Mit der V-2 ins All

Vor einiger Zeit hat mir Michael K. diesen Link zur BBC geschickt, In ihm geht es um die Möglichkeit, dass man die A-4 (besser bekannt unter der Bezeichnung V-2) benutzen konnte um eine Person ins All zu schicken. Als Mittelstreckenrakete würde es nicht in den Orbit reichen, doch für einen suborbitalen Hüpfer in jedem Fall.

Bei Tests erreichten A-4 eine Höhe von 183 km, dabei ist unbekannt mit welcher Zuladung. Die meisten senkrechten Starts erreichten eine kleinere Gipfelhöhe. Die US-raketen z.B. maximal 165 km. Die meisten Starts erfolgten allerdings nicht senkrecht. Doch überliefert ist eine Endgeschwindigkeit von 1485 bis 1600 m/s.

Ich habe eine Simulation gemacht die den Luftwiderstand mit einbezieht. Bei einer Fläche von 2,14 m² und einem cw-Wert von 0,08 kommt man auf eine Brennschlusshöhe von 46,7 km und eine Gipfelhöhe von 211 km, nicht ganz passend zu den 300 km im Artikel. Das bei einer Nutzlastspitze von 975 kg Gewicht. Der ganze Trip dauert rund 468 s, nach 254 s ist die Gipfelhöhe erreicht.

Die organale A-4 hatte einen Sprengkopf von 785 kg Gewicht. So viel würde ein Passagier mit Ausrüstung nicht wiegen. Setzt man dafür 250 kg an, so kommt man auf fast 262 km Höhe und 520 s Flugzeit. Das ist noch höher als bei den Mercury Kapseln die zwar mit den leistungsfähigeren Redstone gestartet wurden, aber auch schwerer waren. Zudem starteten diese nicht senkrecht sondern in einer Kurve. Es liegt auf jeden Fall über den 100 km die man ansetzt als Kriterium das man im All gewesen ist. So hoch kommen Suborbitaltouristen heute nicht mehr.

Die Nutzlastspitze übersteht den Wiedereintritt das tut die ganze Rakete. Es dauerte einige Zeit bis man das gewährleistet hatte (zwischen erstem erfolgreichem Start der A-4 und dem Einsatz vergingen zwei Jahre).

Wie könnte das bemannte Unternehmen ablaufen? Meiner Ansicht nach gibt es zwei Möglichkeiten: Entweder man birgt die ganze Spitze (Kapsel) oder nur den Piloten. In beiden Fällen hätte man nach Brennschluss die Kapsel von der Rakete abgetrennt. Das ging damals schon ohne Probleme. Sprengbolzen an der Verbindung und einige Federn in der Rakete reichen dazu aus. Im ersten Fall hätte man einen Fallschirm an der Spitze der Kapsel ausgelöst, im zweiten müsste der Pilot aussteigen wie man das bei Wostok tat. Ich halte letzteres für gefährlicher und wenn man die Kapsel auf Wasser niedergehen kann für unnötig. Dort verhindert das Wasser eine zu harte Landung.

Die Spitze wird massiv gewesen sein, so wäre es am einfachsten sie auch luftdicht zu gestalten, sie würde dann einfach schwimmen. Bei einem geschätzten Innenvolumen von 0,3 m³ reicht die Luft für einige Stunden aus bevor der Kohlendioxydgehalt bedrohlich wird, selbst wenn sie hermetisch verschlossen ist zudem könnte der „Astronaut“ eine Sauerstoffmaske mit Sauerstoffflasche tragen. Eine A-4 konnte von einer erfahrenen Mannschaft in 12 Minuten auf den Start vorbereitet werden, länger als eine Stunde dürfte man nicht dazu brauchen, weil sonst zu viel Sauerstoff verdampft.

Stark wäre die Spitzenbeschleunigung gewesen – bei 200 kg Gewicht für Astronaut, Sitzplatz und sonstiges in der Spitze lag sie bei 87 m/s, fast 9 g, bedingt durch die kurze Betriebszeit von nur 63 s. Wird die Kapsel schwerer so wird es angenehmer. In der Anfangszeit der Raumfahrt wurden 6 g erreicht und von den Astronauten toleriert, nimmt man das als Maßstab so müsste die Zuladung allerdings 1,6 t betragen. Dann erreicht man keine sehr große Höhe mehr.

Mit Sicherheit braucht man so etwas wie einen Konturensitz. Viel Platz gibt es nicht An der Basis hat die Nutzlastspitze 96 cm Durchmesser, die Höhe beträgt 1,24 m. Man kann eine neue entwickeln, das taten die Amerikaner für ihre Atmosphärenuntersuchungen mit den erbeuteten V-2. Ein Fenster wäre nicht schlecht.

Doch wie riskant ist es? Die in Massen abgeschlossenen V-2 hatten eine schlechte Zuverlässigkeit, etwa 20% der auf London abgefeuerten gingen verloren, Das lag primär an Sabotage durch die Zwangsarbeiter. Die A-4 die für Erprobungen eingesetzt wurden und besonders gekennzeichnet wurden hatten geringere Fehlerquoten, vielleicht weil sie nicht sabotiert wurden, vielleicht weil man sie vor dem Start nochmals überprüfte. Hier waren es nur 4%. Auf einen ähnlichen Wert (3,5%) kamen die Sowjets die die A-5 nachbauten und als R-1 zuerst testeten und dann als Mittelstreckenrakete stationierten.

Bei den 73 von den US-Streitkräften gestarteten A-4 sah es schlechter aus 68% der Versuche wurden von der US-Army als erfolgreich eingestuft. Allerdings gab es in 71% auch Änderungen an der Rakete und 52% waren schwerer als vorgesehen. Dazu kommt das diese Zahl nichts aussagt ob die Rakete scheiterte oder das Experiment so glückten nicht alle Starts mit einer WAC Bumper die man als zweite Stufe auf die A-4 montierte – das lag aber nur an der Bumper die nicht zündete.

Nimmt man 4% als typisch für eine unveränderte A-4 so wäre das sogar ein toller Wert: 96% Zuverlässigkeit, damit wäre man als 1961/62 die ersten Starts stattfanden hoch zufrieden gewesen. Die Atlas die John Glenn ins All transportierte, scheitere vorher achtmal bei 18 Orbitalstarts. Die Gesamtbilanz aller 166 Starts die bis Ende 1961 stattfanden sieht auch nicht besser aus: Hier scheiterten 55 Starts. Beides sind Versagerquoten von 45%. Selbst wenn man nur das Jahr 1961 nimmt, also die frühen Fehlschläge weglässt so sind es immer noch 16 von 54 Starts, also fast 30%.

Doch was wäre gewesen wenn die Briten einen Astronauten ins all geschickt hätten? Das wäre nach dem Artikel schon 1951, zehn Jahre vor Gagarin möglich gewesen.  Vielleicht wäre die Geschichte anders verlaufen. Es hätte keinen Sputnikschock gegeben, vielleicht aber hätte das USA und UdSSR viel früher in die Raumfahrt gedrängt, wahrscheinlich gäbe es kein Mondprogramm als Antwort auf eine angebliche sowjetische Dominanz in der bemannten Raumfahrt und vielleicht wäre England auch eine Raumfahrtnation geblieben. Das Land zog sich Ende der sechziger Jahre zurück als man die Black Arrow einstellte. Seitdem gibt es keine Trägertechnologie, nur wenige wissenschaftliche Nutzlasten meist nur kommerzielle Satelliten. England hat sein Budget zwar in den letzten Jahren stetig auf 300 Millionen Pfund erhöht, verglichen mit Deutschland (2500 Millionen für ESA, nationales Programm und Luftfahrt-/Energieforschung die nun auch vom DLR durchgeführt werden) ist das doch bescheiden. offensichtlich will man in England nicht nur keine Flüchtlinge sondern auch keine Satelliten.

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