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Start der Mars-Aufklärungsorbiter jetzt sofort Atlas V 401-Rakete auf 12. August2005

Das Atlas V (manchmal als Atlas 5 geschrieben) ist ein kommerzieller Typ Startprogramm die unter anderem von den amerikanischRaumfahrtbehördeNASA und der US-Verteidigungsministerium. Der Atlas V wurde unter dem EELV-Programm des US-Luftwaffe entwickelt von Lockheed Martin und wurde auch von Lockheed Martin im Jahr 2006 gebaut und gestartet, bis die United Launch Alliance (ULA) gegründet wurde - ein Joint Venture, das die Raketenbau- und Startabteilung von Boeing und Lockheed Martin beherbergt. Der kommerzielle Verkauf von Atlas V-Starts blieb bis 2018 in den Händen von Lockheed Martin.^[1]

Diese gehören zu den Atlas-Raketen die gebaut werden von United Launch Alliance, ein Gemeinschaftsunternehmen von Boeing und Lockheed Martin. Der erste Start fand im August 2002 statt und es gab bis heute keine Startfehler. Am 8. August 2019 wurde zum 80. Mal ein Atlas V auf den Markt gebracht. Der Atlas V ist modular aufgebaut und in verschiedenen Konfigurationen erhältlich. Der Atlas V ist der Nachfolger des Atlas III, der bereits das gleiche Haupttriebwerk verwendet hat, aber kleiner war, damit er noch von der alten Atlas-Centaur-Startrampe verwendet werden konnte SLC-36 gestartet werden könnte. Der Atlas V benötigte einen größeren Startkomplex.

Konstruktion und Eigenschaften

Eine "500" Haube mit dem Mars Science Laboratory.

Eine "400" Haube mit LRO und LCROSS.

Die Atlas V ist eine zweistufige Rakete. Die erste Stufe ist 32,46 m hoch, hat einen Durchmesser von 3,81 m und hat ein Leergewicht von 21 Tonnen. Vollgetankt wiegt sie 286 Tonnen. Der Treibstoff ist RP-1, eine Flüssigkeit kerosinartig Kohlenwasserstoffgemisch, das mit flüssigem Sauerstoff ist verbrannt. Im Gegensatz zu früheren Atlas-Raketen sind die Panzer der ersten Stufe keine Ballonpanzer, sondern aus Aluminium mit Isogitterstruktur aufgebaut. Dadurch besitzen sie eine eigene Steifigkeit und müssen bei Transport und Lagerung nicht unter Druck gehalten werden. Die bronzeähnliche Farbe ist das Ergebnis des Anodisierungsprozesses, der das Aluminium vor Korrosion schützt. Der Motor ist ein Energomash RD-180 Raketentriebwerk, hergestellt in Russland. Der Motor hat einen Schub von 3.826 kN Im Erdgeschoss. Da die Kraftstofftanks des Atlas V größer sind als die des Atlas III, kann die Leistung des RD-180 maximal genutzt werden.

Um den Schub zu erhöhen, bis zu fünf Boosters auf der ersten Stufe, die beim Start jeweils zusätzlich 1.690 kN leisten. Die Booster sind 20 m lang und haben einen Durchmesser von 1,58 m. Die Booster können asymmetrisch um die erste Stufe herum angeordnet sein; Es ist auch möglich, die Rakete mit einem Booster zu starten. Dies ist möglich, weil die Düsen darauf ausgerichtet sind. Bis Mitte 2020 verwendete der Atlas V Booster des Typs Aerojet Rocketdyne AJ-60A. Ab September 2020 bringt ULA den Atlas V im Vorfeld der Einführung seines Nachfolgers auf den Markt. Vulkan ausrüsten mit Northrop Grumann-IS GEM 63. Eine stärkere Art von Boostern würde bedeuten, dass der gesamte Atlas V erneut untersucht werden müsste. Der GEM 63 ist daher so ausgelegt, dass er sich der Schubspezifikation des AJ-60A annähert. Dieser kostet allerdings nur etwas mehr als die Hälfte.^[2] Die Einführung des GEM 63 war bisher für Mitte 2019 geplant. Flug NRO-L-101 am 13. November 2020 war der erste Start mit dieser Art von Boostern. Neben geringeren Kosten ist der Umzug für ULA auch ein wichtiger Schritt zur Einführung des Vulcan (Nachfolger des Atlas V), der eine erweiterte Version des GEM 63 (GEM 63-XL) verwendet. Damit hat sich die GEM 63 Technologie bereits für den Einführungsflug bewährt.

Als oberste Stufe verwendet der Atlas V a Zentaur-III. Es stehen zwei Varianten zur Verfügung, ein Doppelmotor, der für die Beförderung schwerer Lasten in eine niedrige Umlaufbahn geeignet ist, und ein Einzelmotor, der für geostationäre Satelliten. Die Triebwerke sind vom Typ RL-10 von Aerojet Rocketdyne und liefern bis zu 99 kN Schub. Sie arbeiten mit Flüssigkeit Wasserstoff und flüssiger Sauerstoff. Die einmotorige Variante verwendet die RL-10 Die einmotorige Centaur (SEC, Single Engine Centaur) verwendet die RL10C-1-Variante. Die zweimotorige Variante (DEC, Dual Engine Centaur) verwendet die RL10A-4-2-Version, die kleinere Düsen hat, sodass zwei davon in die Zwischenstufe passen. Der zweimotorige Centaur war bisher nur auf der Atlas V zum Start von a Boeing Starliner eingesetzt.

Für die Nutzlast sind zwei Einhausungen möglich: die Baureihe „400“ mit einem Außendurchmesser von 4,2 Metern und einer Gesamtlänge von 12 bis 13,8 Metern sowie die Baureihe „500“ für sperrige Lasten mit einem Außendurchmesser von 5,4 Metern und a Gesamtlänge von 20,7 bis 26,5 Metern. Der 400er Nasenkegel wird oben auf dem Centaur montiert. Der 500er Nasenkonus wird an Zwischenstufe und Frachtadapter angebracht, um mehr Masse auf den Centaur zu bringen und die Kräfte der ersten Stufe (Schütteln, Beschleunigung, atmosphärischer Gegendruck) besser zu verteilen. Dies ist notwendig, da der Centaur aus einem Ballontank besteht, der in der ersten Flugphase keine ausreichende Steifigkeit besitzt, um die schwersten Lasten oder die höchste Beschleunigung zu tragen. Die Nasenkonen wurden bis 2020 im RuagSpace-Werk in Bremen, Deutschland, produziert. Um die Preise für Nasenkonusse zu senken, hat ULA am Standort Decatur, wo Ruag seine Produktionslinie für Nasenkonusse verlagert, Platz zur Verfügung gestellt. Dort werden auch Nasenkegel für Dritte produziert.

Im Jahr 2015 gab ULA-CEO Tory Bruno nun 6 Inhaber bekannt für Würfelsättigung auf dem Atlas V und seinem vorgesehenen Nachfolger, dem Vulcan, damit Universitäten von nun an Projekte als Sekundärfracht schicken können. Diese CubeSat-Halter werden an der Unterseite des Centaur um den Motor herum platziert.

Im Jahr 2018 bewies ULA während der Mission AFSPC-11, dass eine Atlas V (551-Konfiguration) eine Nutzlast direkt in den geostationären Orbit (GSO) bringen kann.

Herstellung, Integration und Markteinführung

Es gibt zwei Startrampen, von denen die Atlas-V-Raketen gestartet werden. SLC-41 auf der Cape Canaveral Air Force Station wird beim Start in die östliche Umlaufbahn verwendet. SLC-3E an Luftwaffenstützpunkt Vandenberg wird für Starts verwendet, um die Pole der Erde zu umkreisen und für retrograde Erdumlaufbahnen. Die Raketen werden von der Fabrik von Decateur Alabama mit dem Frachter von ULA verschifft Raketenschiff (bekannt bis September 2019) Delta Mariner) zu Häfen in der Nähe der Startplätze. Der Transport nach Vandenberg erfordert eine Fahrt durch den Panamakanal. Gelegentlich werden Atlas V-Treppen mit einem Antonov An-124

Bei Cape Canaveral AFS wird die Atlas V am Rande des Startkomplexes platziert SLC-41 vertikal auf einer mobilen Startrampe montiert und dann vom Einrichtung für vertikale Integration zum Startplatz gefahren. Bei Vandenberg AFB SLC-3E ist die Atlas V auf einer festen Plattform gebaut, über der ein beweglicher Hangar (Mobile Integrationsstruktur) ist plaziert. Dieser Hangar entfernt sich von der Plattform und befreit die Rakete.Die Treibstofftanks werden normalerweise einen Tag vor dem Start aufgefüllt. Der Flüssigsauerstoff wird in den Stunden vor dem Start aufgetankt. In der Countdown-Sequenz von Atlas V gibt es Zeiten, in denen der Countdown bei T-15:00 Minuten und T-4:00 Minuten stoppt. Aufgedeckte Probleme (zum Beispiel ein Kommunikationsfehler oder ein Sensorfehler) können dann nach Möglichkeit aus der Ferne behoben werden.

Konfigurationen

(Stand 30.07.2020)

Die Atlas V-Konfigurationen werden durch drei Nummern identifiziert:

• 1.: Durchmesser der den Bugkonus bildenden Nutzlasthülle (abgerundet, in Metern: 4 oder 5 oder ein N wenn kein Bugkonus)
• 2.: Zahl Boosters (0 bis 5)
• 3.: Anzahl der Oberstufenmotoren (1 oder 2)

Am 13. November 2020 wurde der 86. Atlas V gestartet.

Atlas V-HLV

Lange Zeit gab es ein Konzeptdesign für die Entwicklung eines Triple-Core Atlas V-HLV (Schwerlastfahrzeug). Wie der Delta IV Heavy und der Falcon Heavy hätte er zwei zusätzliche erste Stufen als seitliche Booster und könnte mehr als 29.000 kg in eine niedrige Erdumlaufbahn bringen. Allerdings gab es lange keine Nachfrage nach einer so schweren Rakete. ULA verfügte über das Wissen und die Technologie, um innerhalb von zwei Jahren nach einer Buchung einen ersten Atlas V-HLV zu entwickeln und auf den Markt zu bringen. Der HLV wurde 2015 endgültig eingestellt, da ULA vier Jahre später den Atlas V durch den Vulcan ersetzen würde und bereits den vergleichbaren Delta IV Heavy hatte. Letzteres ist viel teurer in der Herstellung, aber die Entwicklungskosten des Atlas V-HLV überwiegen nicht die für eine Handvoll Markteinführungen.

Atlas V N22

Vor dem Start Boeing Starliner die Atlas V N22 wird eingesetzt. Dies wurde besonders sicher gemacht, um bemannte Flüge zu starten. Anstelle eines Nasenkonus ist darauf eine Starliner-Kapsel montiert. Der Atlas V ist mit zwei Feststoffmotoren ausgestattet und der Centaur ist die zweimotorige Version. Der zweimotorige Centaur wurde zuvor noch nicht beim Atlas V verwendet, aber vor der Einführung des Atlas V waren alle Centaur mit zwei Motoren ausgestattet. Die Flugbahn eines Starliner-Starts ist viel weniger steil als ein normaler Atlas V-Start, so dass bei einem möglichen Problem ein kürzerer Rückfall auf die Erde erfolgt und der Starliner weniger Geschwindigkeit hat. Bei geringerer Geschwindigkeit ist der Starliner weniger Wiedereintrittswärme ausgesetzt und erfährt eine weniger aggressive Verzögerung. Starliner-Starts werden vom Atlas V aus betrachtet suborbitale Starts. Der Starliner ist knapp an der Orbitalgeschwindigkeit der Rakete vorbei. Der Starliner führt mit seinen eigenen Triebwerken die letzte Beschleunigung für die Erdumlaufbahn durch. Außerdem ist der Starliner die schwerste Nutzlast, die jemals von einer Atlas-Rakete gestartet wurde.

Missionen

Bekannte Sonden und Satelliten, die von einem Atlas V gestartet werden, umfassen:

• Mars-Aufklärungsorbiter, August 2005
• Neue Horizonte, Januar 2006 (Startgeschwindigkeitsrekord gehalten bis zum Start des Parker Solarsonde auf einen Delta IV Schwer im Jahr 2018)
• Mondaufklärer-Orbiter, 18. Juni 2009
• X-37B
  • OTV-1, 3. Dezember 2010
  • OTV-2, 16. Juni 2012
  • OTV-3, 17. Oktober 2014
  • OTV-4, 20. Mai 2015
  • OTV-6, 17. Mai 2020
• Juno-Raumsonde August 2011
• Mars Science Laboratory November 2011
• MUOS
  • MUOS 1, 24. Januar 2012
  • MUOS 2, 19. Juli 2013
  • MUOS 3, 20. Januar 2015
  • MUOS 4, 2. September 2015
  • MUOS 5, 24. Juni 2016
• MAVEN, 18. November 2013
• ISS-Versorgung
  • Cygnus OA-4, 6. Dezember 2015
  • Cygnus OA-6, 23. März 2016
  • Cygnus OA-7, 18. April 2017
• OSIRIS-REx, 8. September 2016
• Einblick, 5. Mai 2018
• Sonnenorbiter, 10. Februar 2020
• März 2020, 31. Juli 2020

Der Atlas V wird auch verwendet, um das bemannte Raumschiff anzutreiben Starliner mit welcher Boeing a Kommerzielle CrewVertrag zum Start von Atlas V wurde auch auf drei ISS-Versorgungsmissionen mit Orbitale ATK's Cygnus. Bisherige Linienflüge der Sierra Nevada Traumfänger-Fracht zum Vulkan ausgebucht.

Gebucht am 19. April 2021 Amazon.com neun Atlas V-Starts für ihr Satelliten-Internet-Netzwerk Projekt Kuiper.^[3] Das fällt auf, weil der Besitzer von Amazon mit seiner anderen Firma Blauer Ursprung auch ein Launcher selbst, der New Glenn in der Entwicklung und weil der Atlas V und noch nicht sein fast fertiger Nachfolger Vulkan wurde gebucht.^[4]

Anomalie

Obwohl der Atlas V alle Missionen erfolgreich gestartet hat, sind zwei bekannte Anomalien aufgetreten.

Das Scheitern des Starliner-Testflugs Buh-OFT am 20.12.2019 erfolgte erst nach dem Abkuppeln des Starliners und liegt somit nicht am Atlas V.

NRO L30, vorzeitiger SECO

Am 15. Juni 2007 startete ULA zwei Satelliten mit einem Atlas V für die Nationales Aufklärungsbüro. Der Motor der Centaur-Stufe schaltete jedoch vier Sekunden früher ab ("Second Stage Engine Cut Off", SECO) aufgrund von Kraftstoffmangel aufgrund von Kraftstoffverlust aufgrund eines undichten Ventils. Dadurch landeten die Satelliten auf einer niedrigeren Umlaufbahn. Die NRO erklärte die Mission jedoch für erfolgreich. ULA musste die nächste Atlas-V-Mission verschieben, um den gleichen Ventiltyp in dieser Rakete ersetzen zu können.

OA-6 vorzeitiger MECO

Bei Mission OA-6, wo am 23. März 2016 a Cygnus Cargo-Kapsel in die Umlaufbahn zur ISS gebracht wurde, fiel das Haupttriebwerk der Booster-Stufe knapp sechs Sekunden vor der geplanten Haupttriebwerksabschaltung (MECO) aus. Da die Atlas V aufgrund ihrer relativ geringen Nutzlast und der niedrigen Start- und Landebahn mehr Kapazität als benötigt hatte, konnte die Centaur-Falle die Mission erfolgreich abschließen, indem sie länger brannte. Die Fähigkeit des Atlas V, die Flugbahn während des Fluges neu zu berechnen, hat sich als einsatzsparende Technik bewährt. Der sogenannte "Deorbit Burn" (um zu verhindern, dass der Zentaur länger als nötig als Weltraumschrott herumschwebt) dauerte jedoch kürzer und führte dazu, dass der Centaur an einer anderen Stelle in der Atmosphäre brannte als geplant. Die Folge war jedoch, dass ULA eine Reihe geplanter Starts verschoben hat, bis die Ursache gefunden war. Als Ursache wurde nach Untersuchungen ein Problem im Brennstoffmischventil identifiziert, das dafür sorgt, dass Kerosin und Flüssigsauerstoff im richtigen Verhältnis gemischt werden. Der Atlas V sollte am 24. Juni 2016 wieder fliegen.^[5][6]

Politische und wirtschaftliche Lage

Als ULA 2006 durch den Zusammenschluss der Raketensparten Lockheed Martin und Boeing gegründet wurde, hatte ULA ein US-Monopol mit den Delta II-, das Delta IV- und die Atlas V-Startsysteme. Sowohl die NASA als auch die US-Luftwaffe verlangen, dass es mindestens zwei verschiedene Arten von Abschusssystemen auf dem Markt gibt, um bei Problemen mit einem Raketentyp einen Plan B zu haben. Aus diesem Grund bot und baute ULA weiterhin sowohl den Atlas V als auch den vergleichbaren, aber viel teureren Delta IV in der Leistung.

Seit 2010 Wettbewerber SpaceX das Falke 9Rakete zu einem viel niedrigeren Preis auf den Markt.

Aufgrund der veränderten politischen Beziehungen zwischen Amerika und Russland im Jahr 2014 hat ULA auch Probleme, russische Raketentriebwerke (die einem Handelsboykott unterliegen) sowohl für den Atlas V als auch für den Delta IV zu erhalten. Die ULA hat sich im US-Senat stark dafür eingesetzt, ausnahmsweise russische RD-180-Raketentriebwerke für militärische Missionen, insbesondere aber für politische Schwergewichte, zu kaufen John McCain weiterhin auf die Einhaltung dieses Boykotts drängen.

Sowohl aus wirtschaftlichen als auch aus politischen Gründen wurde 2015 beschlossen, die viel zu teuren Delta II und Delta IV (ohne Delta IV Heavy) so schnell wie möglich einzustellen und möglichst viele Delta-Missionen auf Atlas V zu übertragen. Es wurde auch beschlossen ab 2019 soll der Atlas V durch den neu zu entwickelnden ersetzt werden Vulkanische Rakete (früher bekannt als NGLS), die vollständig in Amerika hergestellt und teilweise wiederverwendbar sein muss. Der Erstflug des Vulkaniers hat sich nun um zwei Jahre verzögert und wird 2021 erwartet. ULA-CEO Tory Bruno geht davon aus, dass der letzte Atlas V zwischen 2022 und 2024 verfügbar sein wird.^[7]

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