Atlas (Familie) Atlas-Centaur

Atlas-Centaur war die amerikanische Einwegrakete, die entstand, indem man die Stufe Centaur, die erste Raketenstufe, die flüssigen Wasserstoff und flüssigen Sauerstoff verbrannte, auf eine von der Rakete SM-65D abgeleitete Atlas setzte. Convair, der Hersteller der Atlas, konstruierte die Centaur eigens für diesen Booster und gab ihr dieselbe druckstabilisierte Tankstruktur, wodurch sie sich auf der Atlas-Fertigungslinie bauen ließ. Wasserstoff bot hervorragende Leistung, musste aber kälter gehalten werden als flüssiger Sauerstoff, und seine geringe Dichte erforderte sehr große Tanks. Frühere Erfahrungen stammten aus dem geheimen Programm Suntan der Luftwaffe, dem Aufklärungsflugzeug Lockheed CL-400 Mitte der 1950er-Jahre, dessen Fortschritte Convair und andere für Raketenstufen übernahmen. Die Triebwerke der Centaur wurden von Pratt & Whitney im Rahmen eines gesonderten Regierungsvertrags gebaut.

Um eine so große Oberstufe zu tragen, bereitete Convair eine Sonderversion der Atlas D vor: einen Boosterabschnitt MA-5 mit doppelten Turbopumpen an jedem Triebwerk, einer verstärkten Struktur und verlängerten Tanks. Das Beharren darauf, Atlas-Komponenten zu modifizieren, statt neue zu entwerfen – aus Termin- und Budgetgründen und um die bestehende Fertigungslinie zu nutzen –, erschwerte die Entwicklung.

Das Projekt begann 1958 unter der Advanced Research Projects Agency (ARPA) und ging im Juli 1959 an die NASA über. Die Luftwaffe behielt die Gesamtaufsicht, weil sie die Centaur für ADVENT einsetzen wollte, ein Netz militärischer Kommunikationssatelliten, das nie über das Reißbrett hinauskam; die Centaur fand stattdessen rasch Arbeit bei den Sonden Mariner und Surveyor. Geldmangel streckte den Zeitplan: Der für Januar 1961 geplante Erstflug verzögerte sich um mehr als ein Jahr.

Die erste Rakete (Atlas 104D mit Centaur F-1) traf im Oktober 1961 in Cape Canaveral ein und wurde auf dem neuen LC-36A aufgerichtet, wo sie sieben Monate stand, während man Wasserstofflecks im Zwischenschott sowie Lenk- und Antriebsfehlern nachging. Sie hob am 8. Mai 1962 (laut Gunter's Space Page am 9.) ab, und 54 Sekunden später brach die Centaur auseinander und riss die Atlas mit: Eine Isolationsplatte hatte sich zu früh gelöst, der Wasserstoff überhitzte und der Tankdruck überstieg die Festigkeit der Struktur. Eine Untersuchung des Kongresses nannte die Leitung des Programms im Juni 1962 „schwach“, und Wernher von Braun schlug vor, sie durch eine Saturn I mit einer Agena-Stufe zu ersetzen. Die NASA verlegte die Centaur vom Marshall-Zentrum zum Lewis Research Center in Ohio, wo ein Team unter Abe Silverstein die Platten und andere Konstruktionsmängel behob. Im November 1962 regte Präsident Kennedy die Einstellung an, ließ sich aber überzeugen, dass die Erfahrung mit Wasserstofftriebwerken für Apollo entscheidend war, und die Centaur wurde zu einem Projekt mit hoher Priorität.

AC-2 flog am 27. November 1963, fünf Tage nach Kennedys Ermordung, und die überarbeitete Centaur arbeitete mit ihren an die Stufe geschraubten Isolationsplatten einwandfrei. AC-3 (30. Juni 1964) verlor die Kontrolle, nachdem der hydraulische Schwenkantrieb eines Triebwerks ausgefallen war. Bei AC-4 (11. Dezember 1964), die ein Massemodell des Surveyor trug, konnte die Centaur nicht neu zünden, weil ihre Absetzraketen zur Gewichtsersparnis verkleinert worden waren. AC-5 am 2. März 1965 war die erste Atlas-Centaur mit den leistungsgesteigerten Boostertriebwerken MA-5: Die Booster-Treibstoffvorventile öffneten nur teilweise, die Triebwerke schalteten nach 1,7 Sekunden ab, und die Rakete fiel auf den LC-36A zurück, in der bis dahin größten Explosion auf einer Startrampe, die Cape Canaveral gesehen hatte. Eine zweite Untersuchung des Kongresses beklagte, dass 600 Millionen Dollar ausgegeben worden seien, ohne viel vorzuweisen, doch die NASA argumentierte, dass kein anderes Unternehmen die Ballontanks der Centaur bauen könne. Mit dem in Eile in Betrieb genommenen LC-36B flog AC-6 am 11. August 1965 erfolgreich.

Die erste Stufe war zunächst eine modifizierte Atlas D, die LV-3C, die mit Centaur A, B, C und D flog und am 30. Mai 1966 Surveyor 1 startete. Ab AC-13 (Surveyor 5, 8. September 1967) wechselte die Rakete zum standardisierten Kern SLV-3C, ohne den für die Agena nötigen konisch verjüngten Vorderabschnitt. Alle sieben Surveyor-Sonden flogen auf der Atlas-Centaur, und die SLV-3C startete außerdem die Observatorien OAO 2 und OAO 3, die Satelliten ATS 4 und ATS 5, Mariner 6, 7 und 9 zum Mars – Mariner 8 ging 1971 verloren – und die ersten Intelsat-IV-Satelliten. Am 3. März 1972 schickte eine Version mit einer drallstabilisierten Feststoff-Dritte-Stufe Star-37E Pioneer 10 in Richtung Jupiter.

Die SLV-3D behielt dieselbe Atlas mit einer verbesserten Centaur, zunächst der D1A und dann der D1AR. Sie startete am 6. April 1973 Pioneer 11 in Richtung Jupiter und Saturn, am 3. November 1973 Mariner 10, die beiden Pioneer-Venus-Raumfahrzeuge von 1978, die Observatorien HEAO 1, 2 und 3, Satelliten Intelsat IV, IVA und V, die Serie Comstar und vier FLTSATCOM-Satelliten der Marine in die geosynchrone Transferbahn. Sie erlitt zwei bemerkenswerte Fehlschläge: AC-33 (20. Februar 1975), deren Lenkrechner zurückgesetzt wurde, als sich eine Leine bei der Boostertrennung nicht löste, und AC-43 (September 1977), zerstört durch einen Brand im Schubabschnitt, verursacht durch eine schlecht gelötete Leitung, die sechs Jahre am Meer gelagert worden war. Die letzte SLV-3D hob am 19. Mai 1983 mit einem Intelsat V ab.

Nach der Ausmusterung der Agena 1978 flog jede weitere Atlas mit einer Centaur, mit Ausnahme einiger überholter Raketen Atlas E/F. Die AC-Nummerierung setzte sich über Atlas G, I, II und III fort – Varianten mit eigenen Seiten – von AC-1 im Jahr 1962 bis AC-206 im Jahr 2005. Laut der englischen Wikipedia absolvierten Atlas-Centaur-Raketen mit einer Rocketdyne-Erststufe zwischen 1962 und 2004 167 Starts, als sie von der mit dem RD-180 angetriebenen Atlas V abgelöst wurden, die nicht Atlas-Centaur heißt und die AC-Serie nicht teilt.