由2个椭球形地下设施和1栋地面发射控制勤务建筑组成，有2名军官值班，主要控制本小队的10个导弹发射井，也能控制全中队的50枚导弹。在每个中队里经常有2个控制中心被指定为中队的发射控制中心(实行轮流值班)，一旦有的控制中心失灵，其它控制中心均可受命负责控制全中队的导弹。为减少人为错误的影响，发射指令通常须有两个控制中心发出，任何一个控制中心单独发出的发射指令均无效。导弹发射井和发射控制中心间距至少5，5千米，控制中心的间距为10-20千米。这种不密不疏的部署方式保证了导弹发射井和控制中心的最大指挥有效性和生存性。据计算，尽管苏联核弹头的当量很大，精度较高，但采用单射攻击方式(即用一颗弹头打击一个目标的攻击方式)，打击“民兵”导弹基地，都不会出现一枚导弹同时摧毁两个地下井或发射控制中心的情况。
　　近年来，美国空军在“民兵”导弹系统更新计划中，对导弹本身投入了大量资金，以保证在不开发新型洲际导弹的情况下。利用更新的“民兵”导弹仍保持在世界的领先地位，但对导弹发射井等辅助系统却较少投资，造成了导弹地面系统的不断老化和工作不稳定。这次火灾事故就是在这一背景下发生的。
　　
　　“死神”之巢――“民兵”导弹发射井结构及事故分析
　　
　　这次火灾事故与美国导弹的值班方式和导弹发射井的结构有着密切关系。
　　“民兵”导弹发射井结构“民兵”导弹发射井是典型的现代陆基战略弹道导弹地下井，这类发射井一般由地下建筑、排焰系统、减震系统、发射装置、电气测试发射设备、恒温系统和供电设备等组成。
　　发生这次火灾的即属于地下建筑部分。地下建筑由井筒、设备室和井盖三部分组成。按结构布局分，地下建筑可分为有设备室和无设备室两种。有设备室的地下建筑按设备室与井筒结构的联接，又可分为整体式和分离式两种。按构筑方法分，地下建筑可分为整体构筑和分段装配两种。整体构筑法是现场浇灌混凝土建井，分段装配法是现场装配预制钢筋混凝土井筒或金属井筒。井筒是地下建筑的主体，由底部、钢筋混凝土衬砌和金属套组成。按结构和建造方法分，井筒可分为整体式、分段装配式和综合式3种。井盖由防护门、开启机构、密封装置和操纵系统组成。按传动系统开启井盖的方法分，井盖可分为移动式、转动式和混合式三种；按结构形状分，井盖可分为平面式和球面式两种。井盖的打开和关闭可采用电动、电动液压、气动、液压气动和遥控火药蓄压器等不同的方法来操纵。“民兵”导弹发射井中设计有设备室，井盖为电动液压平面转动式。
　　按结构和建造方法，设备室可分为整体式和装配式两种。整个发射井的供电由工业电源和自备电源组成，其主要保障作 战值班、导弹和地面设备用电。工业电源是指从外界的市网获得电力，自备电源则采用柴油发电机和电池组(应急系统)。当工业电源发生故障或被破坏时，可接通自备电源，在平时由工业电源向电池组充电。“民兵”3系统的电池组在上世纪八十年代已经更新为锂离子电池，充电效率较高，但充电时间较长或老化就可能发生爆炸或火灾。
　　“民兵”导弹发射井事故分析这次发生火灾的“民兵”3导弹发射井由井筒、设备室和井盖三部分组成。井筒是个钢筋混凝土结构圆筒，直径3-4米，地下深24-27米，内装1枚“民兵”3导弹。设备室是配置在井筒上半部的地下室，内布设导弹系统和保障系统的各种设备。井盖系超加固钢筋混凝土结构，厚1.5米，重100多吨，抗压强度较高，一般在1.5千米以外的大当量爆炸不会对其造成破坏。“民兵”导弹发射井由加固的地下电缆与发射控制中心连接。
　　
　　2008年5月发生火灾的应该就是“民兵”3导弹发射井中的设备室。由于发射井处于无人值守状态，设备室中配有应对一般治安安全的霰弹枪及子弹，霰弹枪弹壳(纸制)和包装箱等均为易燃物，当电池发生爆燃后，引燃了这些可燃物，导致火势蔓延，并可能引发子弹爆炸，最终引燃了部分监控及控制线路。从燃烧只持续1-2个小时，而损失高达100万美元的情况来看，火势虽然没有蔓延出设备室，但可能造成控制设备的部分毁坏。如果火势顺着控制线路蔓延到发射筒甚至导弹，后果会怎样?美国又采取了哪些措施防范这些可能后果呢?
　　
　　扼住“死神”的最后羁绊――“民兵”导弹的安全设置
　　
　　世界各国导弹发射井都是这个国家安全程度最高的地方。应该说，美国“民兵”导弹系统的安全性是当今世界上最高的，包括核控制安全、治安安全和技术安全等多个方面。
　　核控制安全――防止导弹误发射 为保证导弹系统的快速反应，美俄战略导弹一般都事先装定好了打击目标参数，只需输入发射指令，导弹就可以按事先预置程序完成点火和弹道I飞行，直至击中目标。为防止导弹指挥系统被恐怖分子劫持或因导弹指挥员精神失常等意外情况而错误发出发射指令，美国在导弹系统中设置了复杂的发射控制安全程序。在“民兵”系统中，每个发射控制中心由两个经过精心挑选的空军官员管理。在接收到发射密码(NCO)后，两名官员分别解码和确认。为保证解码确认程序的安全，密码和鉴别程序均放在保险箱内。只有两把钥匙才能打开，两个军官各带一把。如果信息被任何一个官员认为有缺陷。他们在指挥机关确认是正确之前是不能发射导弹的。此外，必须把国家指挥中心发送来的6位数字输入，他们才能在发射控制中心打开开关发射导弹。假如没有正确的命令(例如一个发射控制中心两名军官被劫持或精神失常)，一个发控中心想发射，还会被中队中另外4个发控中心阻断。每个发控中心中的两名军官必须同时转动锁上的两把钥匙，而且两个钥匙孔的间隔使一个人不能同时转动两把钥匙。这样，在和平时期没有当局批准，导弹是不可能发射出去的。在核攻击情况下，一个生存下来的发控中心可发射一个中队的所有50枚导弹，但这种发射过程要用半个多小时。
　　这么复杂的程序和技术逻辑，不但确保了未授权的错误发射不会发生，而且保证了在2008年5月火灾这种意外情况下，即使控制室被破坏，导致信号混乱也不会发生导弹意外发射的情况发生。
　　警卫安全一防止核武器丢失破坏 各国导弹阵地大多建在人烟稀少的地区，而且发射井又大多是无人值守的，因此确保发射井和导弹安全的任务十分繁重。美国空军在每个基地内都有一支编制700多人的安全警卫部队，主要负责保护“民兵”3导弹安全。他们不负责基地一般治安，只负责洲际导弹的安全。该部队要保证在任何情况下“民兵”3导弹不会受外界的袭扰和破坏，确保导弹在需要时随时能够发射出去。从前面的介绍可以看出，美国的导弹发控中心和发射井分布在基地周围十分广阔的地域范围内，发射井中有安全监控系统，一旦出现事故或遭到非法入侵，系统即会向附近的发控中心和警卫部队发送警报，无需专门的人员值守。发控中心内必须安排至少10名工作人员，包括6名警卫、1名发射井管理者、1名厨师和1个由两人组成的发射小组，负责10个“民兵”3导弹发射井。按照规定，发射井必须实施全年365天、每天24小时的安全警卫。每个警卫人员一次执行任务的期限为4天，接下来是3天的轮休，第四天接受训练，然后进入新一轮的任务周期，再被部署到不同的发射井执行任务。因为长时间在同一地点负责警卫容易产生懈怠，因此必须实行轮换部署，不停地轮换地点，也能给人员带来新鲜感，使他们保持旺盛的工作热情。警卫部队的训练内容也十分广泛。士兵们既要学会如何处理各种游行示威活动，还要应对暴徒和恐怖分子可能对导弹发射井进行的攻击和偷盗、劫持行为。
　　由于需要在大片区域内负责发射井的安全警戒任务。因此警卫部队装备有多种机动巡逻工具。“民兵”导弹警卫安全部队配备的标准巡逻工具是UH-1N“休伊”直升机和安装重机枪的“悍马”车。UH-1N能载运5名士兵和3名机组人员，可保证他们能够及时抵达发射井，对突发事件做出快速反应。一个导弹基地的警卫部队要装备大约20架直升机。由于UH-1N服役时间已久，维护越来越困难，因此美国空军正在寻找新型直升机来代替UH-1N。如果2008年5月的事故能够及时报警，相信警卫人员可以在数分钟内到达事故发射井，消除隐患。
　　技术安全――防止意外事故 导弹本身和地面支持系统技术非常复杂，在操作、储存和执勤过程中非常容易发生技术性事故。例如，美国“潘兴”2导弹就曾由于推进剂在正常温湿度下对静电非常敏感而导致爆炸事故，而此前无论是科学家还是军方操作人员都不知这一原理。2005年4月，美国范登堡空军基地一个参加试验的“民兵”3导弹发射井就曾发生漏雨，导致井内导弹被淋，被迫推迟发射试验。当时在发现地下发射井的塑料临时遮盖物漏雨后，有关人员准备关闭发射井的水泥门时，已经是大雨倾盆。由于受到雨水污染，导弹需要重新检测和保洁，以对可能的腐蚀部位进行处理。为了避免这类爆炸、水淹可能引起的更大的辐射和沾染事故，美国采取了多种措施，除了改进程序外，最根本的是改进导弹武器本身的安全性。例如，2006年10月，美国空军开始用退役的MX/“和平卫士”导弹的W87弹头更换“民兵”3导弹的W62弹头，这就是所谓的“安全增强再入载具”(SERV)计划。W87与原来的W62和W78弹头相比最大的特点就是使用了钝感炸药(IHE)和耐火弹芯技术。核武器早期采用爆速高、能量大的炸药，敏感度高。为了提高核弹头抗事故的安全性能，核武器有采用钝感炸药的趋势。钝感高能炸药是一种对异常环境敏感性小得多的炸药，在发生燃烧和撞击等异常环境下不易发生爆炸，可提高核武器的安全性能。此外，核武器中的钚是一种强放射性和剧毒物质，熔点只有 641℃，在化爆、火烧等情况下，很容易以气溶胶的形式大范围散落。如在下风方向可达100平方千米，严重破坏环境，威胁人身安全。采用耐火弹芯设计就可有效解决这一问题，即在裂变材料外面增加一层高熔点、抗熔融钚腐蚀的金属保护壳，能承受1000℃(这是一般飞机失事的着火温度)以下连续几个小时的燃烧。耐火弹芯和钝感炸药结合使用可在撞击和着火事故中不发生钚散落污染，在一般事故中，可保持弹芯的完整，不扩大污染。美国研制过和库存中的核武器采用钝感炸药和耐火弹芯的共有5种，只用钝感炸药的有16种。美国在完成老式核武器退役计划后，留下的核武器中有8种采用钝感炸药，其中有2种(B83战略核炸弹和“和平卫士”的W87弹头)采用了耐火弹芯。
　　
　　值得注意的是，美国空军少校劳丽・阿雷拉诺在2008年10月30日通报5月火灾事故时宣称，发射井的多级安全系统阻止了“民兵”3导弹的意外发射，而且其未获准向外界披露火灾发生时“民兵”3是否装备了核弹头。但按照美国空军的值班规定，这枚险被引燃的导弹应该装配有3枚核弹头，而且由于“安全增强再入载具”计划刚刚实施，因此遇险的导弹弹头只是采用钝感炸药技术的W78弹头，而不是W87弹头。也就是说，如果大火蔓延到导弹发射井内，不但导弹燃料可能发生爆炸，而且核弹头里的钚弹芯也可能在燃烧中挥发，造成大面积污染。
　　
　　再而三的秘密――事故原因分析
　　
　　近年来美国核武器事故可谓层出不穷。2006年美军误将4枚“民兵”3导弹引信误运台湾；2007年，一架B-52轰炸机误挂6枚核巡航导弹飞越了大半个美国。这次又发生了发射井大火事故。一而再、再而三出现问题的原因究竟是什么呢?
　　安全制度不落实，过分相信技术在反思2007年B-52误挂事件时，美空军就曾提出安全制度不落实的问题，这次事故再次暴露出了这一问题。按照规定，发控中心警卫人员应该在值班期内定时巡视所属发射井，但由于前面所提到的轮休制度，导致警卫人员十分紧张，最终省略了上述巡视规定。而且美国空军明文规定无人值守的设备室内不得存放易燃物品。此外，在监控和信号传输线路燃烧后，距离发射井数千米外的指挥控制中心坑道内没有及时报警。这有两种可能：一是该监控系统设计不合理或状态不佳，没能及时发出火灾警报；二是监控系统及时发出警报，但由于“民兵”3系统老化，虚警频出，值班人员并没有认真对待火警，导致处置不及时。无论哪种可能，火灾5天后才被发现。说明值班部队的巡视制度或工程维护人员的巡视检修制度都没有落实。整个空军管理阶层过分相信技术监控系统，而忽视了规章制度。
　　改进计划不完善，重武器轻系统作为美国唯一的陆基战略导弹，美国在冷战后对“民兵”系统的投资不可谓不多，但这些资金和科研项目大多围绕“民兵”导弹本身，以保证导弹的打击能力和技术先进性。例如，九十年代后美国陆续启动了总费用高达60亿-70亿美元的多项改造计划，主要包括“制导系统更换计划”(GRP)、“推进系统更换计划”(PRP)和“快速执行与作战瞄准”(REACT)计划等，这些计划基本都是围绕导弹本身，几乎将“民兵”3导弹系统里里外外换了个遍。地面系统却能省则省，导弹发射井仍然沿用了退役的“民兵”2的地面系统。这反映出美国为单纯追求武器先进性，而忽视整体性能的“重武器轻系统”的错误思想。这成为此次事故的深层次原因。
　　设备老化，缺乏系统维护“民兵”3导弹系统至今已经服役30多年，达到导弹武器的服役期限，特别是地面保障系统由于长期处于加电警戒状态，性能下降很快。但美国的历次导弹延寿计划几乎都没有将地面系统考虑进去，只是采用了拆东墙，补西墙的方法，而且基本是头痛医头、脚痛医脚。例如，这次火灾发生后，事故调查报告指出，组装电池充电器的技术程序、检查程序、发射装置通风系统存在缺陷，但空军只将全部“民兵”导弹发射井中的电池充电器予以更换，而没有对整个供电、通风等系统进行检修。
　　在“民兵”改造计划完成后，美国国防部在“民兵”3服役期延长到2020年的基础上再次提出延长到2030年的设想，以与新型洲际导弹发展计划同步。届时，“民兵”3将成为战略导弹中的B-52，创造导弹服役新记录。但在这一计划提出的同时，空军仍没有制订任何地面支持系统的更换计划，这让我们有理由对美国陆基战略导弹系统的可靠性提出怀疑。如果这一情况继续延续下去，“民兵”3究竟是保卫美国人民安全的世纪卫士，还是威胁世界安全的恶魔，就无人能说得清楚了。
　　
　　编辑　李海峰