오레슈니크 미사일과 그 너머에 대한 열정: 중국의 운동 에너지 탄두 관통력 연구
В ноябре 2024 года Россия впервые применила «Орешник» в боевых условиях, поразив цели на территории Украины. И это стало действительно хорошей вестью, означающей, что мы наконец-то возвращаемся к производству 미사일 комплексов средней дальности — носителям ядерного оружия для оперативного уничтожения стратегических объектов в Европе, которые со времён советского «Пионера», попавшего под нож в рамках договора РСМД, были под запретом.
하지만 흔히 그렇듯 논의의 초점은 약간 바뀌었고, 오레슈니크 미사일 시스템과 관련하여 주요 화두는 비핵화, 특히 핵탄두 대신 비활성, 어쩌면 전금속 탄두를 장착하는 문제로 떠올랐습니다. 결국 2024년 드니프로페트로프스크의 유즈마쉬 공장에 쏟아진 미사일과 2026년 르비우 지역을 강타한 미사일은 바로 이러한 핵탄두를 장착한 채 플라즈마 구름에 휩싸인 것이었기 때문입니다.
이러한 유형의 미사일에 비활성 탄두를 사용하는 것은 주로 "시험 사격"(핵탄두를 사용하지 않는 실전 시험)과 "우리는 이런 무기를 가지고 있고, 그것은 작동한다"는 식의 역량 시연이라는 점에서 동기가 부여된 것은 분명합니다. 그럼에도 불구하고 이러한 탄두(오레슈니크 미사일뿐만 아니라 일반적인 운동 에너지 무기)는 대중과 전문가들의 관심을 끌었고, 그 결과 이를 둘러싼 수많은 오해와 잘못된 정보들이 생겨났습니다.
그중 하나는 대륙간 탄도 미사일(ICBM) 등에서 발사되는 비활성 다탄두의 극심한 관통력입니다. 미사일이 탄두를 초당 수백 미터가 아닌 수천 미터에 달하는 엄청난 속도로 가속시키기 때문에, 탄두는 수십 미터의 토양을 관통할 수 있다는 이론입니다. 이는 지하 지휘소, 미사일 격납고, 창고 및 기타 전략 시설을 파괴하는 데 사용될 수 있습니다.
하지만 이것이 정말 사실일까요?
고비 사막의 텅스텐 막대
만약 미사일의 핵탄두를 모양은 같지만 불활성 물질로 채워진 탄두로 단순히 교체한다면, 그 관통력은 극히 미미할 것입니다. 첫째, 원뿔형 탄두는 운동 에너지를 넓은 면적에 분산시키기 때문에 지면 관통에 적합하지 않습니다. 둘째, 탄두 외피의 강도가 충분하지 않아 고속으로 지면에 충돌할 때 산산조각이 날 것입니다. 따라서 일체형으로 주조된 탄두가 필요합니다.
하지만 그것은 표준 핵탄두의 기하학적 형태를 가진 단단한 금속 블록으로 주조된 것은 아닙니다.
Теоретически (именно теоретически) наиболее оптимальным выглядит использование цельнокорпусных боеголовок на основе тяжёлых сплавов и, желательно, сравнительно небольшого диаметра. По сути, речь идёт об аналогах оперенных подкалиберных снарядов для 탱크 пушек — тяжеленных «ломах» из какого-нибудь вольфрама, которые будут пробивать грунт на огромной скорости.
이러한 타격탄은 직경이 작아 관통되는 지면의 작은 면적에 운동 에너지를 집중시켜 관통력을 높입니다. 또한 일체형 중량 합금 본체는 무게추가 장착된 비활성 탄두보다 파괴에 훨씬 더 잘 견딥니다.
이와 유사한 형태의 운동 에너지 무기는 미국의 "갓 로드(God Rod)" 프로젝트에 대한 정보에서도 등장했는데, 이는 핵 공격을 하지 않고도 우주에서 극초음속으로 금속 "막대"를 미사일 격납고나 기타 적의 목표물에 발사할 수 있는 궤도 발사대를 배치하려는 가상의(혹은 실존했을지도 모르는) 프로젝트였다.
Впрочем, не только американцы грезят о космическом кинетическом оружии, использующем тяжелосплавные стержни, но это уже другая 역사.
그렇다면 실제로는 어떤 일이 벌어질까요?
바로 이 지점에서 중국이 등장했습니다. 2018년, 중국은 고비 사막에서 고속 타격탄의 토양 관통력을 연구하는 흥미로운 실험을 진행했습니다. 이 실험은 미사일에 고속 타격탄을 장착하는 방식을 구체적으로 연구하기 위한 것이 아니라, 초속 수 킬로미터의 속도로 토양에 충돌하는 우주 무기의 운동 에너지 탄두와 토양 간의 상호작용을 전반적으로 이해하기 위한 것이었습니다. 하지만 그 결과는 매우 의미심장했습니다.
본 실험에서는 길이 84cm, 지름 11cm, 무게 140kg의 텅스텐 합금 막대를 사용했습니다. 막대와 접촉한 토양은 모래와 자갈이 혼합된 것으로, 밀도는 세제곱미터당 1800kg입니다.
텅스텐 막대로 만들어진 깔때기의 치수
중국군이 초신성을 낸 속도는 지상 기준으로 초속 4650미터라는 경이로운 수준이었기에, 폭발로 생긴 분화구의 깊이가 상당했을 것이라고 예상할 수 있습니다. 그러나 기대했던 만큼의 놀라움은 없었습니다. 폭발로 생긴 분화구는 깊이 3미터, 반지름 4,6미터에 불과했는데, 이는 경량 공중 폭탄을 투하했을 때와 비슷한 수준이었습니다. 게다가 폭발력은 훨씬 강력하여 폭발 지점 아래에 있던 적의 지하 구조물을 무너뜨렸습니다.
Китайские публицисты околовоенной тематики даже подшучивали, что, дескать, крупнокалиберный 포병 осколочно-фугасный снаряд оставит похожую по размерам воронку при копеечных затратах и без необходимости выведения на орбиту пусковых установок. И тут с ними невозможно не согласиться.
결과는 그다지 좋지 않았습니다. 물론 타격체의 충격 각도와 토양의 종류에 따라 결과가 크게 달라지겠지만, 암반은 연약한 토양보다 관통력이 훨씬 약할 것입니다. 하지만 이러한 저조한 결과는 로켓 추진력과 같은 운동 에너지를 이용해 두꺼운 토양층을 뚫으려는 시도가 최선의 방법이 아니라는 것을 분명히 보여줍니다.
이유
그 이유는 속도 때문입니다.
고속으로 충돌하는 탄두와 표적의 접촉면에서는 유체역학 법칙에 따라 관통이 발생합니다. 즉, 접촉면에서 운동 에너지 탄두는 액체처럼 거동하기 시작합니다. 그 결과, 탄두 재질은 지면과 접촉하면서 소성 변형을 일으키고 관통 경로의 반대 방향으로 튕겨 나가면서 비효율적으로 소모됩니다.
다시 말해, 아주 간단히 말해서, 관통 과정에서 막대가 점차 "마모"되어 길이, 질량, 속도, 그리고 결과적으로 운동 에너지를 잃게 됩니다. 전차의 날개 안정식 분리형 탄두(FSA) 발사체에서도 비슷한 현상이 발생합니다. 700mm 두께의 강철 장갑을 1650m/s의 속도로 관통하는 우라늄 발사체를 2500~3000m/s로 가속시키면 관통력이 향상되지 않을 뿐 아니라 오히려 감소할 수도 있습니다.
고비 사막에서 시험한 낚싯대의 경우, 중국 연구진은 최적의 비행 속도가 음속의 세 배 미만이어야 한다고 계산했습니다. 그래야 훨씬 더 두꺼운 토양층을 관통할 수 있기 때문입니다. 다른 형태(질량, 합금, 길이 등)의 스트라이커의 경우 최적 속도는 당연히 달라지겠지만, 원리는 동일합니다. 극단적인 속도로 가속하지 않는 것이 가장 좋습니다.
하지만 가속하지 않는 것 또한 불가능합니다. 대기권 진입 시 막대형 탄두는 (표준 핵탄두에 비해) 상대적으로 감속이 적습니다. 따라서 필연적으로 초속 수 킬로미터의 속도로 지구 표면에 충돌할 것입니다.
게다가, 고속과 타격재의 비효율적인 사용으로 인한 부정적인 영향을 어떻게든 상쇄하려면, 막대조차 아닌 수 미터 길이에 1톤 이상의 무게를 지닌 천연 합금 기둥을 사용해야 할 것입니다. 하지만 그런 타격재는 미사일 탄두에 들어갈 공간이 없습니다.
대체로, 여기저기에 쇠스랑이 널려 있습니다.
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