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Die Centaur wurde die letzte und heute als einzig verwendete
Oberstufe der Atlas. Obwohl für die Atlas entwickelt (Der Durchmesser von 3.05 m ist identisch
mit der Atlas) wurde die Centaur ab 1974 auch auf der Titan und ab
1998 auch auf der Delta eingesetzt. Das Triebwerk RL-10, der die
Centaur antreibt, wurde auch in der Zweitstufe der Saturn 1
eingesetzt. Die Centaur beförderte auf der Atlas zuerst nur Mond- und Planetensonden, nach und
nach kamen jedoch schwere wissenschaftliche Satelliten (HEAO) und ab Mitte der 70 Jahre
Transporte von Kommunikationssatelliten hinzu, die heute den Großteil der Nutzlasten ausmachen.
Obgleich die Atlas Centaur die bekannteste Version der Atlas ist, ist sie nicht die am häufigsten eingesetzte. Von 565 Atlas Starts die bis Ende 2002 erfolgten waren nur 115 mit der Centaur Oberstufe. Wesentlich häufiger wurde die Atlas mit festen Oberstufe oder der Agena eingesetzt und als militärische Rakete gestartet. Allerdings ist die Centaur heute die einzige Oberstufe die noch im Einsatz ist. Der letzte Start einer Atlas-Agena fand schon 1978 statt und die Atlas mit festen Oberstufen startete zum letzten mal 1995.
Mehr über die Technik der Centaur in einem separaten Aufsatz. Die Atlas wurde zuerst mit der Centaur fast ausschließlich in der SLV 3A Version eingesetzt. 1983 wurde die Atlas verlängert (Atlas G) und 1991 mit neuem Triebwerksblock MA-5A nochmals verlängert (Atlas I). Einige Atlas G wurden ohne Oberstufe eingesetzt und als Atlas H bezeichnet. Danach kam es zu einer Umbenennung der Trägerrakete in Atlas 1 (= Atlas G), Atlas 2 (= Atlas I) und später zu den erweiterten Versionen Atlas 2A und 2AS. Diese werden weiter unten besprochen.
Eine Auflistung aller Starts finden Sie in diesem separaten Aufsatz. Die Geschichte der Atlas als Interkontinentalrakete, ihre Technik und der Einsatz ohne Oberstufen und mit den Oberstufen Able, Agena und Burner finden Sie in einem weiteren Artikel.
Sowohl die Centaur, wie auch die Atlas wurde im Laufe des Programms modifiziert. Die ersten Testflüge von 1962-1966 fanden mit der Centaur C statt, die Einsatzversion war schließlich die D und D-1 Version der Centaur. Bei der Atlas Centaur verfügt die Atlas über einen eigenen Bordrechner und die Centaur über einen Bordrechner.
Man kann in diesem Zeitraum 4 Unterversionen unterscheiden:
Von 1962-1965 musste erst die Centaur flugqualifiziert werden. In diesem Zeitraum fanden 4 Flüge mit Ballast und Surveyor Ballastmodellen statt. Die Trägerrakete bestand aus einer normalen Atlas und der Centaur C Oberstufe. Diese Tests waren nicht sehr erfolgreich. Die Rakete transportierte keine Satelliten und wurde als "Atlas Centaur" oder "Atlas Centaur LV3-C" (C für Centaur) bezeichnet. In der Regel wurden ausgemusterte Atlas D Interkontinentalraketen als Träger für die Centaur verwendet. Die Atlas hatte eine eigene Steuerung und die Centaur ebenfalls eine. Die Centaur war noch recht schwer und wurde bei den Erprobungsflügen verändert. So waren zuerst die Lageregelungstriebwerke mit 0.5 Pfund Schub ausgelegt und konnten die Stufe nicht für eine Wiederzündung stabilisieren. Danach baute man welche mit 23 Pfund Schub ein und diese verbrauchten nun soviel Schub, dass der Treibstoff vor der Wiederzündung aufgebraucht war.
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Atlas Centaur CIm Einsatz von 1963-1965: Erste Stufe: Atlas MA-3 Zentraltriebwerk: Marschtriebwerk: Zweite Stufe Centaur A/C |
Von 1965-1967 fanden dann die Flüge mit der endgültigen Flugversion der Centaur, der Centaur D statt. Die Atlas war wiederum eine normale Atlas aus der Interkontinentalraketenproduktion, aber angepasst an die Aufnahme der Centaur. Diese Rakete wurde als "Atlas Centaur D" bezeichnet, wobei sich das D auf die Centaur und nicht die Atlas D bezog. Da die Centaur bei den Erprobungsflügen Probleme bei der Wiederzündung hatte ging man bei allen folgenden Starts von Planetensonden kein Risiko ein und startete dies direkt zum Planeten, obgleich die Dauer eines Startfensters stark verkleinerte. Erst der Start von Mariner 10 im Jahre 1973 erfolgte mit einer Parkbahn.
Nach den Erfahrungen mit den Triebwerken für die Lageregelung modifizierte man diese mehrmals in dieser Zeit. Die endgültige Version bestand aus zweimal jeweils 3 Triebwerken. Je einem 6 Pfund Triebwerk für Änderungen der Nick-Achse und je einem 3.5 Pfund Triebwerk für die Gier und Rollachse. Die 4 Triebwerke für die Vorbeschleunigung des Treibstoffs und die Stufentrennung hatten 50 Pfund Schub. Der Bordsender sandte 140 Messungen der Centaur bei 225.7 MHz. Die Atlas hatte einen eigenen Telemetriesender der weitere 118 Messungen bei 229.9 MHz sandte. Die Centaur hatte einen analogen Bordcomputer von Librascope. Er hatte einen Speicher von 4800 Worten. Die Atlas verfügte über einen eigenen Computer, der ihren Flug steuerte.
Die Atlas Centaur setzte eine leichtgewichtige Fieberglas Nutzlasthülle mit einer Höhe von 5.4 m und einem maximalen Durchmesser von 3.05 m ein, die 317.3 kg wog.
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Atlas Centaur DIm Einsatz von 1965-1967: Erste Stufe: Atlas D Zentraltriebwerk: Marschtriebwerk: Zweite Stufe Centaur D Nutzlastverkleidung: |
Im Jahre 1967 erfolgte eine Standardisierung der Rakete, die dann als SLV (Standard Launch Träger) über die folgenden 20 Jahren verwendet wurde. Ziel war es vor allem aus der Interkontinentalrakete eine Trägerrakete zu machen. Es gab Anpassungen am Heck zur Aufnahme der Oberstufen wobei es die SLV-3A für die Agena gab, bei dem die Atlas sich auf 1.52 m verjüngte und die SLV-3C für die Aufnahme der Centaur, wo das Heck mit 3.05 m Breite abschloss. Damit endete die nachträgliche Anpassung der Atlas an eine Oberstufe. Modernisiert wurde auch die Steuerung der Atlas. Die Centaur D blieb weitgehend unverändert. Einzige Änderung war, dass die Stufe die vorher für 25 Minuten Freiflugphase qualifiziert war nun für 65 Minuten Freiflugphase umgebaut wurde. Dies geschah durch einen zweiten Tank mit Wasserstoffperoxid für die Lageregelungstriebwerke und einer besseren thermischen Isolation dieses Tanks. Weiterhin musste das System unter Flugbedingungen in einer Vakuumkammer neu getestet werden. Diese Version wurde 5 Jahre lang bis 1972 eingesetzt. Schon 1971 dominierten bezahlte Nutzlasten (vor allem die INTELSAT 4, 4A und 5 Serie) die Startlisten. Man nutzte die Standardisierung der Atlas um die Treibstofftanks leicht zu verlängern, wodurch diese etwa 11 t schwerer wurde.
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SLV-3C CentaurIm Einsatz von 1967-1972 4500 kg in einen 185 km hohen Orbit 1790 kg in den geostationären Übergangsorbit 1300 kg zum Mond 1000 kg zum Mars Erste Stufe: Atlas MA-3 |
Zentraltriebwerk: Marschtriebwerk: Zweite Stufe Centaur D |
Von 1973 bis 1983 fanden die Starts in der SLV 3D Konfiguration statt. Die Atlas wurde dabei nicht verändert. Die Centaur D-1A unterschied sich von der D-1 in der Leistung und der Zuverlässigkeit, verwandte aber noch dieselben Triebwerke und wurde auch nicht verlängert. Die Nutzlasten für den geostationären Orbit sind mit 1790 bzw. 1860 kg fast gleich.
Die wesentlichen Verbesserungen bestanden in einem verbesserten voll digitalen Bordrechner der Centaur mit einem Speicher von 16384 x 24 Bit Worten (48 KByte) und dem leicht verbesserten Triebwerk RL-10 A3-3, welches nochmals den spezifischen Impuls anhob. Der neue Computer von Teledyne hatte gegenüber dem alten analogen Modell von Librascope den Vorteil, dass er sehr leicht neuprogrammiert werden konnte und leistungsfähig genug war um auch die Steuerung der Atlas zu übernehmen. Damit entfiel der Bordrechner der Atlas. Weiterhin konnten zahlreiche elektrische und mechanische Systeme nun durch die Steuerung des Bordcomputers ersetzt werden. Die Software bestand aus 15 Modulen für Navigation, Steuerung, Autopilot, Tankdrucküberwachung, Telemetrie, Lagekontrolle, Zeitablauf. Vor allem brachte die Möglichkeit das Steuerprogramm bis kurz vor dem Start zu Ändern eine enorme Flexibilität. Bei den bisherigen Starts waren 43 % der Startfenster nicht nutzbar wegen Höhenwinden, auf die der alte Computer nur bis zu einem bestimmten Grad reagieren konnte. Der neue Rechner reduzierte dies auf 5 % der Startfenster. Die Entwicklung des Teledyne Computers der nur 32 kg wog kostete alleine 8 der 40 Millionen USD der Centaur D-1A Entwicklung. Er verfügte über 25 Instruktionen für Rechnungen plus weitere Ein/Ausgabeanweisungen.
Der Start einer Atlas Centaur SLV-3D kostete im Jahre 1976 noch 187.7 Millionen Dollar stieg dann aber in den nächsten Jahren durch niedrigere Startzahlen rapide an. Schon 1979 war er auf 29 Millionen Dollar geklettert.
Start von Pioneer Venus 2 |
SLV-3D CentaurIm Einsatz von 1973-1983 1860 kg in den geostationären Übergangsorbit Erste Stufe: Atlas MA-3 Zentraltriebwerk: Marschtriebwerk: Zweite Stufe: Centaur D-1 |
Erst im Jahre 1983 genügte die Nutzlastkapazität der Atlas den Forderungen für schwere geostationäre Satelliten nicht mehr. Vorher war die Rakete fast 20 Jahre weitgehend unverändert eingesetzt worden. Eine im US Trägerraketenprogramm sehr lange Zeit. Die Delta wurde im gleichen Zeitraum in 16 verschiedenen Versionen eingesetzt. doch auch für die Atlas wurden nun die Nutzlasten zu schwer.
Die INTELSAT 5A Serie wog zwischen 1930 und 2100 kg, dies war für die alte Atlas D Grundstufe zu schwer, wollte man nicht diese Starts an Ariane verlieren. Auch militärische Satelliten erforderten eine höhere Nutzlast. Man beschloss die Atlas zu verlängern um mehr Treibstoff mitzuführen. Die neue Rakete erhielt als erste bedeutende Modifikation seit 1962, den nächsten Buchstaben das "G". Die Verlängerte Atlas ist keine neue Erfindung sondern ist als SLV-3A schon von 1968-1978 mit der Agena D Oberstufe 12 mal eingesetzt worden. Bei der Atlas G wurde die Atlas um 11 Fuß (3.35 m) verlängert. Dies erlaubt es 17000 kg mehr Treibstoff mitzuführen. Die Atlas ist nun 73 Fuß (22.27 m) lang, die gesamte Rakete mit Nutzlastverkleidung 42.10 m. Bei der Atlas G brennen die Marschtriebwerke 155 Sekunden lang und das zentrale Triebwerk 275 Sekunden lang.
Neu waren vor allem neue Düsen für die Lagestabilisierung der Centaur mit 27 N Schub und ein redundantes System zur Lagekontrolle mit nun 12 anstatt 6 Triebwerken. Damit konnte die Centaur längere Freiflugphasen absolvieren. Die prinzipielle Fähigkeit dazu wurde bei den beiden Starts der Helios 1+2 Sonden auf der Titan erprobt. Die Centaur verfügte wegen der kleinen Nutzlast über viel Resttreibstoff denn man nutzte um die Stufe nach Stunden nochmals zu zünden. Es zeigte sich, dass die Isolierung ausreichend war und nur die Lageregelung überarbeitet werden musste.
Einige Male wurde die Atlas ohne Centaur eingesetzt, die dann als Atlas H bezeichnet wurden. Diese Version hat eine Nutzlast von 3630 kg für ernahe Umlaufbahnen und liegt damit etwa auf dem Niveau einer Delta 6900. Nachdem die Delta 6900 verfügbar war, welche diese Nutzlasten preiswerter transportieren konnte, fand kein weiterer Start der Atlas H mehr statt
1991 wurde mit dem neuen Triebwerksblock MA-5A eine weitere Verlängerung der Tanks möglich, jedoch wurde die als Atlas I bezeichnete Rakete bald von dem nun privaten Betreiber Lockheed Martin umgetauft und als Atlas 2 bezeichnet. (Die Atlas G entspricht in dieser Benennung der Atlas 1).
Die Centaur der Atlas I wurde modernisiert und erhielt neue Triebwerke des Typs RL-10A 3A, die mit 73.2 KN etwas mehr Schub als die alten mit 66.7 kN besaßen. Wichtigste Neuerung war das man und die Isolierung fest auf die Centaur aufsprühte anstatt sie als Schalen anzubringen, die während des Fluges abgesprengt wurden. Dies reduzierte vor allem die Herstellungskosten. Bei neueren Versionen ließ man auch den Lack weg, so dass die orangene Isolierung gut zusehen ist.
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Atlas Centaur GNutzlast 5900 kg in einen 185 km hohen Orbit,(3630 kg bei der Atlas H) 2255 kg in den geostationären Übergangsorbit Im Einsatz von 9.6.1983-25.6.1997 12 Starts, davon 1 Fehlstart Erste Stufe Atlas G Adapter zur Centaur Zweite Stufe: Centaur D-1A |
Technisch gesehen ist eine Atlas 1 eine Atlas G. Wie die anderen Hersteller von US Trägern bekamen alte Raketen neue Namen. So wurde aus der Atlas G eine "Atlas I", aus einer Delta 7925 eine "Delta 2" und aus einer Titan 34D eine "Commercial Titan". Alleine mit Namensänderungen konnte man jedoch keine Kunden von Arianespace abwerben. Mittlerweile hielt die Ariane 4 über 50 Prozent der kommerziellen Starts. 1988 kostete der Start einer maximal 2360 kg schweren Nutzlast mit einer Atlas 1 etwa 59 Millionen Dollar - deutlich günstiger als ein Start einer Delta 2 (für 50 Millionen Dollar), doch eine Ariane, die zwei dieser Nutzlasten gleichzeitig starten konnte war auch für 84 Millionen Dollar zu haben.
Da kommerzielle Nutzlasten immer größer wurden gab es nun auch eine größere und geräumigere Nutzlastverkleidung. Sie steht in 2 Längen zur Verfügung. Der Durchmesser ist bei beiden 4.20 m. Die kurze hat eine Länge von 12.2 m und wiegt 2087 kg und die lange wiegt 2255 kg und hat eine Länge von 13.1 m.
Wie bei anderen Raketen der USA wie der Titan und Saturn ist auch eine Namensgebung mit römischen Buchstaben (I, II, IIA, IIAS) üblich. Die Atlas wird nach Übernahme von General Dynamics - dem Hersteller und Entwickler der Atlas nun von Lockheed Martin vermarktet, zusammen mit der Proton unter dem Tochterunternehmen ILS.
 Atlas 1 |
Atlas 1Nutzlast: 2255 kg GTO 11 Starts, davon 3 Fehlstarts. Erste Stufe Atlas G Adapter zur Centaur Zweite Stufe: Centaur I Nutzlastverkleidungen: |
Bei der Atlas 2 kam der neue Block MA-5A zum Einsatz, dessen Marschtriebwerke 1885 kN Schub entwickeln (Gesamtschub 2180 kN). Dadurch konnte die Atlas um 2.7 m verlängert werden und die Centaur um 0.9 m. Diese Rakete wird als Atlas 2 bezeichnet. Lockheed Martin investierte 640 Millionen USD für die Entwicklung des Triebwerksblocks MA-5A und den Bau von 61 Triebwerken für die Atlas und Tests.
Der neue Triebwerksblock MA-5A unterscheidet sich von dem alten schon äußerlich durch das Weglassen der Verniertriebwerke. Diese sind nun in dem Zwischenstufenadapter integriert. Die Triebwerke wurden leicht modernisiert und haben einen um 38 m/s höheren Schub am Boden. Der Schub konnte von 1680 auf 1854 kN gesteigert werden, was weitere Verlängerungen der Tanks und eine Vergrößerung der Centaur ermöglichten und so die Nutzlast ansteigen ließen.
Zumindest in einer Hinsicht hat sich die Privatisierung gelohnt: Die Trägerraketen wurden erheblich zuverlässiger. Bis zu diesem Zeitpunkt war die Atlas-Centaur die unzuverlässigste US Trägerrakete mit nur 82 % Zuverlässigkeit in den letzten 25 Jahren. Von den Flügen der Atlas 2 misslangen aber keine. Diese positive Bilanz können Titan und Delta in den letzten Jahren nicht vorweisen. Mit dem letzten Start einer Atlas 2AS am 31.8.2004 verabschiedete sich die Atlas 2 Serie mit einer makellosen Bilanz ohne einen einzigen Fehlstart und es bedeutete auch den letzten Flug einer Atlas Grundstufe mit dem Triebwerksblock MA-5.
 Atlas 2 |
Atlas 2Nutzlast: 10 Starts, davon kein Fehlstart Erste Stufe: Atlas 2 MA-5A Adapter zur Centaur Stufe 2: Centaur II Nutzlastverkleidungen: |
Bei der 2A ist die Elektronik etwas leichter und die Centaur Oberstufe liefert durch die neuen RL-10A-4 Triebwerke mehr Schub (180.2 anstatt 146.4 kN Schub) und hat einen etwas höheren spez. Impuls durch verlängerte Düsen und ein verändertes Mischungsverhältnis von Wasserstoff zu Sauerstoff. Seit 1962 lag dieses bei 5:1, nun wurde es auf 5.5:1 angehoben. Dadurch ist bei der Atlas 2A die Nutzlast etwas höher als bei der Atlas 2. Anders als bei den bisherigen Centaur Versionen ist die 1.6 cm dicke Polyvinylchloridschaum Isolierung fest an der Centaur angebracht und nicht mehr abwerfbar.
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Atlas 2ANutzlast: 2810 kg GTO, 6920 kg in einen 185 km hohen Orbit. Die Centaur hat ein maximales strukturelles Nutzlastgewicht von 5632 kg, so das die volle LEO Nutzlast nicht ausgeschöpft werden kann. Erststart 10.6.1992, letzter Start am 8.3.2002, nicht mehr im Dienst Erste Stufe: Atlas 2 MA-5A Adapter zur Centaur Stufe 2: Centaur II Nutzlastverkleidungen: |
Die Atlas 2AS verwendet als Starthilfen schlussendlich die von der Delta 2 bekannten Castor 4 Booster. Zwei der 4 Booster werden am Boden, die beiden anderen nach 59 sec Flug gezündet. Nach 110 Sekunden sind auch diese ausgebrannt. Der Hauptnutzen der Booster ist, dass sie durch ihre Schubkraft die Atlas II AS in der unteren Atmosphäre sehr stark beschleunigen und damit durchquert die Atlas IIAS die dichten Luftschichten sehr schnell. Die Verluste durch den Luftwiderstand sind geringer und dies steigert die Nutzlast. Die Castor 4 Booster liefern 866 kN Schub zusätzlich zu den 2180 kN des Triebwerkblocks MA-5.
Für die Aufnahme der Booster ist an der Atlas ein Ring angebracht, der die Belastung gleichmäßig über die Hülle verteilt. Bei der Atlas 2 Serie werden die Booster Triebwerke der Atlas nach 165 Sekunden Flug abgeworfen. Die Trennung erfolgt pneumatisch, dabei werden die Tankleitungen zu den Booster Triebwerken geschlossen. Verbunden mit der Centaur ist die Atlas durch einen 3.96 m langen Zwischenstufenadapter der nach Zündung der Centaur mit 12 Retroraketen abgetrennt wird.
Die Triebwerke der Centaur wurden nochmals in ihrer Leistung gesteigert und haben nun in der Version RL-10A-4-1 einen Schub von 2 x 99.2 kN.
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Atlas 2ASNutzlast: 3630 kg GTO / 8600 kg in einen 185 km hohen Orbit. Die Centaur hat ein maximales strukturelles Nutzlastgewicht von 5632 kg, so das die volle LEO Nutzlast nicht ausgeschöpft werden kann. Erststart 15.12.1993, letzter Start am 31.8.2004, nicht mehr im Dienst Booster: 4 × Castor 4A Erste Stufe: Atlas 2 MA-5A Adapter zur Centaur Stufe 2: Centaur II Nutzlastverkleidungen: |
Von mir gibt es mehrere Bücher zum Thema Trägerraketen. Mein bisher
umfassendstes Werk ist ein zweibändiges Lexikon über Trägerraketen mit jeweils
rund 400 Seiten Umfang. Eine sehr gute, kompakte Übersicht über die Trägerraketen Russlands,
Europas, Chinas, Japan Indiens und verschiedener Nationen (Brasilien, Israel,
Australien, Nordkorea, Südkorea, Iran) ist das Raketenlexikon: Band 2: Internationale Trägerraketen
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