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Die sowjetische RT-20P ICBM

Der Weg der Sowjetunion zur ersten Feststoffrakete war steinig. Der erste Versuch einer reinen Feststoffrakete mit der RT-1 scheiterte. Es folgte die RT-2, die immerhin in kleiner Stückzahl stationiert wurde. Ein Kapitel dieser Geschichte ist die RT-20P.

Wie in den USA setzte man große Hoffnungen in reine Feststoffraketen. Sie versprachen eine geringere Vorbereitungszeit als mit flüssigen Treibstoffen angetriebene ICBM. Die Raketen waren zudem einfacher in der Handhabung und kleiner. Das versprach einen weiteren Vorteil: man konnte sie leicht in Startkonfiguration transportieren. Ebenso wurde auch die Verschiebung auf Zügen untersucht und die Stationierung in Silos.

So sollte die RT-20P nicht nur eine für damalige Verhältnisse relativ leichte Rakete sein (30 t), sondern auch mobil sein und mit Transportern über Straßen verlegt werden können. Das versprach einen großen strategischen Vorteil, denn der Standort eines Raketensilos war mit Aufklärungssatelliten leicht zu ermitteln. Die USA konnten ihre Minuteman-ICBMs auf diese Silos ausrichten. Wenn sie aber nicht wussten, wo sich eine Rakete befand - damals dauerte es von der Planung der Aufklärung bis zum Vorliegen der Ergebnisse etwa einen Monat -, konnten sie den Transporter nicht angreifen. Dies war ein enormer strategischer Vorteil, der den Rückstand in anderen Bereichen ausgleichen konnte. Aus diesem Grund wurde der Entwicklung von mobilen Raketen hohe Priorität eingeräumt. Diese Möglichkeit wurde auch bei anderen Projekten wie der RT-2 untersucht, aber letztlich verworfen. Die USA haben das Konzept der mobilen ICBM auch zweimal ununtersucht – bei den Minuteman I und der MX Peacekeeper. Bei der Minuteman I entpuppte es sich als nicht umsetzbar, sodass aus der Minuteman I die silobasierte Minuteman II entstand. Bei der MX Peacekeeper verhinderten die hohen Kosten eine Umsetzung. Kleinere Raketen mit geringerer Reichweite wie die Pershing II sind aber auch bei den USA mobil.

Die RT-20 wurde ab 1964 entwickelt und im Dezember 1964 das Konzept fertiggestellt. Über das erste Konzept gibt es unterschiedliche Angaben. Eine Version ist: Die erste Version der RT-20 war im Design eine dreistufige Feststoffrakete. Diese Rakete wurde nie getestet, geschweige denn in Dienst gestellt. Stattdessen wurde das Design entscheidend verändert. Jetzt sollten es nur noch zwei Stufen sein. Die zweite - und das ist einzigartig - verwendet Flüssigtreibstoff. Warum nach einem ersten Entwurf das Konzept geändert wurde, ist bis heute ungeklärt. Es wird spekuliert, dass so die Massevorgaben eingehalten wurden. Eventuell schätzte man die Herausforderung, eine Feststoffstufe präzise abzuschalten, sodass die Anforderungen an die Zielgenauigkeit eingehalten werden, als zu hoch ein. Bei einem Flüssigkeitstriebwerk war dies problemlos und es gab Erfahrungen mit mehreren Generationen damit angetriebener ICBM.

Eine andere Version ist diese: Die RT-20 war zunächst für eine von einem Flugzeug gestartete ICBM vorgesehen, das sogenannte „Gnom“-Projekt. Während für einen Landtransport ein höheres Gewicht toleriert werden konnte, war das Gewicht für den Transport mit einem Bomber kritisch. Daher wurde die zweite Stufe mit flüssigen treibstoffen betrieben, sie offerierte bei gleichem Sprengstoff eine leichtere Rakete.

Ebenfalls wird angeführt, das die Rakete für den Transporter als reine Feststoffrakete einfach zu schwer war. Das Fahrwerk wurde von T-10M übernommen, der 52 t wog, mit Container wog der Transporter aber über 62 t.

Eine andere, vom Autor favorisierte Erklärung könnte sein, dass man noch nicht so weit war, alle Stufen aus festem Material herzustellen. Schließlich muss eine Interkontinentalrakete ihr Ziel sehr genau treffen. Eine kleine Abweichung in der Geschwindigkeit und man verfehlt den Zielpunkt deutlich. Es geht nicht nur darum, drei Feststoffstufen hintereinander zu packen, sondern auch darum, den Schubvektor der Triebwerke präzise zu steuern und bei der letzten Stufe eine präzise Abschaltung ohne Restschub zu erreichen. Die erste reine Feststoffrakete der Sowjetunion, die RT-1 scheiterte an diesen Anforderungen.

So lag es nahe, als zweite Stufe ein Flüssigtreibstofftriebwerk einzusetzen. Mit Antrieben mit flüssigen, lagerfähigen Treibstoffen hatte Jangels OKB-586 bereits große Erfahrung, zu diesem Zeitpunkt hatte OKB-586 drei Langstreckenraketen mit diesem Treibstoff entwickelt und arbeitete gerade an der vierten ICBM. Mit dem Flüssigtreibstoff in der zweiten Stufe lassen sich alle Steuerungsfehler der ersten Stufe leicht ausgleichen. Das Triebwerk kann ohne Restschub abgeschaltet werden. Außerdem hat ein Turbopumpen-Triebwerk einen höheren spezifischen Impuls als ein Feststofftriebwerk, und die Stufe hat einen kleineren Strukturfaktor, der es erlaubt, die beiden oberen Stufen durch eine zu ersetzen. Sowohl in der Größe, wie auch der Masse war die zweite Stufe sehr groß, sie wog über 50 Prozent der ersten Stufe, normal wären etwa 30 Prozent gewesen. Die dadurch größere Treibstoffzuladung, kombiniert mit dem viel höheren spezifischen Impuls des Triebwerks erlaubten so eine dritte Stufe einzusparen.

Das die RT-20P aber der zweite Entwurf war, darüber herrscht Einigkeit. Das zeigt schon die Benennung. Wäre der erste Entwurf umgesetzt worden, so wäre die Bezeichnung „RT-20“ gewesen. Bei anderen Raketentypen stand das „P“ für eine verbesserte Version, die oft erst einige Jahre nach der ersten Serienversion entwickelt wurde und die Erfahrungen aus dem Einsatz aufgriff.

Design

Wie bei den parallel zu dieser Zeit entwickelten Raketen mit flüssigen Treibstoffen verfolgte man auch bei der RT-20P das Konzept das die Rakete in einem versiegelten Container bis zum Start blieb. Der Container konnte beheizt werden und bot der Rakete konstant Lagerbedingungen – die Raketen wurden in entlegenen Gebieten, wie im nördlichen Sibirien stationiert, in denen es im Sommer heiß und im Winter sehr kalt werden konnte. Betankt wurde die zweite Stufe durch angebrachte Verbindungsleitungen. Daneben bot der Container auch der Besatzung einen Schutz vor den bei der zweiten Stufe eingesetzten giftigen und ätzenden Treibstoffkomponenten. Der Container hatte eine Länge von 18,90 m und einen Durchmesser von 2,00 m. Die Rakete selbst einen Durchmesser von 1,60 m, wobei Finnen, die nach dem Start ausgefahren wurden, ihn auf 1,80 m erhöhten.

Das Triebwerk RD-857 verwandte anders als frühere Konstruktionen der Sowjetunion nicht eigene Steuertriebwerke, sondern injizierte in die Düse weiteren Treibstoff. Dies erhöhte den Schub lokal um 12,75 kN und beeinflusste so den Schubvektor. Das Steuersystem alleine wog 250 kg und soll einen digitalen Computer eingesetzt haben. Nach Brennschluss der zweiten Stufe trennten drei Feststoffantriebe die Verbindung zum Sprengkopf und bremsten gleichzeitig die zweite Stufe ab um eine Kollision auszuschließen.

Über die erste Stufe ist relativ wenig bekannt. Sie verwendet vier Düsen. Damit kommt sie ohne Steuertriebwerke aus, wenn diese geschwenkt werden können. Der Brennkammerdruck soll bei 60 Bar gelegen haben. Der Stufenadapter ist fest mit der ersten Stufe verbunden. Die Stufentrennung ist „heiß“. Die zweite Stufe zündet, sobald durch Treibstoffverbrauch der Schub der ersten Stufe absinkt – bei Feststoffantrieben ist ein Rückgang des schubs zum Ende der Brennzeit normal, während Stufen mit flüssigen Treibstoffen bis zum völligen Verbrauch des Treibstoffs mit vollem Schub arbeiten können. Im Stufenadapter gab es daher Öffnungen, durch die die Verbrennungsgase der zweiten Stufe entweichen konnten. Die Düse des RD-857 befindet sich in einer Vertiefung des Triebwerksblocks der ersten Stufe. Nach Start der zweiten Stufe zündet in der ersten Stufe ein weiteres Raketentriebwerk mit hohem Schub und kurzer Brennzeit. Es bremst die erste Stufe ab und sprengt gleichzeitig die Verbindung zur zweiten Stufe. Außen an der ersten Stufe befinden sich an einer Seite elektrische Leitungen und an der anderen Seite pneumatische und hydraulische Leitungen. Mit der Hydraulik werden die vier Düsen geschwenkt. Sie werden durch eine Pneumatik angetrieben, die einen eigenen Feststoffantrieb hat. Überflüssiges Gas dieses Antriebs wird an einem Auspuff an der Seite entlassen.

Für den Start wird der Transporter auf etwa 10 Grad genau in den Flugpfad gedreht, die Feinkorrektur des Flugpfads erfolgt dann durch die Inertialplattform nach dem Start. Der Start erfolgt vertikal, dazu wird der Transportcontainer um 90 Grad in die Senkrechte gedreht. Drei Minuten dauern die Startvorbereitungen. Beim Start erzeugt die Feststockartsuche im Container einen Druck von 60 Bar, dann wird die obere Öffnung gesprengt und durch den Druck die RT-20P mit einer Geschwindigkeit von 30 m/s herauskatapultiert. Bei Zündung der ersten Stufe werden dann alle Leitungen und Verbindungen zum Container durchtrennt.

Die zweite Stufe zündet, sobald der Druck in der ersten Stufe 50 Bar unterschreitet. Die Trennung erfolgt nominell in 27 km Höhe. Nach 11 Sekunden hat sie ihren Nennschub erreicht. 56 Sekunden nach dem Start der zweiten Stufe wird in 40 km Höhe die kegelförmige aerodynamische Verkleidung der Sprengköpfe abgetrennt, die nun nicht mehr nötig ist. Die Rollachse wird durch zwei Sätze von tangential angebrachten Düsen kontrolliert. Sie expandieren einen Teil des Abgases der Turbopumpe.

Das Steuersystem hat sechs Untereinheiten, im russischen Sprachgebrauch „Kanäle“ genannt die jeweils eine Raumachse, Geschwindigkeit oder eine Funktion überwachten. Die Rakete selbst benutzte ein internes Navigationssystem. Die Genauigkeit sollte durch aufgelagerte Gyroskope die so einen geringeren Drift aufweisen verbessert werden. Geplant war eine CEP von 2 km für den schweren und 4 km für den leichten Sprengkopf.

Entwicklung

Das vorläufige Design der RT-20P wurde von Jangels OKB-586 im Dezember 1964 abgeschlossen. Die Führung genehmigte es und gab am 24.8.1965 die Entwicklung frei.

Jangels OKB 586 begann schon im November 1960 Feststoffantriebe zu erforschen. 1963 war klar, dass diese bei zukünftigen Raketen von größerer Bedeutung sein würden und es wurde ein eigener Betrieb KB-5 ausgegliedert, der sich nur mit Feststoffantrieben beschäftigte. 1966 wurde die Entwicklung reorganisiert und KB-5 war nun alleine mit der Erforschung von Feststoffantrieben in der Sowjetunion betraut. Das Zweitstufentriebwerk stammte von KB-4 „Juschojne“. Das Triebwerk mit der Bezeichnung RD-857 / 15D12 wurde in weiterentwickelter Form in der UR100 eingesetzt. In der RT-20P liefen das Triebwerk in einem Niedrigschubmodus nach 210 s Hauptbrennzeit noch 5 Sekunden lang weiter. Dies ermöglichte es, die Endgeschwindigkeit mit geringerem Fehler zu erreichen.

Parallel verlief die Entwicklung der Fahrzeuge für den Abschuss. Sie basierten auf dem Fahrgestell des T-10M Panzers, ein schwerer Panzer der nach dem zweiten Weltkrieg entwickelt wurde. Neben den Transportern für die Raketen benötigte eine Einheit sechs weitere Fahrzeuge. Drei waren nötig, um die genaue Position über Triangulation zu bestimmen. Zwei weitere Fahrzeugen lieferten Strom mit Dieselgeneratoren und den Start überwachte bzw. kommunizierte mit der Zentrale ein Kommandofahrzeug. Das zeigt den Preis der Mobilität zu dieser Zeit in der es noch kein GPS zur genauen Positionsbestimmung gab. Der Transporter hat eine Länge von 20 m, ist 4,4 m hoch, bei einer Breite von 3,15 m und wiegt mit Container 62,2 t.

Ebenso wurde die Stationierung in Silos untersucht, wie dies bisher erfolgt war. Zwei Versionen wurden untersucht. Beide sollten einem Treffer in der Nähe widerstehen können. In einer Version gab es ein Schockabsorptionssystem für die Rakete, in einer zweiten Version wurde sie beweglich in einer Ringstrukur gelagert. In beiden Fällen war vorgesehen, die ICBM mit einem Gascartridge das 250 kg Feststoff in Sekundenbruchteilen in Gas umsetzte aus dem Silo herauszukatapultieren. 20 bis 30 m über der Oberfläche würde die RT-20P dann ihren eigenen Antrieb zünden. Dieser „Mörserstart“ wurde später zum Standard bei russischen silobasierten ICBM und entsprach dem Start der mobilen Version.

Zwei Wasserstoffbomben wurden entwickelt. Der schwerere Sprengkopf mit einer Masse von 1.410 kg sollte eine Reichweite von 8.000 km aufweisen, der leichtere mit 545 kg Gewicht 11.000 km weit fliegen. Die Sprengkraft betrug 1.500 bzw. 550 kT TNT-Äquivalent.

Bei den Tests in Plessezk die vom Oktober 1967 bis 1969 erfolgten, bestätigte was schon Experimente mit den Antrieben, vorher andeuteten: die Rakete erreichte nicht die geforderte Leistung und die Reichweite betrug so nun nur 5.000 km mit dem schweren und 8.000 km mit dem leichten Sprengkopf.

Noch bevor alle Tests abgeschlossen waren, präsentierte man ein Mockup der Rakete (ohne Sprengkopf) bei der Militärparade zum 50-sten Jahrestag der Oktoberrevolution am 7. November 1967. Beobachter der NATO vergaben ihr den Code SS-15 „Scrooge“, später als sich herausstellte, dass sie nie stationiert wurde, wurde die Bezeichnung in SS-X-15 abgeändert.

Noch bevor es zur Serienproduktion kam, wurde das Projekt eingestellt. Bis heute ist nicht klar warum. Ein Grund könnte die zu geringe Reichweite sein. Selbst mit dem leichteren Sprengkopf hätte man nur den Nordosten der USA erreicht. Eine andere Erklärung war das es der Führung nicht geheuer war, atomar bestückte Raketen über die Sowjetunion zu verschieben. Dadurch entzogen sie sich auch ein Stück weit der eigenen Kontrolle. Daneben war die CEP nicht besonders hoch und eine Zerstörung von geschützten Silos wäre so wahrscheinlich nur bei einem zufälligen Treffer gelungen. Zuletzt waren die Flugtests nicht sehr erfolgreich verlaufen. Astronautix.com führt bei 12 Starts sieben Fehlstarts auf. Im Oktober 1969 wurde das Projekt eingestellt.

Links:

https://nuke.fas.org/guide/russia/icbm/rt-20p.htm

http://www.astronautix.com/r/rt-20p.html

https://en.missilery.info/missile/15p699

Artikel verfasst am 18.11.2023

Bücher des Autors über Trägerraketen

Wie man an dem Umfang der Website sieht, sind Trägerraketen eines meiner Hauptinteressen. Es gibt inzwischen eine Reihe von Büchern von mir, auch weil ich in den letzten Jahren aufgrund neuer Träger oder weiterer Informationen über alte Projekte die Bücher neu aufgelegt habe. Sie finden eine Gesamtübersicht aller Bücher von mir bei Amazon und hier beim Verlag.

Ich beschränke mich in diesem Abschnitt auf die aktuellen Werke. Für die in Europa entwickelten Trägerraketen gibt es von mir zwei Werke:

Europäische Trägerraketen 1 behandelt die Vergangenheit (also bei Drucklegung): Das sind die nationalen Raketen Diamant, OTRAG und Black Arrow und die europäischen Träger Ariane 1 bis 4 und Europarakete.

Europäische Trägerraketen 2 behandelt die zur Drucklegung 2015 aktuellen Träger: Ariane 5, Vega und die damaligen Pläne für Vega C und Ariane 6.

Wer sich nur für einen der in den beiden besprochenen Träger interessiert, findet auch jeweils eine Monografie, die inhaltlich identisch mit dem Kapitel in den Sammelbänden ist, nur eben als Auskopplung.

Weiter gehend, alle Raketen die es weltweit gibt, behandelnd, gehen zwei Bände:

US-Trägerraketen

und

Internationale Trägerraketen (im Sinne von allen anderen Raketen weltweit)

Auch hier habe ich 2023 begonnen, die Bände aufzusplitten, einfach weil der Umfang für eine Aktualisierung sonst weder handelbar wäre bzw. an die Seitengrenze stößt, die der Verlag setzt. Ich habe auch bei den Einzelbänden nochmals recherchiert und den Umfang erweitert. Bisher sind erschienen:

US Trägerraketen 1 mit den frühen, kleinen Trägern (Vanguard, Juno, Scout)

US Trägerraketen 2 mit der Titan-Familie

2023 wird noch die erste Auskopplung aus den internationalen Raketen über russische Träger erscheinen. Nach und nach werden alle Raketen dann in einzelnen Monografien geordnet nach Trägerfamilien oder Nationen dann aktualisiert auf den aktuellen Stand, so besprochen.

Für die Saturns gibt es noch einen Sonderband, den ersten in der Reihe über das Apolloprogramm.

Alle bisherigen Bücher sind gerichtet an Leute, die wie ich sich nicht mit oberflächlichen Informationen oder Zusammenfassung der Wikipedia zufriedengeben. Wenn sie sich nicht für Technik interessieren, sondern nette Anekdoten hören wollen, dann sind die bisherigen Bücher nichts für Sie. Für dieses Publikum gibt es das Buch „Fotosafari durch den Raketenwald“ bei dem jeder Träger genau eine Doppelseite mit einem Foto und einer Beschreibung hat. (Also etwa ein Zehntel der Seitenzahl auf den ich ihn bei den beiden obigen Bänden abhandelte). Das Buch ist anders als die anderen Bände in Farbe. Ab und an macht BOD als Print on Demand Dienstleister Mist und verschickt es nur in Schwarz-Weiß, bitte reklamieren sie dann, ich als Autor kann dies nicht beeinflussen.

Als Autor würde ich mich freuen, wenn sie direkt beim Verlag bestellen, da ich da eine etwas größere Marge erhalte. Dank Buchpreisbindung und kostenlosem Versand ist das genauso teuer wie bei Amazon, Libri und iTunes oder im Buchhandel. Über eine ehrliche Kritik würde ich mich freuen.

Alle Bücher sind auch als E-Book erschienen, üblicherweise zu ²/₃ des Preises der Printausgabe – ich würde sie gerne billiger anbieten, doch da der Gesetzgeber E-Books mit 19 Prozent Mehrwertsteuer besteuert, Bücher aber mit nur 7 Prozent, geht das leider nicht. Ein Vorteil der E-Books - neben dem einfacher recherchierbaren Text ist, das alle Abbildungen, die im Originalmanuskript in Farbe, sind auch in Farbe sind, während ich sonst - um Druckkosten zu sparen - meist auf Farbe verzichte. Sie brauchen einen pdf-fähigen Reader um die Bücher zu lesen. Sofern der Verlag nicht weiter für bestimmte Geräte (Kindle) konvertiert ist das Standardformat der E-Books ein DRM-geschütztes PDF.

Mehr über meine Bücher finden sie auf der Website Raumfahrtbuecher.de und eine Liste aller Veröffentlichungen findet sich auch bei meinem Wikipediaeintrag.

© des Textes: Bernd Leitenberger. Jede Veröffentlichung dieses Textes im Ganzen oder in Auszügen darf nur mit Zustimmung des Urhebers erfolgen.

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