Mondraketen : Amerikanische und sowjetische Konstruktionen für den Mondflug

Citation preview

Rudolf Brock

Mondraketen Amerikanische und sowjetische Konstruktionen für den Mondflug

Rudolf Brock

Mondraketen

Amerikanische und sowjetische Konstruktionen für den Mondflug

Schwann

Wir danken für die Fotos : USIS (Umschlagbild, S.49, 50 unten); Douglas (S. 50 oben, 68 unten); Rocketdyne (S. 67, 68 oben, 101);

North American Aviation (S. 102,119) ; Sowjetische Botschaft (S. 120).

1. Auflage 1969 © Copyright 1969 by L. Schwann Verlag, Düsseldorf

Zeichnung S. 29 : NASA ; alle übrigen : Rudolf Brock Gesamtherstellung: Schwann, Düsseldorf

Inhalt

Vorwort............................................................................................................

7

Kapitel 1

Mondraketen Der Mond, das Ziel des Jahrhunderts - Mondsondenprojekt Far Side Trägerraketen der Mondserie Pioneer - Thor-Able - Atlas-Able Juno 2 - Die Pioneer-Mondflüge............................................................

8

Kapitel 2 Atlas-Agena B und D Entwicklung der Atlas-Rakete - Die Oberstufen Agena B und Agena DFlugprogramm Atlas-Agena..................................................................

15

Kapitel 3 Atlas-Centaur Entwicklung der Centaur- Die Oberstufe - Flugprogramm der Versuchs­ rakete AC-6 - AC-7/Survejior 2-Startplan - Tabelle der CentaurStarts .......................................................................................................

TI

Kapitel 4 Mondrakete Delta DSV-3E Entwicklung der Delta-Pakete - Beschreibung der DSV-3E - Flugbahn DSV-3E und Explorer 35....................................................................

40

Kapitel 5 Saturn 1 Entwicklung der Pakete Saturn 1 - Saturn S-1 Block 1 - Die Raketen SA-1 bis SA-4 - Saturn 1 Block 2 - Saturn S-4 - Saturn SA-5 — Startvorbereitungen und Flugplan SA-6 - Flugergebnisse SA-7 Countdown SA-8.....................................................................................

46

Kapitel 6 Saturn 1 B Trägerrakete Saturn 1B - Die erste Stufe S-1 B- Die Zweitstufe S-4 B Der Instrumententeil - Nutzlast AS-201 - Nutzlast AS-203 - Nutz­ last AS-205 - Flugprogramm AS-201 - Flugprogramm AS-203 Flugprogramm des ersten bemannten Apollo-Fluges AS-205 ...............

73

Kapitel 7 Die Großrakete Saturn 5 Entwicklung - Erste Stufe - Zweite Stufe - Dritte Stufe und Instru­ mententeil - Die 41 Raketenmotoren der Saturn 5 - Der Countdown Elugprogramm AS-501 (Apollo 4) - Rettung und Bergung der ApolloKapsel- Mondflug Apollo 8 -Tabelle der Saturn-Starts .......................

95

Kapitel 8

Sowjetische Mondraketen Die Raketenentwicklung in der Sowjetunion - Satellitenbasen - Die Trägerraketen Eunik, Euna und Soj/u% - Die sowjetische Mond­ umkreisung - Starttabellen der sowjetischen Mondraketen..................... 116 Größenvergleich der amerikanischen und sowjetischenMondraketen 136

Startübersicht der Mondraketen.................................................................. 138 Erläuterung der Fachbegriffe....................................................................... 141 Fachwörterverzeichnis Deutsch-Englisch ................................................ 150 Fachwörterverzeichnis Englisch-Deutsch ................................................ 151

Vorwort

Von allen Himmelskörpern in unserem Sonnensystem ist der Mond unser nächster Nachbar. Nur 384400 km ist er durchschnittlich von der Erde ent­ fernt; dies ist wenig im Vergleich zu den sonstigen interplanetaren Entfer­ nungen. Es ist jedoch viel, will man diese Entfernung mit einer Rakete überbrücken. Andererseits kann eine Rakete, die den Mond erreicht, auch die der Erde am nächsten liegenden Planeten erreichen. Es ist nur noch ein Flugdauer­ problem. Einmal auf einer interplanetaren Raumflugbahn, fliegt die Rakete antriebslos ihrem Zielplaneten entgegen. Die Raketen, die heute den Mond erreichen, helfen, morgen die Planeten zu erreichen.

7

Kapitel 1

Mondraketen Der Mond, das Ziel des Jahrhunderts — Mondsondenprojekt Far Side — Träger­ raketen der Mondserie Pioneer - Thor-Able - Atlas-Ahle - Juno 2 - Die PioneerMondflüge

Der Mond, das Ziel des Jahrhunderts

Seit Urzeiten spielt der Mond für die Menschen eine große Rolle. Im Volks­ glauben und in den Sagen nimmt er einen bedeutenden Platz ein. Viele Kulturen hatten den Mond in den Mittelpunkt ihrer Zeitrechnung gestellt; heute noch beruhen die Kalender der Juden und Mohammedaner auf dem Mondjahr. Seit Ausgang des 16. und Beginn des 17. Jahrhunderts wurde der Mond von vielen Wissenschaftlern mit immer besseren Fernrohren beobachtet und erforscht. Auf der der Erde zugewandten Seite konnten bis zu Beginn des Raumflugalters Einzelheiten von nur hundert Meter Ausdehnung erkannt werden. Die Oberflächenformationen des Mondes erhielten zum Teil phantasievolle Bezeichnungen wie „Meer der Heiterkeit“, „Nektarmeer“, „Wolkenmeer“, „Dampfendes Meer“ und so weiter. Die Bezeichnung „Meer“, die auf „Wasser“ hinweist, wurde für die relativ gleichmäßig aussehenden Flächen zwischen den Mondkratern gewählt. Heute wissen wir, daß es auf dem Mond kein Wasser in der bei uns üblichen Form gibt. Daher beruhen die Bezeichnungen Mare (Meer), Lacus (See), Sinus (Meerbusen) und Palus (Sumpf) eigentlich auf optischen Täuschungen. Mit Beginn des Weltraumfluges geriet auch die Mondforschung in ein neues Stadium. Sowohl im Westen als auch im Osten konzentrierte man sich auf die Monderkundung, die in der bemannten Landung und Rückkehr zur Erde ihren Höhepunkt finden soll. Die ersten Versuche, mit Raketen Mondsonden zu starten, unternahm die amerikanische Luftwaffe im Rahmen ihres Projektes Far Side (Mond­ rückseite). Ohne Vorschußlorbeeren wie beim Projekt Vanguard der US Navy versuchte die Air Force vom Eniwetok-Atoll im Pazifik aus, zwei Kilo schwere Sonden mindestens 6500 km tief in den Raum in Richtung Mond zu schießen, um Entwurfsdaten für die Mondsonde Pioneer zu er­ 8

halten. Die beiden ersten Starts fanden noch vor dem Start von Sputnik 1 statt, die letzten der sechs vor dem ersten der Vanguard-Se.de.. Im August 1958 wurde der erste Startversuch der Pioneer-Sene unternommen. Weil spezielle Mondraketen fehlten, konnten die Pioneer-Sonden ebenso wie die Far-Side-Sonden ihre eigentlichen Aufgaben nicht erfüllen. Es wurde allen Beteiligten klar, daß besondere Mondraketen gebaut werden mußten, sowohl für Hart- und Weichlandesonden als auch für Mondsatelliten. Die Entwicklung dieser Mondraketen ist das Thema dieses Buches. Über sowjetische Mondraketen kann naturgemäß nur das gesagt und gezeigt werden, was von den Sowjets auf Ausstellungen, in Bildern und im sowjeti­ schen Fernsehen veröffentlicht wurde; doch dürfte das Kapitel über die sowjetischen Mondraketen erstmals eine komplette Zusammenstellung des bis jetzt Bekannten sein. Obwohl die amerikanischen Raketen für Far Side und Pioneer keine Mond­ raketen im eigentlichen Sinn sind, sollen sie und ihre Nutzlasten doch ein­ führend kurz besprochen werden.

Mondsondenprojekt Far Side Zum Projekt Far Side gehören ein Ballon, eine Mehrstufenrakete und eine rund 2,3 kg schwere Nutzlast. Der Ballon dient als „Startplattform“, da er die startfertige Rakete erst 30 km hoch trägt, weil dort der Luftwiderstand viel geringer ist als am Boden und die Rakete daher weniger Energie zum Durchstoßen der Lufthülle braucht. Beim Start der Rakete wird der Ballon zerstört, da die senkrecht unter dem Ballon im Startgerüst hängende Rakete durch den Ballon hindurchgeschossen wird. Die Far-T/de-Rakete besteht aus zehn Einzelraketen. Die erste Stufe ist aus vier Feststoffraketen des Typs Thiokol-R^rw/7 XM19-E1 zusammen­ gesetzt. Jede dieser vier Raketen liefert 17 t Schub, zusammen also 68 t. Für die zweite Stufe wird eine einzelne Kecruit verwendet. Die Brenndauer jeder Stufe beträgt nur 1,56 sek. Die dritte Stufe besteht aus vier ^4rro»'-2-Raketen, die so gebündelt sind, daß eine weitere Arrow 2, die die vierte Stufe bildet, zwischen ihnen Platz hat. Die Schubkraft jeder Arrow 2 beträgt 1,03 t. Die Nutzlast, eine Ver­ suchsausführung der P7o»eer-Mondsonde, wird nach der 1,78 sek dauernden Brennzeit der vierten Stufe abgestoßen.

9

Die Ergebnisse der sechs Starts sind hier zusammengefaßt:

Ergebnisse Far Side

Start­ nummer

Start­ datum

Ergebnis

Fehlstart durch Versagen des Ballons

1

25. 9.1957

2

3.10.1957

Beim Start wurde der Meßwertsender (für die Daten­ übertragung) beschädigt. Erreichte Höhe nur 800 km

3

7.10.1957

Meßwertsender versagte; mehrere Raketen zündeten nicht. Erreichte Höhe 640 km

4

11.10.1957

Rakete explodierte bei der Zündung

5

20.10.1957

Meßwertsender versagte. Erreichte Flughöhe zwi­ schen 3200 und 6400 km

6

22.10.1957

Meßwertsender versagte. Erreichte Höhe 1600 km

Abgesehen davon, daß bei den vier erfolgreicheren Starts die Datenüber­ tragungsanlagen versagten, bewies Far Side, daß zur damaligen Zeit ge­ bündelte Feststoffraketen für Trägerzwecke ungeeignet waren.

Trägerraketen der Mondsondenserie Pioneer

Zu Beginn der Raumfahrt hatten alle drei amerikanischen Waffengattungen eigene Satellitenprojekte laufen, von denen eine die meiste Unterstützung erhielt, nämlich die Vanguard der US Navy. Die Marineleitung war der Auf­ fassung, nur ihr stände die Leitung der Raumfahrt zu. Diesen Standpunkt wußte sie in der Regierung durchzusetzen. Daher kam es auch, daß von den Parallelentwicklungen der Armee (Projekt Explorer) und der Luftwaffe (Projekt Far Side/Pioneer) kaum jemand etwas wußte. Als nach den kata­ strophalen Fehlschlägen der Vanguard - von 11 Starts verliefen nur 3 erfolg­ reich - eine spezielle Raumfahrtbehörde gegründet wurde (Juli 1958), wurden die Projekte Pioneer und Explorer von dieser Behörde, der in­ zwischen weltbekannten NASA, übernommen. Die für die Erforschung des mondnahen Raumes ausgelegten P/o»^r-Nutzlasten wurden von diversen Trägerraketentypen gestartet: Thor-Able 1, Thor-Able 4, Atlas-Able 4, Atlas-Able 5 und Juno 2. 10

Thor-Able 1 Diese Rakete ist der Vorläufer der später so erfolgreichen Delta. Die Able 1 hat vier Stufen, wobei die vierte Stufe im Satelliten sitzt, um diesen bei Er­ reichen der Mondnähe abzubremsen und in eine Mondumlaufbahn ein­ zuschwenken (siehe Explorer 35 im Kapitel Delta DSV-3 E). Das Start­ gewicht der Thor-Able 1 beträgt 50,8 t, die maximale Länge 26,85 m.

1. Stufe TZwr-Mittelstreckenrakete; Startschub 68 t; Treibstoff RP-1 und LOX.

2. Stufe Modifizierte Vaaguard-Zweitstufe; Startschub 3,4 t; Treibstoff WFNA (weißrauchende Salpetersäure) und UDMH (unsymmetrisches Dimethyl­ hydrazin). 3. Stufe Vanguard-Drittstufe; Schub 1,04 t; Treibstoff: fest. 4. Stufe Thiokol-Feststoffantrieb.

Thor-Able 4 Die Thor-Able 4 hat nur drei Stufen, von denen die zweite und dritte Stufe gegenüber der Able 1 verstärkt wurden. Die Able 4 hat ein Startgewicht von 47,6 t und eine Länge von 27,43 m.

1. Stufe T/wr-Mittelstreckenrakete; Startschub 68 t; Treibstoff: RP-1 und LOX. 2. Stufe Verbesserte Kz«g»ar