陀螺仪怎么做到如此极端精度的呢

一般来说，导弹打得越远，精度越低。洲际导弹都是射程大于8000公里的超远程弹道导弹，主要是用来攻击大城市等大目标的，误差在1公里以内基本上都可以忽略不计。然而，美国却有款洲际导弹，精度却达到了40米，而且还是在冷战时期，在没有GPS等外部定位参照的辅助下。它是怎么做到如此极端精度的呢？

这款LGM-118A“和平卫士”洲际弹道导弹（ICBM），也称为MX“和平卫士”弹道导弹。制导系统非常先进，即使是世界上威力最大的导弹之一、美国现役唯一的陆基战略打击力量 “民兵”Ⅲ与之相比，也相形见绌。

“和平卫士”极度的高精准世所罕见，其圆概率误差（CEP）降低到40米，一度高居冷战时期美国洲际弹道导弹技术的顶峰。而“民兵”Ⅲ的圆概率误差（CEP）大约是“和平卫士”的六倍。其中，一个堪称技术奇迹的陀螺仪发挥了至关重要的作用　。

这个陀螺状的设备叫高级惯性参考球 （AIRS）制导系统，是“和平卫士”洲际弹道导弹导航系统的核心。马丁·米勒在《大规模杀伤性武器：核时代的幽灵》一书中这样评价：AIRS重新定义了洲际弹道导弹的精度概念。

AIRS没用常规的万向节装配，而是漂浮在装满氟碳流体的球体内。球体内还有陀螺仪和加速度计，通过三个液压冲击器和涡轮泵来保持球体方向稳定。整个AIRS由19000个独立部件组成，研制工程非常之难。

虽然很难，但成功的使AIRS的误差率小于每小时1.5 x 10^-5度，让“和平卫士”的误差低到1%，精度低至40米。火箭制导权威专家查尔斯·斯塔克·德雷珀博士，将AIRS定义为“第三代”，称AIRS是迄今为止最精确的惯性导航（INS）系统，达到了超精确惯性超高水平。

近乎完美AIRS可以算是冷战时期最不可思议的技术之一。即使在几十年后的今天，AIRS的精密程度也是最高的。一枚洲际弹道导弹的精度能低于100米，这让“和平卫士”在冷战时期成为最精准的导弹，也成为美国最先进的战略导弹之一。

其实，导弹在飞行中几乎很少会用到惯性导航系统的精度，该精度主要发挥作用是在导弹还在地面警戒时用于校准制导系统，而不需要通过精确的陀螺测量来获取外界参照。大多数洲际弹道导弹在发射前都需要一个外部校准系统，以让惯性导航系统与外界同步。精度高却不依靠外界参照的惯性导航系统非常少，目前只有“和平卫士”的AIRS能做到。

但是研制AIRS的代价是巨大的，不仅成本高昂，工艺也非常繁杂。AIRS的独立部件多达19000个。成本方面，仅以一个零件为例，AIRS有3个加速度计，在1989年时，1个加速度计的造价就达到30万美元，耗时6个月才制造完成，整个AIRS的研制费用可想而知。

如果不需要全自导的话，其实少得多的成本和部件也能达到如此精度。比如，GPS（全球定位系统）和GLONASS（全球卫星导航系统）这样的卫星定位系统出现后，只需要一个轻便又便宜的接收器，就能长时间保持厘米级的精确度。而今，内置GPS的环形激光陀螺仪可以被封装在很小的容器里，可以承受巨大的重力，可以运用在从导弹到炮弹的任何武器里。

需要高度精准导航的宇宙飞船，也需要外部参照校准。即使是新的核武器制导项目，考虑到成本和重量，也放弃全自导的念头。基于B-61核航空炸弹改造为滑翔炸弹的BIOS，已经提议使用GPS而不是INS作为制导。

在GPS用于修正误差之前，工程师们除了不惜一切代价制造出AIRS这样近乎完美的机械陀螺仪外，还研制了其他形式的导航用来升级精准度较差的INS系统。“和平卫士”仅仅依靠AIRS就能将12枚核弹头发射到14000千米远的地方，和那些基于外部参照来提高精准度的系统相比，AIRS已经达到了精准度的极限。

由于装配了AIRS，“和平卫士”威力巨大。但是，事实上，“和平卫士”却难以大规模部署，原因就在于AIRS装配极度复杂。“和平卫士”是从1986年开始部署的，却直到1988年才开始置入AIRS这个关键系统。

AIRS一共也只部署进了50枚“和平卫士”。虽然花费了巨资来研发，但“和平卫士”却生不逢时。随着美俄签订《第二阶段削减战略武器条约》，这些最精准的洲际导弹在2005年被完全撤除。

研制“和平卫士”的目的是为了准确击中苏联还在发射井里已装好弹头的洲际导弹，而“民兵”系列导弹并不具备足够的精度。由于时势的变化，“和平卫士”没有按最初设想一样实现部署，也导致其虽然强大而影响甚微。但是“和平卫士”研制中技术的复杂度、先进性、高精度却堪称人类科技史上的一大奇迹。

编辑：黄飞