チャン・ヨングン韓国国家戦略研究院ミサイルセンター長/前韓国航空大学教授

　北朝鮮は23年に2度の千里馬-1の衛星発射体の失敗の末、11月21日の3度目の発射で万里景1号偵察衛星を高度502キロの太陽同期軌道に成功させた。その後、24年末までに3基の偵察衛星を追加で発射し、4基の偵察衛星を群集で運用する」と発表した。これは再訪問の周期を短縮することで、韓国軍と在韓米軍、グアムと在日米軍基地などに対する監視偵察をより頻繁に遂行するという意味だ。

しかし、その後の理由は分からないが、6カ月間衛星発射を実施しなかった後、24年5月26日、後続偵察衛星の発射について日本の海上保安庁に通報し、宇宙発射体の予想落下地点を公開した。翌日、北朝鮮メディアは予想を覆して貯蔵性燃料である「非対称ジメチルハイドロジン」と「四酸化二窒素」酸化剤を使用する白頭山エンジンではなく極低温酸化剤である「液体酸素」と貯蔵性燃料である「灯油(ケロシン)」エンジンを装着した新型宇宙発射体を発射し、最初の発射で動作信頼性の不在で失敗したと発表した。結局、23年11月の成功的な発射以後、1年が過ぎた現在までも追加で偵察衛星を軌道に乗せられずにいる状況だ。

北朝鮮はなぜ成功した千里馬1号発射体を置いて新型宇宙発射体を発射したのか

常識的には、昨年打ち上げに成功した千里馬-1発射体を利用して、目標とした3基の追加偵察衛星を連続的に打ち上げるものと予想された。しかし、なぜ北朝鮮は推力性能は低いが、従来の火星-17型ICBMで検証された白頭山エンジンを使用して開発した千里馬-1発射体を使用せず、新しい高性能推進剤である灯油と極低温液体酸素推進剤組合の新型宇宙発射体を突然発射したのか。

第一に、最近、火星-18型および火星-19型固体推進剤ICBMの開発および試験発射を成功させ、北朝鮮は液体推進剤ICBMを固体推進剤ICBMに切り替えている。高重量弾頭装着能力に起因し、液体ICBMも並行電力で運用するものと推定される。これは、従来の貯蔵性推進剤基盤の宇宙発射体を通じたICBMの信頼性を改善する必要性がないという意味だ。結局のところ、北朝鮮は非推力性能増進のための極低温酸化剤を利用した推進体である宇宙発射体の必要性と重要性を認識した可能性が高い。

　第二に、既存の千里馬-1の衛星発射体が23年11月発射で万里景1号衛星を成功的に軌道に乗せたが、不明な技術的限界で発射体の継続的使用が難しく、やむを得ず新型発射体への代替が必要だった可能性も考慮できる。

第三に、追加で発射される万里景1号後続衛星の性能増進のための再設計を通じて重さがかなり増加し、既存の千里馬-1発射体では望む軌道に上げることが難しく、推進体アップグレードを通じた新型発射体への改造開発が必要だったという可能性だ。

北朝鮮は新型宇宙発射体をどのように獲得したのか

それでは、新しい推進剤である灯油燃料と極低温液体酸素酸化剤を使用する新型宇宙発射体のエンジンはどのように獲得または完成されたのだろうか。新型発射体の獲得は大きく北朝鮮の独自開発またはロシアエンジンの導入によるものが想定される。

第一に、北朝鮮の独自開発を考慮することができる。北朝鮮がこれまで、ICBM用液体エンジンである貯蔵性推進剤基盤の白頭山エンジンの開発や応用に集中してきたとされているが、新しい推進剤の灯油燃料や液体酸素酸化剤エンジンプログラムの開発にいつ着手したかは不明だ。 既存の貯蔵性推進剤エンジンを活用するとしても、新しい推進剤の組み合わせ、特に極低温推進剤を使用する場合、エンジンハードウェアの相当部分に対する改良が要求され、相当な期間がかかったものと推定される。極低温酸化剤（液体酸素）の使用に伴う特殊素材が要求されるエンジン構成品（燃焼室、ターボポンプなど）及び酸化剤タンクなどは、いつ開発が必要であり、摂氏-183度以下に耐えられる素材が要求されるため、千里馬-1の白頭山エンジンと推進剤タンクをそのまま使用することは不可能である。千里馬-1発射体を改造しても少なくとも50%以上の設計および素材変更が必要であり、相当な期間がかかるだろう。そして、宇宙発射体運営のためのソフトウェアの変更も相当なものと判断され、短期間内に外部の支援なしに物理的にこのような改良および改善が可能なのかは疑問である。

第二に、2023年9月、ロシアのボストチヌイ宇宙基地で金正恩は、ロシアのプーチン大統領と首脳会談を行い、アンガラ発射体やソユーズ2発射体の特性についてのブリーフィングを受けた。ここでプーチン大統領は、北朝鮮の宇宙および衛星開発を支援するという意志を表明した。北朝鮮とロシアとの宇宙協力を機に、韓国の羅老号開発方式のように、発射体1段目の推進体をロシアから丸ごと導入し、2段目の推進体は北朝鮮の小型ロケットを装着したものと推定している。無論、上段（3段）ロケットは発射容量によって搭載することもできるが、高い推力のロシア1段推進体を導入したなら、必要ないかもしれない。これまで論議になってきたロシアの北朝鮮宇宙開発支援の約束によって、北朝鮮にも発射体1段推進体に使われるRD-191エンジンを提供した可能性もある。実際、韓国の羅老号発射体の1段推進体エンジンとして提供されたRD-151は、ロシアのアンガラロケットにも装着されたRD-191の派生エンジンによって、RD-191と性能は同じ代わりに、羅老号に合わせて推力などを再調整した製品だ。ロシアの立場では、過去に韓国にもこの1段推進体を提供したため、北朝鮮に供給しても問題がないことを強調する名分があるだろう。

北朝鮮が未だ後続偵察衛星を発射できずにいる理由は何だろうか

北朝鮮は今年5月末、新型宇宙発射体の発射失敗から6カ月以上が経過したにもかかわらず、なぜまだ再発射ができないのか疑問だ。無論、西側で新型宇宙発射体の発射失敗の場合には、事故の失敗分析を通じて原因を究明し、修正および補完を通じて発射を再開するのに通常1年以上かかるのが一般的だ。しかし、北朝鮮の場合、昨年2度の千里馬-1発射体の失敗事例を見れば、大部分が数週間以内に発射を再開した。

第一に、北朝鮮が新型宇宙発射体を独自開発した場合、新型の1段推進体エンジンの空中爆発に対する原因をまだ明確に識別し、解決策を見出せずにいる可能性だ。第二に、もしロシアから1段目の推進体を導入し、2段目と3段目の推進体は北朝鮮の既存エンジンを活用して統合したり、ロシアが丸ごと発射体を提供したとすれば、ロシアの発射体開発遅延事例を考慮すると、このような迅速な発射再開は可能ではなさそうだ。ロシアの設計であるため、技術的な問題をまだ解決できていない可能性が高いという意味である。根本的な設計変更や再製作が必要であり、相当な期間が要されることがある。

ロシアのアンガラ発射体エンジンを使用した場合、北朝鮮が今年5月、新型発射体の発射時に日本の海上保安庁に通報した1段と2段の推進体およびペアリングの落下予想区域を昨年発射した千里馬-1発射体と同様に提供したことも根拠がない。同じ軌道に衛星を乗せても、1段および2段エンジンの性能及び特性によって予想落下区域は同じではないからだ。

結局のところ、北朝鮮の閉鎖的な特性によって、軍偵察衛星の追加発射失敗に対する情報がない状況において、どのような理由が正確な原因なのか確認することは難しそうだ。万一、ロシア・北朝鮮の宇宙協力を通じて突然ロシアの宇宙発射体を直接導入して発射したとすれば、今後も後続偵察衛星の発射再開日程は北朝鮮の意図通りにはなりにくい状況になる可能性もあるとみられる。

北朝鮮の万里景-1号軍偵察衛星の性能水準および運用現況

これまで知られている公開資料を基準に、北朝鮮の万里景-1号衛星の性能を予測することは極めて制限的だ。衛星外部形状図面上には4つの展開型太陽電池板、2つの星追跡機センサー(一般的に精密な姿勢決定のためのセンサーとして通常高性能の観測衛星に装着)と推力機(周期的な軌道制御および特定モードで姿勢制御のために装着)などが装着されたものと推定され、これは少なくとも2~3m程度の解像度を目標に設計したものと予測される。23年11月発射以後、3ヶ月ごとに衛星の高度を調整し、約5日間微細に起動することから見て非常に推力が低い電気推力機を使用していると予測される。電子光学カメラは、それぞれの直径が20センチ以下の双子の形の望遠鏡構造を持っているものと推定される。

衛星内部には直径15cm程度の4つの反作用ホイールを装着(0.2~0.3Nm程度のトルク生成可能推定)しており、衛星の重量や形状設計によってある程度の機動能力は提供できるものとみられる。これらは比較的高解像度の映像撮影のための姿勢決定および軌道制御に要求される構成品だ。これを基盤に衛星体の重量はおよそ300キロ前後と推定できる。ただ、各種電装品に対する性能と飛行ソフトウェアに対する確認が不可能であり、映像保存、映像伝送能力などに対する評価は制限される。そして、映像を公開しない限り、MTFのような映像品質の水準も推定することは難しい。