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Die Thor-Delta-Rakete ist einzigartig im amerikanischen Weltraumprogramm. Keine andere Rakete hat so viele verschiedene Nutzlasten auf verschiedene Bahnen transportiert. Die Zuverlässigkeit der Delta ist über einen langen Zeitraum sehr hoch gewesen. Als das Arbeitspferd der NASA hat die Delta sehr viele Nutzlasten transportiert. Aber auch die Thor spielte in den sechziger Jahren eine wichtige Rolle in der militärischen Raumfahrt. Leider war die Nutzlast der Delta selten ausreichend, so dass es von keinem anderen amerikanischen Raketenmodell so viele Varianten gibt. Das macht es für den Autor dieses Aufsatzes sehr schwierig, eine Ordnung in die Historie zu bekommen. Ich habe mich bemüht, die Rakete umfassend zu beschreiben, dabei jedoch ähnliche Modelle zusammenzufassen. Die Aufstellung orientiert sich nach den einzelnen Entwicklungslinien und nicht nach der Historie. In diesem Bereich geht es um die Thor als Mittelstreckenrakete und militärische Trägerrakete. In drei weiteren Teilen wird die Geschichte der zivilen Thor-Version, der Delta, besprochen.
Im Jahre 1954 sah man auf sowjetischen Militärparaden die R-5, die mit einer Reichweite von 1.800 km von Ostdeutschland aus ganz Europa mit nuklearen Sprengköpfen angreifen konnte. In der Logik der damaligen Zeit erkannte man sofort eine "Lücke". Die Sowjetunion hatte eine Mittelstreckenrakete und man selbst nicht. Dass man die Sowjetunion mit der sich schon seit 1954 in der Entwicklung befindlichen Atlas würde angreifen können spielte keine Rolle, man wollte nun auch Mittelstreckenraketen bauen, die von England aus Moskau erreichen konnten. Die R-5, die später im Golfkrieg noch als "Scud" zum Einsatz kommen sollte, war für die Sowjets weniger eine strategische Waffe als viel mehr ein Schritt in der Raketenentwicklung von der A-4 hin zur Interkontinentalrakete.
Zuerst dachte man in den USA, dass man die Mittelstreckenrakete auch nicht bräuchte. Anstatt eine separate Mittelstreckenrakete zu entwickeln, wollte die Air Force die zweite Stufe der Titan 1 dafür verwenden. Deren Entwicklung war gerade beschlossen worden. Es zeigte sich aber, dass deren Reichweite mit maximal 1.200-1.300 km nicht ausreichte, um Russland zu erreichen.
1955 erfolgte der Auftrag, eine Mittelstreckenrakete zu bauen, die einen 2.700 kg schweren atomaren Sprengkopf über eine Distanz von 2.400 Kilometer transportieren konnte. Douglas entwarf die Thor-Rakete in der Rekordzeit von weniger als 13 Monaten nach Auftragseingang. Dies gelang, weil man möglichst viel aus dem Atlas-Programm verwendete, die Thor verwendete z.B. das Triebwerk der Atlas. Dadurch konnte die Rakete in so kurzer Zeit gefertigt werden. Auch die Konstruktion des Triebwerkblockes mit 2 Vernier-Triebwerken entspricht dem der Atlas. Anderes als diese verwendet die Thor aber selbsttragende Tanks. Die Thor wurde als Mittelstreckenrakete in England stationiert und erreichte eine Reichweite von 3.180 Kilometer mit einem 2 Megatonnen-Sprengkopf. Es fanden insgesamt 18 Forschungs- und Entwicklungsflüge sowie 28 Vorserien-Erprobungsflüge und 22 Trainingsabschüsse statt.
Die Thor war nicht die einzige Rakete, die entwickelt wurde. Wernher von Braun und das Army-Forschungszentrum in Huntsville entwickelten die Jupiter. Die Jupiter selbst war schon vor der Thor vorgeschlagen worden und Wernher von Braun hatte mit der Redstone schon eine Mittelstreckenrakete vorzuweisen. Leider war er bei der falschen Waffengattung: Raketen wurden nun von der Air Force gebaut und diese wollte keine Army-Rakete einsetzen. Wernher von Braun fand aber in der Navy einen Verbündeten. Diese überlegte, dass man eine Rakete genauso gut von Schiffen oder sogar von U-Booten aus abschießen könnte. Diese könnten näher an die Sowjetunion heran und man benötigte weniger Interkontinentalraketen. Zudem waren sie schwerer anzugreifen, da sie beweglich waren und die Sowjetunion würde zur Frühwarnung praktisch an allen Grenzen Radaranlagen stationieren müssen. Die Thor musste für die Air Force die Bedingung erfüllen, dass sie in den Laderaum einer C-124 passte, was einen geringen Durchmesser nach sich zog und die Rakete war dadurch länger als die Jupiter, die einen größeren Durchmesser hatte. Dadurch war sie aber kürzer und konnte von U-Booten aus abgefeuert werden. Für Schiffe war die Thor zu lang.
Später erlangte die Thor traurige Berühmtheit, als sie Anfang der sechziger Jahre nukleare Sprengköpfe in die Hochatmosphäre brachte, wo diese gezündet werden sollten. Nur ein einziger dieser Tests war erfolgreich, er legte jedoch die Stromversorgung von Hawaii und einige Satelliten lahm. Die Rakete war wie die Atlas nur kurze Zeit als militärische Rakete aktiv. Von 1958-1963 wurde die Rakete in England stationiert, danach war sie durch die Indienststellung der Atlas überflüssig geworden. Die ausgemusterten Thor fanden noch Verwendung im militärischen wie zivilen Weltraumprogramm, zudem wurden mit der Rakete noch Tests von Wiedereintrittsköpfen durchgeführt. Diese fanden von 1962 bis 1975 statt. Die Tabelle führt alle ballistischen Starts der Thor aus allen diesen Programmen auf. Der Triebwerksblock der Thor heißt DM-18, er machte im Laufe der Zeit einige Veränderungen durch, die als angehängte Buchstaben (A,B,C) ausgedrückt werden, damit einhergehend ändern sich auch die Startmassen leicht.
Die Thor selbst (ohne Oberstufen) war nicht fähig, einen Orbit zu erreichen, anders als die Titan oder Atlas, und wurde ohne Oberstufe daher nie als Trägerrakete eingesetzt. Sie wurde jedoch nach dem Ausmustern zum Test von Wiedereintrittsköpfen und technologischen Experimenten in 34 Flügen eingesetzt.
13 weitere Flüge erfolgten im Rahmen des Assets-Programms, einem Test eines Antisatelliten-Waffensystems vom 14.2.1964 bis zum 12.11.1968.
Das Triebwerk XLR-79 hat einen Bodenschub von 667 kN. Es ist das gleiche, welches auch die Atlas als Marschtriebwerke einsetzt. Erstmals bestand die Brennkammer aus 3.000 jeweils 14 mm großen verschweißten Röhrchen, die vom Kerosin als Kühlmittel durchflossen wurden. Vorher verwendete man doppelwandige Brennkammern. 2 kleinere Triebwerke des Typs LR-102 mit je 4,54 kN Schub dienten der Kontrolle der Rollbewegung. Ihre Düsen waren um 6 Grad zur Längsachse geneigt.
Die Bewegung um die Nick- und Gierachse wurde durch das Schwenken des Haupttriebwerks kontrolliert. Die Treibstofftanks waren noch in die Struktur eingebettet und bestanden aus zwei Halbschalen aus einer Aluminiumlegierung. Zwischen dem unteren Sauerstofftank mit einem Volumen von 28.600 l und dem oben liegenden Kerosintank mit einem Volumen von 18.200 l lag eine Zwischentanksektion von 2,44 m Durchmesser, die mit reinem Stickstoff gefüllt war und als Isolation fungierte. Diese breite Zwischentanksektion ist ungewöhnlich. Beide Tanks bestanden aus einer 6,35 mm dicken Aluminiumlegierung, die im inneren chemisch mit einer waffelartigen Struktur versehen wurde. An den Verbindungen zum Schubgerüst und den Böden war die Aluminiumlegierung noch verstärkt worden. Der Durchmesser der Thor beträgt 2,44 m an der Basis und nimmt nach oben auf 1,61 m ab. Die Gesamthöhe betrug 15,54 m, 13,41 m entfielen auf die Tanks.
Das Triebwerk saß in einem Schubgerüst, das einen 99 cm großen Zwischenraum für die Düse frei ließ. Drei im 120 Grad Abstand an der Zelle befestigte Träger verteilten die Schubkraft auf diese. Diese Träger nutzte man später zur Anbringung von 3 Castor-Boostern. Das Triebwerk war durch hydraulische Aktoren in 2 Richtungen schwenkbar. Zusammen mit den beiden Verniertriebwerken konnte man die Rakete um 34 Grad um die Gier- und um 45 Grad um die Nick- und Rollachse drehen.
Bis 1960 wurde die Thor in ihrer Bauweise stark vereinfacht. Das Triebwerk MB-3 wurde von 88 auf 12 Einzelteile reduziert, die Zellenstruktur um 535 kg erleichtert und um 1,8 m verkürzt. Bei Trägerraketen konnte man zudem auf die 180 kg schwere Steuerung verzichten.
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ThorMittelstreckenraketeProduktion: 160 Serienmodelle + 64 Entwicklungsmuster Erststart: 25.1.1957, letzter Start: 5.11.1975 18 Forschungsflüge (DM-18), 12 Fehlstarts Stufe 1: Thor DM-18 (A) |
Als 1957 der Sputnik startete, waren die USA darauf nicht vorbereitet. Man plante zwar einen eigenen Start, aber nun kam man unter Zeitdruck. Auf Sputnik 1 folgte bald der 1,3 t schwere Sputnik 3 mit Laika als erstem Hund im Weltraum. Schon 1958 folgten die ersten Starts zum Mond. Es kam nun dazu, dass die USA alles, was sie an Raketen hatten, schnell flugtauglich machten. Neben den zuerst eingesetzten Jupiter-C und Vanguard-Raketen, zwei kleineren Mittelstreckenraketen, folgte bald die Thor. Selbst die Atlas wurde mit Oberstufen versehen, obgleich sie noch in der Erprobung war.
Die Thor erlebte daher einige Jahre, in denen sie in zahlreichen Konfigurationen gestartet wurde. Zum einen gab es Veränderungen am Triebwerksblock der Thor. Das Design wurde vereinfacht und die Leistung gesteigert. Zum zweiten montierte man verschiedene Oberstufen auf die Rakete, alles was man gerade zur Verfügung hatte. Dies waren die Able (übernommen von der Vanguard-Rakete), die Ablestar (eine Fortentwicklung der Able) und die Agena-Oberstufe, die ursprünglich als Antrieb für eine Bombe entwickelt worden war, welche der B-58-Bomber tragen sollte. Die vierte Stufe dieser Serie wurde neu entwickelt und bekam den Namen Delta (nach dem vierten Buchstaben im griechischen Alphabet).
Es zeigte sich, dass mit dieser Oberstufe eine Trennung der Programme begann. Flogen mit der Thor Able und Ablestar sowohl zivile wie militärische Nutzlasten, so fand die Thor Agena ihren Einsatz bei militärischen Nutzlasten und die Thor Delta bei zivilen. Später verzichtete man auf den Namensvorsatz "Thor" bei der Thor Delta und nannte diese nur noch Delta, um den zivilen Charakter der Rakete zu betonen. Die Delta ist Bestandteil zweier anderer Aufsätze: Der Delta und der Delta ab der 1000er Serie. Damit wurde aus der Thor Delta eine zivile Rakete und aus der Thor Agena eine Trägerrakete für militärische Satelliten. Die anderen beiden Oberstufen Able und Ablestar wurden nicht weiter entwickelt.
Später ging man daran, die Produktion zu konsolidieren. Die NASA und das DoD wollten einen standardisierten Träger. Bei der NASA hießen diese SLV (Standard Launch Vehicle) mit einer Nummer (1 für die Scout, 2 für die Delta, 3 für die Atlas) und einem Buchstaben für die Weiterentwicklung. Ein ähnliches System gab es bei der Oberstufe, wie die Nummerierung Agena A,B und D zeigt.
Schon bald kam der Ruf nach einer Verwendung der Thor als Trägerrakete. 1958 standen den USA als Trägerraketen nur die Jupiter und Vanguard zur Verfügung, beide konnten nur sehr kleine Nutzlasten in den Orbit transportieren. Die Atlas als wesentlich größere Trägerrakete lag in der Entwicklung weit zurück. So kamen Überlegungen auf, die Thor als Trägerrakete zu benutzen. Um möglichst schnell über eine Trägerrakete zu verfügen, übernahm die NASA die zweite und dritte Stufe der Vanguard-Trägerrakete, die schon zur Verfügung standen. Die Air Force wollte mit dieser Trägerrakete primär die ersten Mondsonden starten, es wurde aber auch eine Rakete benötigt, welche die Geschwindigkeit einer Atlas erreichte, um das Material des Wiedereintrittskopfes der Atlas zu testen. Die Tests der Thor Able verliefen zuerst schlecht. Später konnte die Rakete einige Satelliten in den Orbit transportieren. Nach nur wenigen Flügen wurde jedoch die Rakete von anderen Modellen abgelöst. Alle orbitalen Flüge der Rakete waren zivile Nutzlasten, alle suborbitalen wurden vom Militär durchgeführt.
Die Thor Able war die erste Rakete, mit der man versuchte, Sonden zum Mond zu befördern, doch keiner der vier Starts gelang. Der Erfolg stellte sich erst mit den Starts der Jupiter C unter der Leitung von Wernher von Braun ein. Man unterscheidet mehrere Versionen:
Die Thor Able I ist eine dreistufige Version, mit den Oberstufen der Vanguard. Sechs Starts, davon drei suborbitale, fanden 1958 mit dieser Rakete statt. Alle drei orbitalen Starts galten den Mondsonden Pioneer 0-2.
Die Thor Able II ist zweistufig. Die Altair Oberstufe entfällt. Sie wurde achtmal von 1959-1960 gestartet. Davon waren nur zwei orbital, das waren die beiden letzten Starts, die den Satelliten Transit 1A und Tiros 1 galten.
Die Thor Able III wurde nur einmal am 7.8.1959 eingesetzt. Sie verwandte eine zusätzliche Stufe des Typs Atlantic 1KS420. Dieser Start beförderte den Satelliten Explorer 6 in eine exzentrische Erdumlaufbahn.
Auch die Thor Able IV wurde nur einmal eingesetzt, am 11.3.1960. Bei ihr wurde die dritte Stufe Altair durch eine neuere Version des Antriebs ersetzt. Er beförderte die Raumsonde Pioneer 5 auf eine Sonnenumlaufbahn.
Diese wenig systematische Vorgehensweise zeigt, dass man in den frühen Jahren der US-Raumfahrt alles startete, was nur die Chance hatte einen Orbit zu erreichen nur, um schneller als die UdSSR zu sein. Es gab insgesamt 16 Einsätze der Thor Able, davon waren jedoch 9 suborbital für Wiedereintrittstests.
Bei der Thor handelte es sich um normale Thor-Mittelstreckenraketen. Experimentell führte man Finnen an der Thor-Stufe zur besseren Stabilisierung ein. Diese wurden allerdings später nicht wieder verwendet. Charakteristisch war die dünne Spitze der Raketen, da die beiden Oberstufen nur noch 0,80 m Durchmesser haben, aber recht lang sind. Eine einheitliche Nutzlasthülle von 0,80 m Durchmesser umgab die Nutzlast und die oberen Stufen. Die Länge lag bei 30 m bei der Thor Able III und zwischen 27,20 und 27,80 m bei den anderen Versionen.
Das Typenblatt gibt die Daten der am häufigsten eingesetzten Version Thor Able I wieder.
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Nutzlast: |
Erste Stufe |
Zweite Stufe |
Dritte Stufe |
Vierte Stufe |
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Thor Able I |
39 kg (Mond) |
Thor DM 1812 |
Able |
Altair |
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Thor Able II |
114 kg (LEO) |
Thor DM 1812 |
Able |
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Thor Able III |
64 kg (250 x 42.000 km Bahn) |
Thor DM 1812 |
Able |
Altair |
Atlantic 1KS420 |
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Thor Able IV |
43 kg (Sonnenumlaufbahn) |
Thor DM 1812 |
Able |
Altair (verbessert) |
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Typenblatt Thor Able I |
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|---|---|---|---|
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Thor |
Able |
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Länge: |
18,42 m |
6,60 m |
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Durchmesser: |
2,44 m |
0,80 m |
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Startgewicht: |
49.340 kg |
2.268 kg |
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Trockengewicht: |
3.125 kg |
816 kg |
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Schub Meereshöhe: |
667 kN |
- |
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Schub Vakuum: |
758 kN |
33,345 kN |
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Triebwerke: |
1 x LR 69 |
1 x AJ10-101 |
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spezifischer Impuls |
2.415 m/s |
2.355 m/s |
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spezifischer Impuls |
2.766 m/s |
2.648 m/s |
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Brenndauer: |
165 s |
115 s |
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Treibstoff: |
LOX/Kerosin |
Salpetersäure/UDMH |
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Die Thor Ablestar war die erste Trägerrakete der USA, welche nicht einfach vorhandene Stufen neu kombinierte, sondern diese weiter entwickelte, um die Nutzlast zu erhöhen. Es handelte sich hierbei um die Able-Oberstufe. Die neue Stufe erhielt die Bezeichnung Ablestar. Als Fortentwicklung der Able-Oberstufe wurde das Triebwerk weiterverwendet. Die Treibstoffmasse wurde jedoch mehr als verdoppelt. Trotzdem sank die Leermasse von über 800 auf rund 600 kg. Dies war möglich geworden, weil die Ablestar einen Durchmesser von 1,4 statt 0,8 m hatte. Sie war dadurch kürzer und die recht massiven Tanks hatten ein viel besseres Voll-/Leermasseverhältnis. So hatte die Ablestar gegenüber der Able bei einem nur um 5 % erhöhten Startgewicht die doppelte Nutzlast. Zudem konnte die dritte Stufe entfallen, wodurch eine Fehlerquelle eliminiert werden konnte. Die Ablestar war auch die erste Stufe, die wiederzündbar war. Dadurch konnten mehrere Nutzlasten auf unterschiedliche Bahnen gebracht werden. Bis zu sechs Satelliten wurden von einer Thor Ablestar auf einmal gestartet. Erstmals war es auch möglich, ohne eine weitere Oberstufe hohe kreisförmige Bahnen zu erreichen.
Die Modifikationen an der Able konnten in nur 8 Monaten durchgeführt werden, was an der robusten Bauweise der Stufe lag: Die Tanks waren aus Edelstahl und auch die Brennkammer bestand aus diesem Material, versehen mit einem Ablativschutz. Nachteilig an der Thor Ablestar war vor allem die hohe Leermasse der zweiten Stufe. Bei einer Nutzlast von 250 kg besaß diese eine Leermasse von 590 kg, war also mehr als doppelt so schwer wie die Nutzlast. Daher hat man diese Entwicklungslinie nicht weiter verfolgt, zumal der Schub des Triebwerks AJ-10-104 von 35 kN es nicht zuließ, die Treibstofftanks nochmals zu verlängern. Das war die Kehrseite der einfachen Bauweise der Able-Stufe: Sie arbeitete mit einem niedrigen Brennkammerdruck und die Treibstoffe wurden durch den Tankdruck gefördert. Eine Schubsteigerung hätte daher einen höheren Tankdruck und damit schwerere Tanks erfordert. Als weiterer Punkt war die Rakete insgesamt nicht sehr zuverlässig, weniger als75 % der Starts klappten.
Mit dieser Rakete wurden Anfang der sechziger Jahre zahlreiche Nutzlasten transportiert. Vor allem handelte es sich um erste funktechnische Nutzlasten des Typs Transit und Courier. Daneben wurden auch einige militärische Nutzlasten gestartet. Es können auch zwei Subversionen unterschieden werden, die sich in einem moderneren Triebwerksblock der Thor und in einem leicht höheren Schub der zweiten Stufe unterscheiden (37,1 anstatt 34,1 kN Schub, 285 anstatt 296 s Brenndauer)
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Typenblatt Thor Ablestar |
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|---|---|---|---|
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Thor DM-21 |
Ablestar |
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Länge: |
19,19 m |
5,00 m |
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Durchmesser: |
2,44 m |
1,40 m |
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Startgewicht: |
48.354 kg |
4.470 kg |
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Trockengewicht: |
2.948 kg |
590 kg |
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Schub Meereshöhe: |
667 kN |
- |
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Schub Vakuum: |
785 kN |
37,1 kN |
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Triebwerke: |
1 x LR 79-1 |
1 x AJ10-104 |
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spezifischer Impuls |
2.453 m/s |
2.090 m/s |
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spezifischer Impuls |
2.795 m/s |
2.727 m/s |
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Brenndauer: |
163 s |
285 s |
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Treibstoff: |
LOX/Kerosin |
Salpetersäure/UDMH |
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Die nächste Oberstufe, die auf der Thor eingesetzt wurde, war die Agena. Die Agena wurde seit 1956 von Lockheed unter der Bezeichnung RM-81 für das Corona-Programm entwickelt. Diese Fotoaufklärungssatelliten bildeten dann auch über ein Jahrzehnt die wichtigste Nutzlast der Thor Agena. Obgleich die Agena-Oberstufe mit derselben Treibstoffkombination wie die Able oder Ablestar arbeitete und gleich groß war, war sie technisch weiterentwickelt. So hatte das Triebwerk den doppelten Schub und die Treibstoffförderung war von der Druckförderung auf die Turbopumpenförderung umgestellt worden. Dadurch waren die Tanks leichter, da nur ein geringer Tankdruck nötig war, um sie vor dem Kollabieren zu bewahren. Auch der spezifische Impuls lag höher als bei dem AJ-10 der Able. Das Triebwerk Bell 8048 war schwenkbar aufgehängt. Die Kontrolle um die Rollachse geschah mit Stickstoff-Druckgas, das in zwei Flaschen am Heck mitgeführt wurde. Es diente auch zur Druckbeaufschlagung der Tanks. Bei der Agena A waren noch Nutzlast und Oberstufe fest miteinander verbunden. Mit der Thor Agena wurden ausschließlich die ersten experimentellen Aufklärungssatelliten Discoverer I-XV (KH-1) gestartet.
Damit begann die Karriere der Thor als militärische Rakete. Die Discoverer-Satelliten sollten auch die zukünftige Hauptnutzlast werden. Bis zum Jahre 1960 führten die USA mit U-2-Flugzeugen in großen Höhen die Erkundung der Sowjetunion durch. Die Discoverer-Satelliten (die offizielle Tarnbezeichnung für die Satelliten des KH-1-Programmes) sollten eigentlich nur eine grobe Karte der UdSSR anfertigen, damit die U-2 mit ihren hochauflösenden Kameras die interessanten Gebiete genauer unter die Lupe nehmen konnten. Der Abschuss einer U-2 im Mai 1960 zeigte aber, dass diese nun durch ihre hohe Flughöhe nicht länger geschützt waren. Daher wurde die Entwicklung der Aufklärungssatelliten forciert und das U-2-Flugprogramm eingestellt.
Angegeben wurde in der Regel nur die Orbitalmasse, also die Summe von Satellit und Agena A-Oberstufe, da diese eine Einheit bildeten. Beim Start von Discoverer 1 ist bekannt, dass die Techniker an der Agena-A begannen, Teile der nicht tragenden Struktur zu entfernen um diese soweit zu erleichtern, damit sie den Satelliten überhaupt in einen Orbit transportieren konnte.
Von den 405 Minuten des Countdowns der Rakete entfielen die ersten 390 Minuten auf die Agena und nur die letzten 15 auf die Thor, die als noch unverändert übernommene Militärrakete darauf ausgelegt war, innerhalb von 15 Minuten zu starten.
Zwar wurde direkt nach Brennschluss der Thor die Agena-A von dieser getrennt, sie zündete jedoch erst nach 321 Sekunden, wenn sie auf dem Gipfelpunkt der ballistischen Aufstiegsbahn war. Nach 456 Sekunden sollte eine niedrige Umlaufbahn erreicht sein. Gesteuert wurde die Brennzeit der Agena-A durch einen Timer, der beim Abheben gestartet wurde. Es gab keine aktive Vermessung der Bahn sondern einen Brennschluss zu einem festgelegtem Zeitpunkt. So wurden elliptische Bahnen erreicht, bei Discoverer 1 z.B. eine mit einem erdnächsten Punkt von 159 km und einem erdfernsten von 952 km.
Alle 16 Starts fanden zwischen 1959 und 1960 statt, auch dies zeigt, wie wichtig dieses Programm war. Dabei gab es zahlreiche Rückschläge. Sieben der Satelliten erreichten keinen Orbit, dann gelang es lange Zeit nicht, die Kapsel mit dem Film zu bergen. Beim Transport des Films im Satelliten stellte sich heraus, dass er im Orbit versprödet war und den Transportmechanismus blockierte, so wechselte man das Trägermaterial des Films aus. Teilweise wurden auch Satelliten ganz ohne Filmausrüstung gestartet, nur um mehr Messsensoren einzubauen, um die Ursachen der Probleme aufzuspüren.
Von den 16 Satelliten gelang nur die Mission von Discoverer XIV. Trotzdem zeigte dieser Satellit das Potential der "Aufklärung aus dem Weltraum". Diese einzige Mission fotografierte ein Fünftel der Sowjetunion und brachte als wichtigste Erkenntnis, dass es die befürchtete "Raketenlücke" nicht gab – damals mutmaßten die USA, die Sowjetunion würde über viel mehr Interkontinentalraketen als die USA verfügen und könnten diese bei einem Erstschlag zerstören. Tatsächlich verfügten die USA schon damals über doppelt so viele Interkontinentalraketen wie die UdSSR. Sie waren auf die Propaganda von Chruschtschow, man würde "Raketen wie Zigarren am Fließband produzieren" hereingefallen.
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Typenblatt Thor Agena A |
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|---|---|---|---|
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Thor DM-21 |
Agena A |
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Länge: |
18,40 m |
4,73 m |
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Durchmesser: |
2,44 m |
1,52 m |
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Startgewicht: |
48.354 kg |
3.790 kg |
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Trockengewicht: |
2.948 kg |
885 kg |
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Schub Meereshöhe: |
667 kN |
- |
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Schub Vakuum: |
785 kN |
67,4 kN |
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Triebwerke: |
1 x LR 79-1 |
1 x Bell 8048 |
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spezifischer Impuls |
2.453 m/s |
- |
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spezifischer Impuls |
2.795 m/s |
2.707 m/s |
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Brenndauer: |
163 s |
120 s |
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Treibstoff: |
LOX/Kerosin |
Salpetersäure/UDMH |
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Der nächste Schritt in der Evolution der Agena war die B-Version. Gegenüber der A-Version waren die Brennstofftanks deutlich vergrößert worden, so dass doppelt so viel Treibstoff mitgeführt werden konnte. Man hatte zudem nun die Oberstufe von der Nutzlast getrennt. Die Verlängerung der Tanks war möglich, weil das Triebwerk der Agena A den doppelten Schub des Triebwerks der Able hatte, obgleich die Stufe nur 50 % schwerer war. Das neue Triebwerk Bell 8081 besaß einen noch etwas höheren Schub und nutzte den Treibstoff besser, weil es nun an den Betrieb im Vakuum angepasst war. Die Düse hatte ein Entspannungsverhältnis von 45 statt 10. Bis zu einem Entspannungsverhältnis von 13 wurde die Düse wie bei der Agena A regenerativ gekühlt. Die Verlängerung war dann geringeren Temperaturen ausgesetzt, so dass hier auf eine aktive Kühlung verzichtet werden konnte. Eine weitere Neuerung war die Fähigkeit der Agena zur Wiederzündung.
Auch die Thor wurde weiter verbessert. Neben Gewichtseinsparungen im Stufenadapter und einer verbesserten Steuerung konnte der Antrieb durch das Triebwerk MB3 Block II auf 755 kN Schub gesteigert werden. Dies erlaubte es auch, die schwere Stufe mitzuführen. Die Thor-Agena B war jedoch nur ein kurzer Zwischenschritt bis zur Verfügbarkeit der Agena D, die schließlich die meisten Starts dieser militärischen Rakete durchführen sollte. Jedoch wurden mit der Agena B auch einige zivile Nutzlasten gestartet. Auch hier stellten die ersten Aufklärungssatelliten des KH-2 und KH-3-Programms die wichtigsten Nutzlasten, die auch zu der hohen Startfrequenz führten. Außer diesen Satelliten gab es nur vier andere Nutzlasten: Drei experimentelle militärische Satelliten zur Abhörung des Funks (Ferret 1-3) und der erste kanadische Satellit Alouette, der am 29.9.1962 gestartet wurde.
In 2 Jahren fanden nicht weniger als 40 Starts dieses Typs statt, da jeder Aufklärungssatellit nur eine Lebensdauer von wenigen Tagen hatte. Danach wurde der fertig belichtete Film in eine Rückkehrkapsel transportiert und diese abgestoßen. Die höhere Nutzlast der Thor Agena B ließ den Einbau einer verbesserten Kamera, mehr Film und bei den KH-4-Satelliten, die zum Teil auch mit dieser Rakete gestartet wurden, auch einer zweiten Kapsel für die Filmrückführung zu.
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Typenblatt Thor Agena B |
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|---|---|---|---|
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Thor DM-19 |
Agena B |
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Länge: |
18,40 m |
7,10 m |
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Durchmesser: |
2,44 m |
1,52 m |
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Startgewicht: |
49.340 kg |
7.167 kg |
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Trockengewicht: |
3.175kg |
867 kg |
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Schub Meereshöhe: |
667 kN |
- |
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Schub Vakuum: |
785 kN |
71,2 kN |
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Triebwerke: |
1 x LR 79-3 |
1 x Bell 8081 |
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spezifischer Impuls |
2.453 m/s |
- |
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spezifischer Impuls |
2.795 m/s |
2.795 m/s |
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Brenndauer: |
150 s |
240 s |
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Treibstoff: |
LOX/Kerosin |
Salpetersäure/UDMH |
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Die D-Version der Agena-Oberstufe war die endgültige und später am häufigsten eingesetzte Version der Thor Agena. Gegenüber der B-Version waren nur geringe Änderungen im Lenksystem nötig. Das Triebwerk Bell 8096 war nochmals in der Leistung gesteigert worden, auch die Tanks wurden verlängert.
Die wesentlichste Änderung war eine Standardisierung der Agena. Aus verschiedenen Komponenten konnte maßgeschneidert die ausgewählt werden, die am besten für die Mission geeignet war:
Durch Übergang von Edelstahl auf Aluminium für die Tanks und den Einbau von Sümpfen, bei denen sich die Treibstoffe bis auf geringe Reste entnehmen ließen, wies die Agena D eine um rund 200 kg geringere Leermasse als die Agena B auf. Der Brennstofftank hatte ein Volumen von 2.149 l, der Salpetersäuretank 2.786 l. Beide Tanks waren durch einen gemeinsamen Zwischenboden getrennt. Am Ende jedes Tanks war vor der Tankleitung ein "Sumpf". Dieser Sumpf hatte beim UDMH-Tank 7 l Volumen und beim Salpetersäuretank 15.7 l. Eine weitere Verbesserung war die Erhöhung des Brennkammerdrucks von 10 auf 35 bar, wodurch der spezifische Impuls um rund 150 m/s anstieg.
Für die Nutzlast hatte die Agena D nun einen standardisierten Adapter: Die Agena A+B waren in der Regel fest mit dem Satelliten verbunden und wenn dies nicht der Fall war, musste ein eigener Adapter entwickelt werden. Wie die Bezeichnung "Agena D" andeutet, war auch eine Agena C geplant, welche nochmals die doppelte Treibstoffzuladung der Agena B aufgewiesen hätte. Ein Derivat dieser Stufe wurde auch als Oberstufe für den Space Shuttle vorgeschlagen, jedoch nie gebaut.
Mit der Agena D begann auch eine Standardisierung der bisherigen Thor-Raketen, die bisher jeweils für die Oberstufe etwas anders modifiziert wurden und zudem 3 Triebwerksblöcke (DM-18, 19 und 21) verwendeten. Die Thor-Grundstufe lief nun unter der Bezeichnung DSV-2 oder SLV-2. Die Thor Agena D wurde daher auch als DSV-2 Agena D (SLV-2 Agena D) bezeichnet. Man hatte nun auch wieder die 3 Finnen zur besseren Stabilisierung der Rakete beim aerodynamischen Aufstieg eingebaut.
Auch diese Rakete beförderte neun Satelliten der KH-4-Programms und den letzten Argon-Satelliten, daneben aber auch andere militärische Satelliten. Sehr bald waren diese jedoch auch für die Thor Agena D zu schwer und als nächsten Entwicklungsschritt begann man, den Startschub durch angebaute Booster zu steigern.
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Typenblatt Thor Agena D |
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|---|---|---|---|
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Thor DM-19 |
Agena D |
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Länge: |
18,40 m |
6,73 m |
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Durchmesser: |
2,44 m |
1,52 m |
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Startgewicht: |
49.340 kg |
6.821 kg |
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Trockengewicht: |
3.175 kg |
673 kg |
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Schub Meereshöhe: |
755 kN |
- |
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Schub Vakuum: |
785 kN |
71,2 kN |
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Triebwerke: |
1 x LR 79-3 |
1 x Bell 8096 |
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spezifischer Impuls |
2.453 m/s |
- |
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spezifischer Impuls |
2.795 m/s |
2.943 m/s |
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Brenndauer: |
150 s |
265 s |
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Treibstoff: |
LOX/Kerosin |
Salpetersäure/UDMH |
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Der nächster Schritt in der Fortentwicklung der Thor war die Hinzufügung von drei zusätzlichen Feststoff-Boostern des Typs Castor. Diese wurden mit der Zentralstufe gezündet und erhöhten den Startschub beträchtlich. Die neue Rakete lief auch unter der Bezeichnung "DSV-2A Agena B" beziehungsweise SLV-2A Agena B. Auch damit wurden vorrangig militärische Aufklärungssatelliten des Keyhole-Programms gestartet. Da die 3 Starts nach dem Erstflug der stärkeren TAT Agena D stattfanden, liegt die Vermutung nahe, dass man mit dieser Rakete nur noch die letzen 3 verbliebenen Agena B-Oberstufen starten wollte.
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Thrust Augumated Thor Agena BErststart: 29.6.1963, letzter Start: 15.6.1966Starts: 3, Fehlstarts: 0 (100 % Zuverlässigkeit) Nutzlast: 400 kg für einen 1.000 km hohen Orbit mit 100° Inklination Stufe 0: 3 × Castor 1 |
Stufe 1: Thor DM-21 1 Triebwerk MB-3-3, 755 kN Schub Startmasse: 49,44 t, Leermasse: 3,175 t Durchmesser: 2,44 m, Höhe: 18,4 m spezifischer Impuls: 2.845 m/s (Vakuum) spezifischer Impuls: 2.511 m/s (Meereshöhe) Brennzeit: 150 sec. Treibstoff: Kerosin/Sauerstoff Stufe 2: Agena B |
Wesentlich häufiger als mit der Agena B wurde die TAT Agena D (TAT: Thrust Augumated Thor) gestartet, die Thor und die Booster blieben dabei unverändert. Lediglich die D-Version der Agena wurde anstatt der A- oder B-Version eingesetzt. Diese Stufe wurde auf Atlas-Raketen bis 1978 und auf Titan-Raketen bis 1985 eingesetzt. Hauptnutzlast blieben die Satelliten des KH-4A-Programms. Als dieses eingestellt wurde und die KH-4B-Satelliten durch die leistungsfähigeren KH-7 ersetzt wurden, lief die Nutzung der TAT Agena D aus, da diese zu schwer für eine Thor waren und nun mit der Atlas gestartet wurden.
Die TAT Agena D bekam ihre Bezeichnung von drei Castor I-Boostern als Starthilfe. Der Nutzen dieser Zusatzbooster lag in ihrem hohen Schub, den sie über 27 Sekunden entwickelten. Die bisherige Thor Agena D hatte einen Startschub von 755 kN bei einer Startmasse von maximal 57,5 t, beschleunigte also mit 13,1 m/s. Durch die 3 Castor 1-Booster stieg der Startschub auf 1.475 kN, also fast das doppelte, an, während die Startmasse nur auf 69,5 t anstieg. Die Rakete beschleunigte also mit 21,2 m/s und verließ so rasch die dichten Luftschichten. Dadurch sank zum einen der Verlust durch den Luftwiderstand während der Aufstiegsphase. Zum anderen konnte das Triebwerk der Thor länger im luftleeren Raum arbeiten und der mittlere spezifische Impuls lag so deutlich höher. Zusammen steigerte dies die Nutzlast um ein Drittel von 1.150 auf 1.500 kg.
Der Einsatz von Castor 1-Boostern war der erste von Feststoffboostern zur Startunterstützung weltweit. Die zivile Version der Delta, die Delta D, setzte diese erst 19 Monate nach der TAT Agena D, als diese schon 23 Starts absolviert hatte, ein. Die Starts der Satelliten des Keyhole-Programms machten eine enorm hohe Startfrequenz nötig, da jeder Satellit nur etwa eine Woche aktiv war. Alleine 1964 starteten 20 Keyhole-Satelliten in fast 2 wöchentlichem Rhythmus. Es gab bei 60 Starts nur 2 zivile Einsätze für den Satelliten Pageos und das geophysikalische Labor OGO 4.
Die offizielle Bezeichnung lehnte sich an die der TAT Agena B an und lautete "SLV-2A Agena D" oder "DLV-2A Agena D".
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Thrust Augumated Thor Agena DErststart: 28.2.1963, letzter Start: 17.1.1968Starts: 60, Fehlstarts: 4 (93,3 % Zuverlässigkeit) Nutzlast: 1.500 kg für einen niederen Orbit 600 kg in einen 1.000 km hohen sonnensynchronen Orbit Stufe 0: 3 × Castor 1 Stufe 1: Thor DM-21 Stufe 2: Agena D |
Durch den Startschub der 3 Castor-Booster war es möglich, die Treibstofftanks der Thor-Grundstufe zu verlängern, so dass die Thor nun annähernd 70 Tonnen wog. Die neue Thor erhielt nun die Bezeichnung "Long Tank Thor" (LTT), manchmal auch Thorad (für Thor Agena D) genannt. Bei einer Steigerung der Leermasse um nur 550 kg konnte die Startmasse um 21 t gesteigert werden, wodurch sich das Voll-/Leermasse Verhältnis erheblich verbesserte, die Rakete länger im Vakuum arbeitete und so der Treibstoff besser genutzt werden konnte. Die Thorad hatte einen 21,4 m langen Tank, also 4,3 m länger als beim normalen Modell. Dazu kam dann noch der 3,05 m lange Stufenadapter. Die Startmasse lag bei 91.625 kg.
Damit konnte die Thor erheblich größere Nutzlasten transportieren. Die alte Agena B-Oberstufe kam auf diesem Modell nun nicht mehr zum Einsatz. Zudem wurden nun die leistungsstärkeren Castor 2-Booster eingesetzt. Sie benutzten den Thiokol-Antrieb TX33-55 und die Düsen waren um 11 Grad zur Längsachse geneigt, so ging der Schubvektor durch den Masseschwerpunkt. Die Booster wurden durch ein elektrisches Signal gezündet, wenn das Haupttriebwerk vollen Schub erreichte. Nach dem Ausbrennen wurden die Booster leer noch etwa 30-60 Sekunden mitgeführt bis sie 65-102 Sekunden nach dem Start abgesprengt wurden. Sprengsätze drückten die ausgebrannten Booster mit 2,2 g von der Thor weg. Das Mitführen der ausgebrannten Booster hatte vor allem Sicherheitsgründe, denn sie sollten nicht über bewohntes Gelände niedergehen. Der Zeitpunkt hing von der Trajektorie ab. Bei polaren Orbits wurden die Booster später abgetrennt als beim Start in weniger geneigte Bahnen.
Die Castor 2 brannten nun 37 Sekunden lang. Die längere Brennzeit bewirkte, dass die Thor-Oberstufe zum Zeitpunkt des Abtrennens soviel Treibstoff verbrannt hatte, dass der Schub des MB-3 alleine ausreicht, die Rakete in die Umlaufbahn zu befördern. Mit dieser Rakete endeten die militärischen Versionen der Thor. Die Aufklärungssatelliten, die wichtigste Nutzlast, waren inzwischen zu schwer für die Thor geworden und wurden von der Atlas Agena und Titan 3B befördert. Die LTATT beförderte vor allem Satelliten des KH-4A-Programms.
Die offizielle Bezeichnung der Rakete lautete "SLV-2G Agena" oder "DLV-2G Agena".
Die Nutzlastverkleidung der LTTAT umfasste auch die Agena. Für die Nutzlast standen 1,65 m im zylindrischen Teil und 0,61 m in der kegelförmigen Sektion zur Verfügung. Sie wurde durch zwei Bänder zusammengehalten und normalerweise bei 266,7 Sekunden nach dem Start abgetrennt.
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Thrust Augumated Thor Agena DErststart: 9.8.1966, letzter Start: 25.5.1972Starts: 43, Fehlstarts 2 (95,2 % Zuverlässigkeit) Nutzlast: 2.000 kg für einen niederen Orbit 1.400 kg in einen polaren 184 km-Orbit Stufe 0: 3 × Castor 2 Stufe 1: Thor DM-21 |
Stufe 2: Agena D 1 Triebwerk Bell 8096 Startmasse: 6.821 kg Leermasse: 673 kg Schub: 71,2 kN spez. Impuls: 2.943 (Vakuum) Brennzeit: 265 sec. Durchmesser: 1,52 m Länge: 7,1 m Treibstoffe: Salpetersäure/UDMH Nutzlastverkleidung Höhe: 5,72 m Gewicht: 328 kg |
Die Thor mit festen Oberstufen
Die Delta in der Ziffernummerierung
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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