22.04.2011 / Autor: Daniel Maurat Raumfahrt > Raketen

Thor

Zunächst eine der ersten amerikanischen Mittelstreckenraketen, wurde die Thor nach dem militärischen Ende ihrer Karierre schnell zu einer wichtigen Stütze des amerikanischen Weltraumprogramms und Vorfahre eine der erfolgreisten Raketen, der Delta. Hier alle Versionen der Thor.

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Entwicklung

USAF

Bild vergrößernEine Thor-Mittelstreckenrakete vor dem Testflug.
(Bild: USAF)
Die Thor ist ein Kind des Kalten Krieges: als Reaktion auf die sowjetische Aufrüstung in den 1950er Jahren begannen die USA damit, eine Reihe von Mittelstrecken- (IRBM) und Interkontinentalraketen (ICBM) zu entwickeln. Als Ergebnis aus diesen Entwicklungen kamen die Atlas und Titan als ICBMs und die Jupiter, die Redstone und auch die Thor als IRBMs.

Die Entwicklung der Thor selbst begann 1954, als das amerikanische Verteildigungsministerium, das DoD, eine Studie für eine ballistische Rakete mit einer Reichweite von bis zu 2.400 km herausgab. Kurz darauf gab es Geheimdienstberichte aus der UdSSR, wonach die Sowjetunion Interkontinentalraketen (wie die R7) entwickeln ließ, worauf die USA ihre Entwicklungen in Sachen Raketen beschleunigte. Im Dezember 1955 schließlich vergab das DoD einen Auftrag für die "Strategic Missile 75" an Douglas, wobei man auch auf Komponente von anderen Raketenprogrammen zurückgriff, um die Entwicklungszeit so kurz wie möglich zu halten. So stammte das Triebwerk der Jupiter und das Navigationssystem wurde zunächst für die Atlas entwickelt. Auch sind ihre Maße so gehalten, dass sie in eine C-124 Globemaster passt, da sie diese von den USA zu ihren Stützpunkte in Europa gebracht wurde.

Schon ein Jahr nach der Entwicklung der Thor stand sie 1956 auf der Startrampe und man begann mit den Testflügen. Nach anfänglichen Startkatastrophen liefen die Flüge ab September 1957 zumeist erfolgreich und schon 1958 wurden die ersten Thors in Großbritannien stationiert.

Die militärische Karierre dauerte aber nur bis 1962, als das DoD die Thor von ihren Stützpunkten in Europa zurückzog, da sie ständig nachbetankt werden musste und durch andere, leichter bereitzuhaltende Raketen ersetzt. Mit ihr wurden aber auch eine Reihe von Atombombentests durchgeführt, wobei man sie in Testgebiete im Pazifik schoss oder auch in den Weltraum, um so die nuklearen Sprengköpfe und ihren Effekt bei der Detonation zu beobachten.

Weg zum Satellitenträger

Schon kurz nach Indienststellung der Thor dachte man daran, die Rakete als Erststufe für einen Satellitenträger zu nutzen. Dafür plante man, die beiden Oberstufen der Vanguard auf die Thor zu setzen und damit einen kleinen Satelliten in den Orbit zu bringen. Diese Version wurde zunächst Thor A genannt, doch setzte sich langsam die Bezeichnung "Thor Able" (Able für A aus dem militärischen Funkalphabet) durch. Doch dachte man auch darüber nach, die Thor mit einer leistungsfähigeren Oberstufe auszurüsten. Diese fand man in der Agena, die auf einer Luft-Boden-Abstandswaffe beruhte. Mit der Thor Agena wurde die erste Generation von Spionagesatelliten vom Typ Keyhole (KH) 1-4 Corona gestartet.

NASA

Bild vergrößernEine Thor Albe mit dem Satelliten Transit 1A an Bord.
(Bild: NASA)
Thor Able

Die Thor Able ist der erste Träger, der auf der Thor-Mittelstreckenrakete aufbaut. Schon kurz nach dem Sputnik-Schock machte man sich an das Projekt, bei dem die Thor mit der Able-Zweitstufe der Vanguard vereint werden sollte. Die ersten Nutzlasten waren die ersten Sonden vom Typ Pioneer. Hier alle Versionen der Thor Able:

  • Die Thor Able ist eine zweistufige Rakete, die direkt die Able der Vanguard abstammte.
  • Die Thor Able I entsprach der Thor Able, nur wurde noch die Altair-Drittstufe ergänzt.
  • Die Thor Able II hatte ein verbessertes Triebwerk für die Able.
  • Die Thor Able II M1 entsprach der Thor Able II, hatte aber zusätzlich noch eine Altair-Drittstufe
  • Die Thor Able III entsprach der Thor Able II M1, hatte aber ein noch weiter entwickeltes Zweitstufen-Triebwerk.
  • Die Thor Able IV schließlich hatte ein nochmals weiter entwickeltes Zweitstufen-Treibwerk.


Ein Nachteil der Thor Able war, dass die Able und die Altair zu unterdimensioniert für die Thor waren und ihr Potenitial nicht völlig ausgenutzt werden konnte. Nichtsdestotrotz startete sie einige bedeutende Nutzlasten der frühen US-Raumfahrt, wie die ersten Pioneer-Sonden oder auch den ersten Wettersatelliten der Welt, Tiros 1, beim letzten Start am 1. April 1960.

Thor Agena A

USAF

Bild vergrößernEine Thor Agena A mit der Spionagesatelliten-Attrape Discoverer 3
(Bild: USAF)
Da die Thor Able eine eher untermotorisierte Rakete war, suchte man nach einer stärkeren Oberstufe. Diese fand man in der Agena, die auf einer Abstandswaffe der B-58 Hustler beruhte. Die Thor Agena A startete die erste Serie von US-Spionagesatelliten vom Typ Keyhole (KH) 1 Corona, was von der US Air Force als Dricoverer-Programm getarnt wurde.

Die Agena A war zwar eine Weiterentwicklung, doch auch nicht ideal. Die Agena wurde für den Einsatz in der Erdatmosphäre konzipiert, weswegen sie Leistungseinbußen im Vakuum hatte. Auch war die Startbillanz der Thor Agena sehr durchwachsen: von den 16 Starts liefen sieben schief.

Thor Able-Star

USAF

Bild vergrößernEine Thor-Able-Star mit dem Navigationssatelliten Transit 3A an Bord.
(Bild: USAF)
Da die Thor Able etwas zu klein für die Thor war, wurde die Able-Oberstufe weiterentwickelt. Sie wurde vergrößert, vor allem der Durchmesser, wodurch die neue Stufe mehr Treibstoff mitführen konnte. Die neue Stufe bekam den Namen Able-Star, wodurch die Rakete den Namen Thor Able-Star bekam. Ein Nachteil aber war, dass die Stufe immer noch das gleiche Triebwerk wie die Thor Able verwendete und die Stufe somit immer noch etwas "untermotorisiert" war. Von der Thor Able-Star gab es zwei Versionen, die sich in der Thor-Basisstufen unterschieden:

  • Die Thor Able-Star verwendete als Erststufe eine Thor DM 21, eine verbesserte Version der Thor, die vorher benutzt wurde.
  • Die Thor Able-Star 2 dagegen benutzte als Erststufe eine Thor DSV 2A, die im Gegensatz zur Thor DM 21 etwas stärker war.


Die Thor Able-Star startete zwischen 1960 und 1965 insgesamt 19 Mal, wovon 14 Starts erfolgreich waren, eine für diese Zeit akzeptable Startrate, trotzdem etwas ernüchternd. Mit ihr wurden einige frühen funktechnischen Satelliten gestartet, etwa die Satelliten Courier, Secor oder Transit.

Thor Agena B

USAF

Bild vergrößernEine Thor Agena B mit dem Satelliten Keyhole-3 Nr. 9 an Bord. Die Thor Agena D sieht genauso aus wie die Thor Agena B
(Bild: USAF)
Die Agena A ähnelte zwar noch sehr ihrem militärischem Urspruung, doch das änderte sich mit der Thor Agena B. Die Agena B hatte doppelt so große Tanks wie die Agena A, wobei die Brenndauer sich auch verdoppelte. Das Triebwerk wurde nun auch auf den Vakuumbetrieb ausgelegt und hatte sogar noch einen etwas höheren Schub. Auch war das Triebwerk aufzwei Brennphasen ausgelegt, wobei es auch Versionen für mehrere Zündphasen, vor allem für Spionagesatelliten, die ihre Bahn ändern können, um schnell über ein neues Ziegebiet zu kommen. Aber auch die Thor-Erststufe wurde verbessert, so entwickelte man einen leichteren Stufenadapter und die Steuerung wurde verbessert. Zudem benutzte man ein neues Triebwek, dass einen höheren Schub hatte, womit die Nutzlastkapazität weiter steigt.

Die Thor Agena B war wesentlich erfolgreicher als ihr Vorgänger: Bei ihren 45 Starts versagte sie nur noch neun Mal. Nichtsdestotrotz waren diese neun Fehlstarts ein auch zu dieser Zeit hohe Fehlstartquote. Als Nutzlasten startete man zwar immer noch Spionagesatelliten der Corona-Klasse, die in der Öffendlichkeit als Discoverer-Satelliten bekannt waren, es wurden aber auch Starts für die NASA durchgeführt, wie den ersten Amateurfunksatelliten Oscar 1, den Ballonsatelliten Echo 2, Nimbus, einen der ersten Wettersatelliten und auch den ersten kanadischen Satelliten, Alouette 1.

Thor Agena D / TAT Agena D

USAF

Bild vergrößernEine TAT Agena D mit einem Samos-Frühwarnsatelliten an Bord.
(Bild: USAF)
Schon kurz nach der Agena B kam ihre Seirenversion, die Agena D. Die Agena D entwickelte sich schnell zu einer großen Stütze der US-Raumfahrt, wodurch sie auf den verschiedensten Träger Anwendung fand, so auch auf der Thor. Bis auf die neue Oberstufe aber entsprach die Thor Agena D der älteren Thor Agena B.

Die Thor Agena D war eine sehr erfolgreiche Rakete. Zwischen 1962 und 1967 startete sie immerhin 21 Mal, wovon drei Starts schief gingen. Als Nutzlasten wurde vor allem Spionagesatelliten vom Typ KH 4/4A/4B Corona, KH 5 Argon und KH-6 Lanyard gestartet.

Schon kurz nach der Einführung der Thor Agena D dachte man darüber nach, an die Thor drei Festoffbooster vom Typ Castor anzubringen, die beim Start einen höheren Schub lieferten. Diese Version wurde Thrust Augmented Thor (TAT) Agena D genannt.

Die TAT Agena D startete zwischen 1963 und 1968 insgesamt 67 Mal, wovon nur vier Starts Fehlstarts waren, eine gute Quote für die 60er war. Auch die TAT Agena D startete vor allem Spionagesatelliten der Keyhole-Serie.

Thor Burner

USAF

Bild vergrößernEine Thor Burner 2 mit einem SESP-Satelliten an Bord.
(Bild: USAF)
Nachdem 1963 alle Thors von ihren Stützpunkten zurückgezogen wurden, hatte man um die 60 Raketen, die keinen Verwendungszweck hatten. Deswegen dachte man daran, wenigstens ein Teil dieser Raketen für Raketenstarts zu verwenden. Dafür nahm man einige Feststoffoberstufen, die schon vorher im Thor-Programm genutzt wurden, wie die Altair, aber auch neue Feststoffstufen wie die Star 37. Diese verschiedenen Stufen wurden im Thor Burner-Programm vereinigt. Alle Versionen. Insgesamt gab es fünf Versionen:

  • Die erste Version der Thor Burner 1 nutzte eine Altair 3-Zweitstufe, die schon vorher als Drittstufe bei der Thor Able genutzt wurde.
  • Die zweite Version der Thor Burner 1 nutze einen Star 20-Festoffantrieb als Zweitstufe.
  • Die erste Version der Thor Burner 2 nutzte einen Star 37B-Antrieb als Zweitstufe.
  • Die zweite Version der Thor Burner 2 ensprach der ersten Version der Thor Burner 2, doch hatte man neben den Star 37-Antrieb einen Star 13A-Antrieb als Drittstufe.
  • Die Thor Burner 2A schließlich hatte wie die Thor Burner 2 einen Star-37B-Motor als Zweitstufe, darüber hinaus aber noch einen Star 26B-Antrieb als Drittstufe


Die Burner war die erste Oberstufe, die eine eigene Flugleitsystem hatten und somit völlig unabhängig vom Startvehikel operieren konnte, d.h. die Thor musste nicht zunächst so ausgerichtet werden, dass die Oberstufe in die richtige Richtung abgeschossen werden konnte.

Die verschiedenen Versionen der Thor Burner starteten zwischen 1965 und 1976 insgesamt 26 Mal, wovon drei Starts fehlschlugen. Alle Starts fanden von Vandenberg aus statt und Nutzlasten waren DMSP-Wettersatelliten der ersten Version für das Militär.

Thorad Agenda D

USAF

Bild vergrößernEine Thorad Agena Dmit dem Spionagesatelliten Keyhole-4B 4 an Bord.
(Bild: USAF)
Die Thorad Agena D ist eine Weiterentwicklung der TAT Agena D. Der Name Thorad steht hierfür für "Thor Agena D", der Name Agena D wird im Namen wird also verdoppelt. Der größte Unterschied zwischen TAT Agena D und Thorad Agena D war die neue Thor-Erststufe: als Erststufe nutzte man die neue LTT, wobei LTT für Long Tank Thor stand. Diese war drei Meter länger und hatte ein neues Triebwerk, dass man von der Delta nahm. Trotzdem gab es zwei Versionen, die eine, die SLV 2G, nutze die alten Castor 1-Booster, die andere, die SLV 2H, nutzte neue Booster vom Typ Castor 2, die einen höheren Schub hatten und länger brannten.

Die beiden Versionen starteten zwischen 1966 und 1972 insgesamt 43 Mal, immer von Vandenberg aus, wovon die SLV 2G 30 Mal und die SLV 2H 13 Mal startete. Von den 43 Starts waren zwei Fehlstarts, jeweils einer pro Version. Als Nutzlasten startete man vor allem Keyhole-Spionagesatelliten, aber auch das Sonnenobservatorium OGO 6 oder zivile Wettersatelliten vom Typ Nimbus.

Thor DSV 2U

USAF

Bild vergrößernEine Thor DSV-2U mit einem DMSP-Wettersatelliten an Bord.
(Bild: USAF)
In den 70er Jahren standen in den Lagern der US Air Force noch einige Thor-Raketen, die auf ihre Verwendung warteten. Deswegen beschloss man, diese Raketen für den Starts von Militärsatelliten zu nutzen. Aus dieser Idee entwickelte sich die Thor DSV 2U, die der Thor Burner ähnelte. Man nutzte aber neue Oberstufen, die Star 37XE als Zweitstufe und die Star 37S als Drittstufe.

Die Thor DSV 2U startete zwischen 1976 und 1980 insgesamt fünf Mal, wobei es einen Fehlstart gab. Als Nutzlast wurden militärische Wettersatelliten vom Typ DMSP in einen polaren Orbit gestartet.

Technik

Die verschiedenen Versionen der Thor basierten auf der IRBM Thor der USAF. Diese war bei der Thor Agena A 19,2 m, bei der Thorad Agena D 21,4 m und bei den restlichen Versionen 18,4 m lang, hatte einen Durchmesser von 2,44 m und wog voll betankt zwischen 49,34 t und 75,15 t. Als Triebwerk nutzte man ein zunächst ein Rocketdyne LR-79-7-Triebwerk, welches für die Jupiter entwickelt wurde und einen Schub von 667 kN für eine Brenndauer von 164 Sekunden erzeugte. Später nutzte man das Rocketdyne MB-3-2- Triebwerk mit einem Schub von nun mehr 743 kN. Als Treibstoff nutzte man den damals üblichen Mix aus Kerosion als Treibstoff und LOX (flüssiger Sauerstoff) als Oxidator.

Die verschiedenen Versionen der Thor unterschieden dich aber in ihren Oberstufen. Nun eine Liste der Zweitstufen der Rakete:

  • Die Able und die Altair waren die Oberstufen der Thor Able und wurden zuvor in der kläglich gescheiterten Vanguard genutzt. Die Able von Aerojet war 6,57 m lang, hatte einen Durchmesser von 0,84 m und wog voll betankt 2,27 t. Das Aerojet AJ-10-Triebwerk lieferte einen Schub von 34,3 kN für eine Brenndauer von 115 Sekunden. Als Treibstoff wurde die Treibstoffkombination UDMH und Salpetersäure genutzt.

    Die Altair war 1,55 m lang, hatte einen Durchmesser von 0,46 m und wog voll betankt 250 kg. Das Allegheny Ballistics X-248-Festofftriebwerk lieferte einen Schub von 12,45 kN bei einer Brenndauer von 38 Sekunden. Als Treibstoff nutzte man den Festtreibstoff HTPB, ein sehr oft genutzter Festtreibstoff in der Raumfahrt.


  • Die Able-Star war eine abgewandelte Version der Able mit einer Länge von 4,85 m, einem Durchmesser von 1,40 m und hatte im betankten Zustand ein Gewicht von 5,43 t. Das Aerojet AJ-10-104-Triebwerk hatte einen Schub von 35,1 kN und brannte 377 Sekunden lang. Wie die Able nutzte die Able-Star den Treibstoffmix UDMH und Salpetersäure.


  • Die Agena A war 4,73 m lang, hatte einen Durchmesser von 1,52 m und wog voll betankt 3,79 t. Das für den Atmosphärenbetrieb konzipierte Bell 8048-Triebwerk lieferte für 120 Sekunden einen Schub von 68,95 kN. Als Treibstoff nutze die Oberstufe den Treibstoffmix UDMH und Salpetersäure, der gleiche Mix, der auch in der Able und Able-Star genutzt wurde.


  • Die Agena B war eine vergrößerte und für den Weltraumbetrieb ausgelegte Version der Agena A. Die Agena B hatte eine Länge von 7,09 m, einen Durchmesser von 1,52 m und wog voll betankt 7,17 t. Das Bell 8096-Triebwerk, eine verbesserte Version des Bell 8048 der Agena A, hatte einen Schub von 71,2 kN bei einer Brenndauer von 240 Sekunden. Wie in der Vorgängerversion nutzte man als Treibstoffe den lagerfähigen Mix aus UDMH und Salpetersäure.


  • Die Agena D ist eine standatisierte Version der Agena B. Sie hatte eine Länge von 7,09 m, einen Durchmesser von 1,52 m und wog voll betankt 6,82 t. Das Bell 8086-Triebwerk, eine verbesserte Version des Bell 8048 der Agena A, hatte einen Schub von 71,2 kN bei einer Brenndauer von 240 Sekunden. Wie in der Vorgängerversion nutzte man als Treibstoffe nutze man UDMH und Salpetersäure.


  • Die Burner-Oberstufen bestand auf verschiedenen Feststofftriebwerken. Folgende Stufen wurden benutzt:

    Der MG-18-Feststoffmotor hatte eine Länge von 1,50 m bei einem Durchmesser von 0,46 m und einem Startgewicht von 300 kg. Über den Schub und die Brenndauer ist die von LPC gebaute Stufe nichts bekannt. Aber man weiß, dass man als Treibstoff den Festtreibstoff HTPB nutzte.

    Der Star-20-Feststoffmotor, auch als Altair 3 bekannt, hatte eine Länge von 1,53 m, einen Durchmesser von 0,46 m und ein Startgewicht von 301 kg. Das Thiokol TE-M-640-1-Triebwerk hatte einen Schub von 27,4 kN bei einer Brenndauer von 27 Sekunden. Als Treibstoff nutze man HTPB.

    Die Star-37B-Stufe war eine kugelförmige Stufe mit einem Durchmesser von 0,84 m und wog voll betankt von 720 kg. Der Thiocol Chemical TE-M-364-2-Antrieb hatte einen Schub von 44,5 kN bei einer Brenndauer von 42 Sekunden. Als Treibstoff nutzte man den Feststreibstoff HTPB.

    Die Star-26B-Stufe war, wie die Star-37B, eine kugelförmige Stufe mit einem Durchmesser von 0,66 m bei einem maximalen Gewicht von 261 kg. Das Thiokol Chemical TE-M-442-1-Triebwerk hat eine Schub von 34,63 kN Schub bei einer Brenndauer von 18 Sekunden. Wie bei den anderen Stufen auch, nutzte die Star-26B den Festtreibstoff HTPB.

    Die Star-13A-Stufe hatte einen Durchmesser von 0,34 m und einem Gewicht von 30 kg. Der TE-M-516-Antrieb hatte einen Schub von 5,87 kN bei einer Brenndauer von 15 Sekunden. Als Treibstoff nutzte man den Festtreibstoff HTPB.


  • Die Star-37XE-Stufe ähnelte der Star-37B der Thor Burner. Sie war kugelfürmig bei einem Durchmesser von 0,93 m und einem Startgewicht von 1,15 t. Das Thiokol TE-M-364-4-Triebwerk lieferte einen Schub von 51.1 kN bei einer Brenndauer von 60 Sekunden. Als Treibstoff nutze man den Feststreibstoff HTPB


  • Die Star-37S-Stufe, eine verkleinerte Version der Star-37XE, war kugelförmig bei einem Durchmesser von 0,66 m bei einem Startgewicht von 720 kg. Das Feststofftriebwerk vom Typ Thiokol TE-M-364-15 liefert für 66 Sekunden Brenndauer einen Schub von 44 kN. Als Treibstoff nutzte man den Festtreibstoff HTPB.




Starts

Die Thor war eine der erfolgreichsten und am meisten genutzten Trägerraketen der USA. Sie startete als Orbitalträger insgesamt 247 Mal, wobei man von den Startrampen LC 17 A und B in Cape Canaveral sowie SLC 2W in Vandenberg. Aber als eines der ersten Trägerprogramme gab es auch einige Fehlschläge, genau 37 an der Zahl. Alle Starts fanden zwischen dem 23. April 1958 und 14. Juli 1980 statt. Die Starts wurden entweder von der US Air Force oder der NASA durchgeführt.

Spätere Entwicklung

Die Thor bildete den Grundstein für das sehr erfolgreiche Delta-Programm. Auch heute noch nutzte man in der Delta II eine weiterentwickelte Version der alten Thor immer noch sehr erfolgreich.
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