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Atlas E und F mit Oberstufen

Die Atlas E und F stellten die letzten operationellen Versionen der Atlas als Interkontinentalrakete dar. Der Triebwerksblock wurde verbessert und um 8 % im Schub gesteigert. Neu war auch ein System, welches über den Resttreibstoff informierte, so dass die Reserven geringer ausgelegt werden konnten.

Die Atlas E und F waren vom Antrieb her identisch, unterschieden sich jedoch in der Elektronik. Beide verwendeten nun eine vollständig interne Steuerung ohne Funkleitstrahl, welche rund 160 kg wog. Die F-Version hatte zudem einen etwas größeren Gefechtskopf. Der militärisch wichtigste Unterschied war, dass die Atlas F eingeschränkt silotauglich war. Eingeschränkt heisst, die Rakete konnte im Silo gelagert und mit einem neuen Befüllungssystem auch im Silo betankt werden. Aber sie musste zum Start aus dem Silo heraus gefahren werden, das dauerte etwa zwei Minuten. Man konnte die Rakete auch für kurze Zeit befüllt im Silo belassen und dann fünf Minuten nach einem Alarm starten. Das war jedoch nicht ungefährlich, vier Atlas F explodierten beim Befüllen im Silo. Die Atlas D waren nicht silotauglich und mussten außerhalb der Silos betankt und gestartet werden. Dies und die Tatsache, dass die D-Version vom Boden aus gesteuert wurde, führte dazu, dass keine Atlas D stationiert wurde.

Der erste Test einer Atlas E fand im Oktober 1960 statt. Im August 1961 folgte der erste Testflug einer Atlas F. Ende 1962 waren die Tests beider Träger abgeschlossen. Die erste Atlas E-Schwadron war im September 1961 einsatzbereit und die erste Atlas F-Schwadron im November 1962. Insgesamt 18 Atlas E und 72 Atlas F wurden stationiert. Die Atlas E wurde horizontal transportiert und vor dem Start aufgerichtet und aufgetankt. Beide Raketen standen nur kurz im Dienst. Am 24.5.1963 wurde vorgeschlagen, sie durch die Titan und Minuteman zu ersetzen und schon am 20.4.1965 wurde die letzte Atlas ausgemustert. Der Grund lag darin, dass die Rakete zu verwundbar war, die Startvorbereitungen dauerten zu lange und der Treibstoff war nicht lagerfähig.

Die Atlas E und F teilten das Schicksal der D-Version. Nach dem Ausmustern, schon wenige Jahre nach der Aufstellung, wurden die Raketen zu Trägern für kleinere Satelliten umgerüstet. General Dynamics bekam am 14.2.1966 den Auftrag, zuerst 23 Atlas F umzurüsten. Dieser Auftrag hatte einen Umfang von 4 Millionen Dollar und umfasste die Inspektion und Ersetzen von Teilen der Triebwerke und Austausch der Bordelektronik gegen die der Atlas SLV-3. Diese Steuerung über Radiolenkung ermöglichte auch die Übermittlung von Kurskorrekturen. Viele der ersten umgerüsteten Träger wurden dann für suborbitale Tests eingesetzt.

Die Raketen lagerten lange Zeit in der Norton-Luftwaffenbasis, bis sie dann sukzessive gestartet wurden. Dafür wurden die Triebwerke erneut inspiziert und für eine Lagerung auf unbestimmte Zeit vorbereitet. Die ursprünglichen ICBM waren für eine maximale Bereitschaftsdauer von 3-5 Jahren ausgelegt. Zuerst startete die USAF die Atlas F und ab 1980 die Atlas E. Die letzte Atlas startete 1995 – mehr als 30 Jahre nach ihrer Ausmusterung.

Insgesamt fanden statt:

• 18 Atlas E Forschungs- und Entwicklungsflüge

• 10 Atlas F Forschungs- und Entwicklungsflüge

• 138 Erprobungsflüge als Interkontinentalrakete (E und F)

• 45 Flüge als Satellitenträger (E und F)

Auf 90 stationierte Raketen kamen also 223 Testflüge. Ein ähnliches Missverhältnis zwischen Erprobung und Produktion gibt es auch bei anderen frühen Trägern, wie der Jupiter, Thor und der Titan 1. Das gleiche gilt auch für das Verhältnis suborbitaler und orbitaler Flüge. Erst Ende der achtziger Jahre übertrafen orbitale die Anzahl der ballistischen Flüge.

Die Atlas wurde als Trägerrakete mit einem Sender ausgestattet, der mit 229,9 MHz insgesamt 118 Messwerte der Rakete zum Boden sandte. Sie erhielt auch die Radiolenkung der Atlas D, da dies für einen Satellitenträger einfacher war als ein komplexes und fehleranfälliges Inertiallenksystem. Eine weitere Verbesserung war ein Druckmesser, der den Druckabfall in den Sauerstoff- und Kerosinleitungen maß und dadurch zum richtigen Zeitpunkt den Brennschluss auslöste ohne größere Treibstoffreste zu hinterlassen.

Für Satellitenmissionen wurde die Atlas in der Regel mit einer kleinen Feststoffoberstufe ausgestattet. Sie beförderte vor allem Wettersatelliten in polare Bahnen. Die maximale Nutzlast variierte abhängig von der verwendeten Oberstufe. Die Atlas wurde dabei wie eine Interkontinentalrakete gestartet und im Apogäum der Aufstiegsbahn wurde das Triebwerk der Oberstufe gezündet.

Die Atlas E und F waren sehr preiswerte Träger. Die Gesamtkosten eines Starts betrugen 15 Millionen Dollar, dreimal weniger als bei ihrer Nachfolgerin Titan 2. Jede Atlas sparte rund 20 Millionen Dollar ein. Trotzdem wurden Anfang der siebziger Jahre 35 Raketen verschrottet, da die Luftwaffe annahm, das Space Shuttle würde alles noch preiswerter machen. Mit einem Bulldozer wurden die Trägerraketen platt gewalzt, um 3.000 Dollar pro Exemplar und Jahr an Unterhaltskosten einzusparen. Für dieses „voraussichtliche Handeln“ bekam der verantwortliche Air Force Offizier Col. Poor eine Auszeichnung. Dies war damals auch die offizielle Politik: Der Start von ehemaligen ICBM galt als politisch inkorrekt. Wären die Atlas nicht zerstört worden, so wäre sicherlich nicht die Titan II zum Satellitenträger umgerüstet worden. Sie transportierten die Nutzlasten, die vorher mit den Atlas E gestartet wurden. Die Starts fanden vom Pad SLC 3 in Vandenberg aus statt, wo es zwei Startrampen für die Atlas gab.

Eingesetzte Oberstufen

Die Atlas setzte zahlreiche feste Oberstufen ein. Dabei wurden zuerst verfügbare Oberstufen anderer Träger, wie der Scout und Delta, eingesetzt. Die Wahl orientierte sich am Gewicht der Nutzlast und dem Orbit, der erreicht werden sollte. Dabei wurden sogar, wenn es nötig war, zwei identische Stufen hintereinander gezündet.

Später setzten die meisten Nutzlasten einen integrierten Antrieb ein, vergleichbar den Apogäumsmotoren von geostationären Satelliten. Auch hier wurden Standardmotoren der STAR-Serie von Thiokol eingesetzt. (STAR: Spherical Thiocol Apogee Rocket, die Zahl gibt den Durchmesser der kugelförmigen Brennkammer in Zoll an).

Die ersten vier Starts fanden mit der FW-4s Oberstufe statt. Diese als „Altair 3“ bekannte Oberstufe wurde auch in der Delta D,E und L und Scout B eingesetzt. Die Nutzlasten wurden von einer einheitlichen Nutzlastverkleidung von 2,13 m Durchmesser und 4,94 m Länge umhüllt. Sie saß auf einem für die OV-Wiedereintrittsversuche entwickelten Adapter, der zwischen dem Durchmesser der Nutzlastverkleidung und der Atlas vermittelte. In diesem 2,78 m langen Adapter befand sich auch die Oberstufe. Die Atlas war in diesem Falle 27,30 m lang. Die OV1-Nutzlasten waren eigentlich Sekundärnutzlasten, die durch die Altair Oberstufe in einen Orbit gelangten, während die primäre Mission der Atlas nur eine ballistische Bahn umfasste.

Für den fünften Start wurde die Burner II Oberstufe eingesetzt, diese Stufe stammte ebenfalls aus dem Delta-Programm. Der Antrieb nutzte den Star 37B-Motor. Sie wurde auch auf der Delta J und M eingesetzt. Die Burner II war dreiachsenstabilisiert und setzte dazu die Wasserstoffperoxid- und Stickstoffdruckgas-Triebwerke der Scout ein. Mit Ersteren wurde die Ausrichtung um die Nick- und Gierachse und mit Letzteren wurde die um die Rollachse kontrolliert. Dieser Start, der einen RADCAT-Satelliten transportieren sollte, schlug fehl. Vier Jahre später wurde der zweite RADCAT-Satellit mit der Burner 2A-Oberstufe gestartet. Die Burner 2A-Oberstufe setzte zusätzlich zum Star 37B-Antrieb (die Burner II Oberstufe) noch einen Star 26B-Motor als dritte Stufe ein.

Verwendet wurde eine angepasste Version der Atlas Agena-Nutzlastverkleidung von 1,65 m Durchmesser und 7,26 m Länge. In dieser Version war die Atlas F 28,90 m lang und hatte eine Nutzlast von 834 kg in einen 700 km hohen sonnensynchronen Orbit mit einer Inklination von 99,7 Grad.

Für den Start des ersten Navstar-Satelliten der ersten Generation wurde das Payload Transfer System (PTS) entwickelt. Die erste Stufe setzte den Antrieb TE-M-364-4 ein, der ursprünglich für die Surveyor-Mondlandesonde entwickelt wurde. Beim ersten Start wurde dieser durch einen zweiten Feststoffantrieb, einen Star 24-Motor, ergänzt. Das PTS zündete 20 s nach Ausbrennen des Atlas-Boosters. Vor der Zündung wurde ein Heißgassystem aktiviert, welches die Oberstufe und die Nutzlast in eine Drallstabilisierung versetzte. Dafür gab es vier Gasflaschen und 0,3 s nach der Zündung wurde es abgeworfen. 256 s nach Brennschluss wurde die Oberstufe abgetrennt. Bei diesem Bahnregime wurde ein 300 kg schwerer Navstar-Satellit in einem 193 × 13.900 km hohen und um 12,5 Grad geneigten Orbit abgesetzt. Eingesetzt wurde eine 7,40 m lange Nutzlastverkleidung.

Die folgenden Navstar-Satelliten waren mit 440 kg deutlich schwerer. Hier wurde eine Variation des PTS eingesetzt, das als SVS (Stage Vehicle System) oder auch als SGS Block I bezeichnet wurde. Das SVS bestand aus zwei hintereinandergeschalteten TE-M-364-4 Antrieben, der auch in der Star 37E Stufe eingesetzt wurde. Vor der Zündung des ersten wurde es mit dem Gassystem des PTS (nun mit sechs anstatt vier Gasflaschen) in Drehung versetzt. 17 s nach Abtrennung von der Atlas zündete die erste Star 37E-Stufe und beschleunigte die Nutzlast um 1.100 m/s. 38 s nach dem Ausbrennen wurde die erste Stufe abgetrennt und weitere 17 s später die zweite, identische, gezündet, welche die Nutzlast um weitere 2.140 m/s beschleunigte. 255,6 s nach Brennschluss wurde auch diese abgetrennt. Nach 50 Stunden im Transferorbit (4 Umläufe) zündete der integrierte Star 27-Antrieb im Navstar, der die Bahn zirkularisierte. Die ersten sechs Starts fanden noch auf der Atlas F statt, die letzten beiden auf den Atlas E.

Die folgenden vier operationellen Navigationssatelliten wurden dann mit einer weiteren Oberstufe gestartet. McDonnell-Douglas hatte für den Start von Satelliten der Delta-Klasse den Star 48-Antrieb entwickelt, der auch auf der Delta 3920 eingesetzt wurde. Auch dieser wurde in doppelter Ausführung eingesetzt. Diese Oberstufe wurde als SGS Block II bezeichnet. Nach Abtrennung von der Atlas wurden beide Oberstufen mit der Nutzlast in eine rasche Rotation von 95 U/min versetzt. 20 s später zündete die erste von beiden Stufen. Nach dem Ausbrennen erreichte die Nutzlast einen 550 × 21.000 km hohen Orbit mit einer Neigung von 63 Grad. Der Einsatz verzögerte sich, nachdem die gleiche Oberstufe zweimal bei Space Shuttle-Flügen versagte und dies auf einen Fabrikationsfehler in der Düse zurückgeführt werden konnte.

Für den Start der Whitecloud-Satelliten der Navy und anderer militärischen Wettersatelliten wurde eine im Satellit integrierte Oberstufe genutzt. Bei den Wettersatelliten war es die ISS (Integrated Spacecraft System), ein TE-M-364-15 Antrieb (derselbe, wie in der Star 37S-Stufe), bei den Whitecloud-Satelliten wird ein ähnlicher Antrieb vermutet, der als MSD bezeichnet wird. Da die Technik dieser Satelliten jedoch heute noch der Geheimhaltung unterliegt, sind die Details leider nicht bekannt.

Die Whitecloud-Satelliten bestimmten die Position und Geschwindigkeit von russischen Schiffen, indem ein Hauptsatellit Radarsignale aussandte und mehrere Subsatelliten die reflektierten Signale auffingen und über Interferometrie, Position und Geschwindigkeit der Subsatelliten dann die gewünschten Daten gewonnen wurden. Die Subsatelliten entfernten sich dazu bis zu 43 km vom Hauptsatelliten. Mehrere dieser Systeme bilden das Navy Ocean Surveillance System (NOSS). Jeder Satellit befindet sich in einem 1.100 km hohen kreisförmigen Orbit. Die ersten vier wurden mit Atlas gestartet. Die folgenden mit der Atlas H und die letzten mit der Titan II.

Mit einem integrierten Antrieb auf Basis des Star 37E wurden mit der Atlas auch zivile und militärische Wettersatelliten gestartet. Dabei wurde, anders als bei den meisten anderen Starts, die dreiachsenstabilisierte Version dieses Antriebs genutzt. Auf diese Satelliten entfielen die meisten Starts der Atlas mit festen Oberstufen.

Die letzte eingesetzte Oberstufe war das Orbit Insertion System (OIS). Es basierte auf dem Star 27-Antrieb, der als Apogäumsmotor der Navstar-Satelliten eingesetzt wurde. Diese wurde auch als „Atlas E Altair“ bezeichnet, da der Star 27-Antrieb auch in der Altair eingesetzt wurde.

Der kleinste auf der Atlas eingesetzte Antrieb war der Star 17A mit dem Feststoffmotor TE-M-521-5. Er wurde nur einmal eingesetzt, um den P72-2 Forschungssatelliten des Militärs zu starten. Die Atlas versagte jedoch bei diesem Start. Aufgabe des 4,27 m langen Satelliten war die Untersuchung der Atmosphäre mit fünf Experimenten.

Aufschlüsselung nach Version

• Gesamtgewicht beider Stufen. Sie werden nacheinander gezündet.

* Gesamtgewicht beider Stufen. Sie werden nacheinander gezündet.

Starts der Atlas E/F

Links:

Starts der Atlas Trägerrakete

Die Atlas

Die Atlas Centaur

Die Atlas III

Die Atlas V

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.

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