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Mit der Atlas III (früher Atlas IIAR) kommt der wichtigste Einschnitt in der Geschichte der Atlas, denn die Atlas-Grundstufe bekommt ein völlig neues Triebwerk. Bislang wurden die Triebwerke des Blocks MA nur modernisiert oder die Tanks verlängert. Die zugrunde liegende Technologie stammte jedoch aus den fünfziger Jahren des letzten Jahrhunderts.
Um die Atlas entscheidend zu verbilligen, ersetzte man die 3 Triebwerke der ersten Stufe durch eines der russischen Zenit. Dabei wird ein modifiziertes Triebwerk eingesetzt, bei der originalen Zenit speist ein Triebwerk des Typs RD-170 insgesamt 4 Brennkammern, bei der Atlas III das modifizierte RD-180 nur zwei Brennkammer. Ein Zentraltriebwerk entfällt, trotzdem ist die Leistung durch den höheren spezifischen Impuls und die leichtere Bauweise bei mehr Treibstoffzuladung ähnlich wie bei der Atlas 2AS. Bei gleicher Startmasse hat eine Atlas III eine um 10 % höhere Nutzlast als eine Atlas II.
Das Triebwerk RD-180 hat einen spezifischen Impuls von 3.050 m/s (Boden), deutlich mehr als die 2.589 m/s der Atlas II. Im Vakuum beträgt er sogar 3.312 m/s. Auch der Schub von 3.826-4.151 kN liegt deutlich über den 2.240 kN des Triebwerksblocks MA-5. Der Nominalschub liegt bei 3.859 kN. Das Triebwerk ist jedoch von 47-100 % Schub regelbar und hat in Tests auch 108% Schub erreicht. Mit 261 bar ist das RD-180 eines der Triebwerke mit dem höchsten Brennkammerdruck, die derzeit im Einsatz sind. Das Sauerstoff- zu Kerosinverhältnis beträgt 2,72 zu 1 und das Verhältnis Düsenhals zu Düsenmündung 36,4 zu 1. Es wiegt 5.480 kg. Die ersten Tests mit dem RD-180 fanden im Juli 1997 statt.
Die Anpassung des RD-170 Triebwerks kostete 300 Millionen USD. Der Schub des RD-180 ist so hoch, dass es bei der Atlas III nicht mit voller Leistung betrieben wird. Die Rakete startet mit 74 % Schub und wird langsam auf 92 % hochgefahren (um die aerodynamischen Verluste zu minimieren). Nach 3 Minuten im Flug wird es auf 65 % gedrosselt, wenn die maximale Belastung der Rakete erreicht ist und dann wieder auf 87 % hochgefahren. Bei der Abtrennung wird eine Beschleunigung von 5,5 g erreicht. Beim MA-5 Block mit seinem 270 kN liefernden Zentraltriebwerk betrug die Beschleunigung vor Brennschluss nur 1,0 - 1,35 g, je nach Nutzlast.
Das RD-180 ist eines der modernsten Triebwerke, welche mit der Kombination Kerosin und Sauerstoff arbeiten. In Russland wurde diese Technologie über Jahrzehnte weiter entwickelt, während man in den USA die Entwicklungsarbeit nach der Fertigstellung des F-1 Triebwerks Ende der sechziger Jahre weitgehend einstellte. So hat das RD-180 einen um 400 m/s höheren spezifischen Impuls und arbeitet wie das Space Shuttle-Triebwerk mit einem geschlossenen Kreislauf und sehr hohem Brennkammerdruck. Der Vertrag von Lockheed-Martin mit dem russischen Triebwerksbauer Energomasch umfasst die Lieferung von 101 Triebwerken für 1 Milliarden USD. Im Februar 2005 waren davon 23 geliefert und 8 eingesetzt worden. Damit die USA nicht von ausländischen Triebwerken abhängig sind (viele Atlas-Starts befördern auch militärische Nutzlasten) müssen so viele Triebwerke vorrätig sein, dass bei einem Lieferungsstopp ein Zeitraum von 4 Jahren überbrückt werden kann. Geplant ist eine Produktion in den USA, allerdings dürfte der Neuaufbau der Produktion in den USA die Triebwerke drastisch verteuern. Damit wäre die mit der Übernahme des RD-180 erzielte Kostenersparnis in Höhe von 20 % der Herstellungskosten weitgehend verloren.
Das Triebwerk wird während des Fluges so geregelt, dass die Vibrationen möglichst klein sind. Das Triebwerk startet mit 74 % des Nominalschubs, um nach 3 Minuten 92 % zu erreichen. Danach wird es auf 65 % herunter reguliert und vor Brennschluss wieder auf 87 % hoch gefahren. Bei der Atlas III wird nie 100 % erreicht, da der Schub mit 3.852 kN zu hoch für die nur 196 t schwere Atlas Stufe ist. Das RD-180 ist jedoch in einem weiten Schubbereich regelbar und kann bis auf 47 % des Nominalschubs herunter geregelt werden. Anders als bei der Atlas 1 und 2 hat nun die Atlas keinen eigenen Bordcomputer, sondern wird komplett von der Centaur aus gesteuert.
Die Tanks der Atlas wurden, trotz des wesentlich schubstärkeren Triebwerks, nur leicht um 3,05 m verlängert. Hier dürfte das Konzept der Versteifung durch den Tankdruck an die Grenze stoßen. Lockheed Martin gab bei der Vorstellung der Atlas V an, dass die neue selbsttragende Struktur der Atlas V etwa 85 Prozent der Probleme, die man mit der Atlas hatte, vermeidet.
Die Centaur der Atlas IIIA entspricht der bei der Atlas IIAS verwendeten, jedoch setzt Sie nur ein Triebwerk ein (SEC : Single Engine Centaur) und ist daher leichter als die der Atlas IIAS. Dies kommt der Nutzlast zugute. Der Erststart der IIIA erfolgte nach längeren Verzögerungen am 24.5.2000 (es gab zuerst keinen Kunden für den Erststart). Diese Version absolvierte nur 2 Starts.
 Atlas IIIA |
Atlas IIIAErststart: 24.5.2000, letzter Start 13.3.2003, nicht mehr im Einsatz Nutzlast: 4.037 kg in eine GTO Transferbahn Stufe 1: Atlas III Stufe 2: Centaur IIA Masse Stufenadapter (3,05 × 4,45 m): 465 kg |
Die Centaur hat bei der Atlas IIIA nur ein Triebwerk (SEC : Single Engine Centaur), bei der Atlas IIIB wahlweise ein (SEC) oder zwei Triebwerke (DEC, Double Engine Centaur) mit einem um 1,68 m verlängerten Tank. Sie führt damit 20.830 statt 16.930 kg Treibstoff mit.
Der Erststart der IIIB erfolgte erst 2002. Beide Modelle haben bis Ende 2002 jeweils ihren Jungfernflug absolviert. Die DEC Version der Atlas IIIB hat eine geringere GTO-Nutzlast, da natürlich das zweite Triebwerk der Centaur mit transportiert werden muss. Sie ist nötig für LEO Missionen, da die Nutzlast dann deutlich höher ist und die SEC Centaur über zu wenig Schub verfügt, um mit dieser schweren Nutzlast einen Orbit zu erreichen.
Die Atlas III war gedacht als Interimsversion zur Atlas V. Ursprünglich wurde diese Rakete entwickelt, um die Atlas 2AS zu ersetzen. Sie sollte preiswerter als diese sein, bei 10 Prozent höherer Nutzlast. Durch das EELV-Programm wurde auf Basis derselben Technologie jedoch die stärkere Atlas V entwickelt. Aus der Ablösung der Atlas 2AS wurde nun eine Zwischenlösung, bis die Atlas V einsatzbereit ist. Dadurch hat die Atlas III eine sehr kurze Einsatzgeschichte von nur 6 Flügen, da sich die Erstflüge auch um 2 Jahre verzögerten. Die Atlas III ist jedoch für Lockheed Martin sehr wichtig, da sie ein Bindeglied zwischen der alten Atlas-Technologie und der neuen Atlas V ist. Sie verwendet schon das neue Triebwerk RD-180, aber noch die Tanks der Atlas und in Form der Centaur DEC die Centaur der Atlas 2. Die Centaur SEC erprobt schon den Betrieb einer Centaur mit nur einem Triebwerk, jedoch noch bei Verwendung der alten Tanks.
Die Atlas V dagegen setzt zwar die Triebwerke der Atlas 3 ein, jedoch in einer neuen ersten Stufe und einer größeren Centaur mit 5 m Durchmesser. Durch Einschub der Atlas III konnte man den Entwicklungssprung geringer halten. Nach nur 6 Flügen wurde die Atlas III-Linie im Jahre 2005 eingestellt, da mittlerweile auch die Atlas V im Dienst steht.
Atlas IIIB |
Atlas IIIBErststart: 21.2.2002, letzter Start 3.2.2005, nicht mehr im Einsatz4 Starts, kein Fehlstart, Zuverlässigkeit: 100 % Nutzlast: 4.117 kg (SEC), bzw. 4.500 kg (DEC) in eine GTO-Transferbahn Stufe 1: Atlas III Stufe 2: Centaur II SEC Stufe 2: Centaur II DEC Masse Stufenadapter (3,05 × 4,45 m): 465 kg |
Die Atlas mit festen Oberstufen
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:
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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