Delta II

Nachdem sich die Erwartungen des Space Shuttles nicht erfüllten, entstand mit der Delta II eine der am häufigsten genutzten Raketen und startete nicht nur eine Reihe von GPS-Satelliten, sondern auch eine Vielzahl von NASA-Raumsonden und -Satelliten.

Autor: Daniel Maurat.

Geschichte

Im Jahr 1986 standen die beiden großen US-Raumfahrtinstitutionen, die US Air Force und die NASA, vor einem Dilemma: man ging nach dem Start des ersten Space Shuttles im April 1981 davon aus, dass sie bald alle anderen US-Träger, einschließlich der Atlas, der Titan und auch der Delta, ersetzen würde beim Start von Satelliten. Zu diesem Zeitpunkt dachte man noch, dass das Shuttle durch eine hohe Startrate einen unschlagbar günstigen Preis haben würde. Doch die angestrebte Startrate von 60 Starts pro Jahr wurde nie erreicht und zu allem Überfluss kam es am 28. Januar 1986 zur Challenger-Katastrophe, wobei nicht nur sieben Astronauten umkamen, sondern auch das Space Shuttle aus dem kommerziellen Markt genommen wurde. Da man aber die Produktion der großen Träger, so auch die der Delta, auslaufen ließ, standen nur noch eine begrenzte Anzahl an Trägern zur Verfügung. Zum allem Überfluss standen im Startmanifest des Space Shuttles schon 20 Starts von Satelliten für eine neue Version des GPS, welche eine hohe Priorität hatten.

Deswegen veröffentlichte die Air Force im August 1986 die Medium Launch Vehicle-Ausschreibung. Dabei sollte eine Trägerrakete entwickelt werden, die einen GPS-Satelliten mit einem Gewicht von einer Tonne in einen mittelhohen Erdorbit (etwa 20.000 km) transportieren kann. Diese Ausschreibung gewann McDonnell Douglas mit einer Entwicklung, die auf der Delta 3000-Serie basierte. Die Erststufe sollte aber nochmals verlängert werden und man wollte zunächst als Booster den Castor 4A-Booster nutzen, welcher auch von den Delta-Versionen 4000 und 5000 genutzt wurde. Später sollten sie durch die leichteren GEM 40-Booster ersetzt werden. GEM steht dabei für Graphite Epoxy Motor welche das Material des Boostergehäuses bezeichnet. Diese bestanden nämlich aus Kohlefasern, verstärkt mit Epoxydharz, welche leichter und stabiler waren als die bisherigen aus Aluminium bestehenden Boosterhüllen. Um zu zeigen, dass dies eine neue Generation von Raketen war, bekam die Rakete nun den Namen Delta II.

Versionen

Die Delta II gab es in zwei größeren Überversionen:

Delta 6000-Serie

Nachdem McDonnell Douglas die Ausschreibung für die Entwicklung der Delta II gewonnen hatte, war die Delta 6000 die erste Entwicklung. Dazu nutzte man schon die meisten Elemente, welche die Delta II auszeichneten. Man nutzte aber als Booster den Castor 4A-Booster, welcher auch von den Delta-Versionen Delta 4000 und Delta 5000 genutzt wurden. Auch stand zum ersten Mal zwei neue Nutzlastverkleidungen zur Verfügung: eine mit einem Durchmesser von 9,5 Fuß (2,9 m) und eine mit einem Durchmesser von 10 Fuß (3,05 m). Neben der altbewährten Nutzlastverkleidung mit einem Durchmesser von 8 Fuß (2,44 m) wurden sie nun auch für Nutzlasten eingesetzt, die ein großes Volumen haben. Das gezahnte 9,5-Fuß-Fairing wurde schnell zum Markenzeichen der Delta II, vor allem später bei der Delta 7000 und zur Standartnutzlastverkleidung.

Dieser Träger startete zwischen 1989 und 1992 in den folgenden zwei Versionen:

• Delta 6920
• Delta 6925

Diese zwei Versionen flogen insgesamt 17 Mal, wobei alle Starts von Launch Complex 17A und 17B der Cape Canaveral Air Force Station. Zu ihren Nutzlasten gehörten insgesamt neun Satelliten vom Typ GPS-2, aber auch einige kommerzielle Nutzlasten, so etwa die Kommunikationssatelliten Palapa B2R, Marco Polo 2 oder zwei Inmarsat-2-Satelliten. Aber auch die Forschungssatelliten wie UEVE oder das deutsche Röntgenteleskop ROSAT (welcher durch seinen Wiedereintritt im Jahr 2011 für Aufregung sorgte) starteten mit dieser Rakete.

Delta 7000-Serie / Delta II

Die Delta 7000-Serie ist die wohl erfolgreichste und am meisten genutzte Delta überhaupt. Sie unterscheidet sich von der Delta 6000-Serie nur in den neuen GEM 40-Booster und das RS-27A in der Erststufe. Nachdem die Delta 6000-Serie mit nur zwei Untervarianten betrieben wurde, explodierte die Variantenvielfalt der Delta II geradezu. Dabei nutzte man verschiedene Boosterkonfigurationen, wie etwa drei oder vier Booster, oder die neue Oberstufe Star 37FM, eine verbesserte Variante älterer Oberstufen der Star 37-Serie, die früher im Delta-Programm verwendet wurde.

Die Delta II nutzte zudem eine Reihe von Nutzlastverkleidungen. Sie wurden mit der so genannten Dash-Nummer, einem Anhängsel zur vierstelligen Nomenklatur der Delta. Es gab insgesamt vier verschiedene Nutzlastverkleidungen:

Das 8-Fairing stammte noch von den älteren Delta-Versionen. Sie hatte einen Durchmesser von 8 Fuß (2,44 m) und war 7,92 m lang. Sie hatte somit den gleichen Durchmesser wie die Hauptstufe und gab der Rakete ein homogenes Aussehen. Als Material benutzte man Aluminium. Das 9,5-Fairing war die Standartnutzlastverkleidung für die Delta. Diese bestand aus einem Übergang mit einem Durchmesser von 8 Fuß (2,44 m), welcher in den eigentlichen Nutzlastraum mit einem Durchmesser von 9,5 Fuß (2,9 m) übergeht. Im Übergangsraum befeindet sich entweder der Nutzlastadapter oder (in den meisten Fällen) die Oberstufe, also entweder die PAM-D oder die Star 37FM. Insgesamt ist die Nutzlastverkleidung 8,5 m lang. Mit ihrem Zahnfußfairing wurde sie schnell zum Erkennungsmerkmal der Delta II. Das 10-Fairing wurde für voluminöse Nutzlasten eingesetzt. Die aus Aluminium bestehende Nutzlastverkleidung war 8,3 m lang und hatte einen Durchmesser von 10 Fuß (3 m). Wie die 9,5 Fuß-Nutzlastverkleidung war sie gezahnt. Das 10C-Fairing hat den gleichen Durchmesser wie das 10-Fairing, doch bestand es aus Verbundwerkstoffen (engl. Composite, deswegen C). Sie war 8,89 m lang und hatte einen Durchmesser von 3 m. Sie ersetzte ab 1997 das alte 10-Fairing. Das 10L-Fairing war eine Spezialausführung des 10C-Fairings, wobei für die Nutzlast eine längere Nutzlastverkleidung zur Verfügung stand. Sie war 9,2 m lang und hatte einen Durchmesser von 3 m, womit sie nur wenig länger war als das 10C-Fairing. Aber es stand für die Nutzlast über eine Länge von 4,67 m der maximale Durchmesser zur Verfügung. Dagegen stand der maximale Durchmesser bei der 10C-Fairing über eine Länge von 3,69 m zur Verfügung.

• Das DPAF (Dual Payload Attach Fitting für Doppelnutzlast-Befestigungselement) war eine optionale Ergänzung bei einem Doppelstart. Sie ähnelt dem Sylda-Doppelstartsystem, welches in den europäischen Ariane-Raketen genutzt wurden. Sie ist in zwei Längen verfügbar und wurde ausschließlich in Verbindung mit dem 10-Fuß-Fairing genutzt.

Eine weitere Neuerung war die Delta II Heavy, eine verstärkte Variante der Delta II. Dazu nutze man die GEM-46-Booster, die einst für die Delta III entwickelt und auf ihr eingesetzt wurden. Sie waren zwar um einiges größer als die GEM-40-Booster, doch steigerten sie die Nutzlast nur geringfügig.

Insgesamt startete die Delta II in neun verschiedenen Versionen:

• Delta 7320
• Delta 7326
• Delta 7420
• Delta 7425
• Delta 7426
• Delta 7920
• Delta 7925
• Delta 7920 Heavy
• Delta 7925 Heavy

Alle Versionen der Delta II flogen insgesamt 134 Mal, wobei es nur zwei Fehlstarts hatte. Der Träger flog zwischen 1997 und 2011 96 Mal in Folge erfolgreich, ein Rekord, der solange nicht gebrochen wird. Mit der Delta II starteten eine Reihe von berühmten Nutzlasten, darunter sehr viele Raumsonden, so etwa die Raumsonden Mars Global Surveyor und Mars Pathfinder im Jahr 1996, der Mars Climate Orbiter im Jahr 1998, der Mars Polar Lander im Jahr 1999 (Die Missionen von MCO und MPL schlugen später am Mars fehl), Mars Odyssey im Jahr 2001, die beiden Marsrover Spirit und Opportunity im Jahr 2003 sowie der Marslander Phoenix im Jahr 2007. Daneben starteten die meisten Raumsonden des Discovery-Programms, so etwa die Asteroidensonden NEAR und Dawn oder der weltraumbasierte Planetenjäger Kepler. Auch startete die Delta II eine Reihe von GPS-Satelliten der Version GPS-2. Alle Flüge starten von den Startkomplexen SLC 17A und 17B in Cape Canaveral sowie SLC 2W in Vandenberg.

Technik

Die Delta nutzte eine Reihe von neuen Booster und Stufen:

• Die Booster vom Typ Castor 4A wurden von der Delta 6000 genutzt. Sie waren 10,7 m lang, hatten einen Durchmesser von 1,02 m und wogen voll betankt 11,63 t. Ein einzelner von Thiokol gebauter TX-780-Booster lieferte einen Schub von 452,2 kN bei einer Brenndauer von 52 Sekunden. Als Treibstoff nutzte man den Festtreibstoff HTPB.
• Die Booster vom Typ GEM 40 von der Delta 7000 / Delta II eingesetzt. Sie waren je 12,95 m lang, hatten einen Durchmesser von 1,02 m und wogen voll betankt 13,08 t. Von dem Booster gab es zwei Versionen, eine Ground lit– und eine Air lit-Version. Der Unterschied bestand darin, dass die Air lit-Version eine größere, an den Vakuumbetrieb angepasste Düse hatte, da sie erst nach dem Ausbrennen der Ground lit-Version zündete. Dabei lieferte die Ground lit-Version einen Schub von 447 kN und die Air lit-Version 487 kN bei einer Brenndauer von 63 Sekunden. Als Treibstoff nutzte man HTPB. Auch hier konnten verschiedene Kombinationen genutzt werden, wobei bei jedem Start drei, vier oder neun Booster genutzt wurden. Bei einem Start mit drei oder vier Boostern wurden alle Booster gleichzeitig am Boden gezündet. Bei neun eingesetzten Boostern wurden zunächst sechs Ground Lit-Booster am Boden gezündet. Nachdem sie ausgebrannt waren, wurden sie abgeworfen und die drei übrigen Air Lit-Booster wurden gezündet.
• Die Booster vom Typ GEM 46 wurden in der Delta II Heavy eingesetzt. Sie wurden zunächst von der Delta IIIATK gebauten Booster bestanden aus Kohlefaserverbundwerkstoffen, woraus sich neen dem Durchmesser des Boosters der Name ableitete (GEM 46 engl. Graphite-Epoxy Motor für Graphit-Epoxy Motor und die Zahl für 46 inch (46 Zoll = 1,17 m)). Wie bei der GEM 46 gab es bei der GEM 40 eine Ground lit– und eine Air lit-Version. Je nachdem, welche Version man benutzte, erzeugte der Booster einen Schub von entweder 537,7 kN (Ground lit) bzw. 579,3 kN (Air lit), wobei beide Versionen 74 Sekunden brannten. Als Treibstoff nutzte man den bewähren Festtreibstoff HTPB. Es wurden immer neun Booster bei einem Start eingesetzt, wobei die sechs Booster der Ground Lit-Version zuerst zündeten. Nachdem sie ausgebrannt waren, zündeten die restlichen drei Air Lit-Booster. Darauf wurden dann die ausgebrannten Booster abgeworfen. Nachdem auch die restlichen drei Booster ausgebrannt waren, wurden auch sie abgetrennt und die Rakete flog alleine weiter. In der Nomenklatur wurden sie mit dem Anhängsel H oder Heavy gekennzeichnet.
• Die Erststufe von Typ EELTTA Thor war eine vergrößerte Version der ELTTA Thor, welche ab der Delta 1000-Serie genutzt wurde. Sie war 25,71 m lang, hatte einen Durchmesser von 2,44 m und wog voll betankt 101,34 t. Das einzelne Triebwerk vom Typ Rocketdyne RS-27-Triebwerk lieferte einen Schub von 851,9 kN auf Meereshöhe für eine Brenndauer von 280 Sekunden. Als Treibstoff nutzte man RP-1 (Kerosin), als Oxydator LOX (flüssiger Sauerstoff).
• Die Erststufe von Typ EELTTA Thor der Delta 7000 entsprach der der Delta 6000, verfügte aber über ein neues Triebwerk. Sie war 25,71 m lang, hatte einen Durchmesser von 2,44 m und wog voll betankt 101,34 t. Das einzelne Triebwerk vom Typ Rocketdyne RS-27A-Triebwerk, eine Weiterentwicklung des RS-27 der älteren Delta-Versionen, lieferte einen Schub von 923,7 kN auf Meereshöhe für eine Brenndauer von 258 Sekunden. Als Treibstoff nutzte man RP-1 (Kerosin), als Oxydator LOX (flüssiger Sauerstoff).

• Die Delta K-Zweitstufe wurde schon ab der Delta 3000-Serie genutzt. Eine Stufe war 5,97 m lang, hatte einen Durchmesser von 1,4 m bzw. von 2,44 m am Adapter zur Erststufe. Das einzelne Triebwerk vom Typ Aerojet AJ-10-118K lieferte einen Schub von 43,6 kN bei einer Brenndauer von 431 Sekunden. Als Treibstoff nutzte man Aerozin 50, ein Mix aus 50% Hydrazin und 50 % Unsymetrischem Dimethylhydrazin, als Oxydator N₂O₄ (Distickstofftetroxid). Die Stufe bekam in der Nomenklatur die Ziffer 2.
• Die PAM-D-Drittstufe, auch bekannt als Star 48B, stammte noch von den älteren Delta-Versionen. Sie war 2,03 m lang, hatte einen Durchmesser von 1,24 m, wog voll betankt 2,141 t und war drallstabilisiert. Um die Rotation zu starten, wurde sie auf einem Drehtisch auf der Zweitstufe mit acht kleinen Feststoffmotoren befestigt und die Feststoffmotoren feuerten, die die Stufe darauf zur Rotation brachten. Um diese zu beenden, verfügte die PAM-D über zwei Gegengewichte, die sie an Drahtseilen auswarf. Nachdem die Rotation ausreichend abgebrenst wurde, wurden die Gegengewichte abgeworfen und die Nutzlast wurde abgetrennt. Das einzelne Triebwerk vom Typ Thiokol TE-M-711-18 lieferte einen Schub von 68,64 kN bei einer Brenndauer von 84,5 Sekunden. Als Treibstoff nutzte man den Festtreibstoff HTPB. In der Nomenklatur erhielt sie den Zusatz /PAM, später aber dann doch die Ziffer 5.
• Die Star 37FM-Drittstufe war eine modernisierte Version der alten Drittstufen Star 37D und Star 37E. Sie war 1,69 m lang, hatte einen Durchmesser von 0,93 m, wog voll betankt 1,147 t und war drallstabilisiert. Das einzelne Triebwerk vom Typ Thiokol TE-M-783 lieferte einen Schub von 47,26 kN bei einer Brenndauer von 64,6 Sekunden. Als Treibstoff nutzte man den Festtreibstoff HTPB. In der Nomenklatur erhielt sie die Ziffer 6.

Starts

Die Delta startete in den Versionen Delta 0000 bis Delta 5000 zwischen 1972 und 1990 insgesamt 98 Mal, wobei es zu fünf Fehlstarts kam. Als Startplätze nutzte man sowohl den Launch Complex 17A und 17B in Cape Canaveral, Florida, als auch den Space Launch Complex 2 West der Vandenberg Air Force Base bei Los Angeles, Kalifornien.

Hier eine kleine Statistik zu den Starts der einzelnen Versionen:

• Delta 6000: 17 Starts, 0 Fehlstart; Erstflug: 14. Februar 1989, Letzter Flug: 24. Juli 1992
• Delta 6920: 3 Starts, 0 Fehlstart; Erstflug: 14. Februar 1990, Letzter Flug: 7. Juni 1992
• Delta 6925: 14 Starts, 0 Fehlstart; Erstflug: 14. Februar 1989, Letzter Flug: 24. Juli 1992
• Delta 7000: 134 Starts, 2 Fehlstarts; Erstflug: 26. November 1990, Letzter Flug:
• Delta 7320: 10 Starts, 0 Fehlstarts; Erstflug: 24. Juni 1999, Letzter Flug: 10. Juni 2011
• Delta 7326: 3 Starts, 0 Fehlstarts; Erstflug: 24. Oktober 1998, Letzter Flug: 8. August 2001
• Delta 7420: 13 Starts, 0 Fehlstarts; Erstflug: 14. Februar 1998, Letzter Flug: 6. November 2010
• Delta 7425: 4 Starts, 0 Fehlstarts; Erstflug: 11. Dezember 1998, Letzter Flug: 3. Juli 2002
• Delta 7426: 1 Start, 0 Fehlstarts; Erstflug: 7. Februar 1999, Letzter Flug: 7. Februar 1999
• Delta 7920: 28 Starts, 0 Fehlstarts; Erstflug: 4. November 1995, Letzter Flug: 28. Oktober 2011
• Delta 7925: 69 Starts, 2 Fehlstarts; Erstflug: 26. November 1990, Letzter Flug: 17. August 2009
• Delta 7920H: 3 Starts, 0 Fehlstarts; Erstflug: 25. August 2003, Letzter Flug: 10. September 2011
• Delta 7925H: 3 Starts, 0 Fehlstarts; Erstflug: 8. Juli 2003, Letzter Flug: 27. September 2007

Ende – oder auch nicht?

Die Delta war jahrelang vom Start von GPS-Satelliten abhängig und blieb deswegen am Leben. Als die US Air Force aber die Produktion der GPS-2-Satelliten auslaufen und die neuste Generation von GPS-Satelliten mit den EELVs, also der Delta IV und der Atlas V starten ließ, beendete sie auch die Nutzung der Delta II im Jahr 2007. Dem schloss sich die NASA kurze Zeit später an, da man die Fixkosten für die Startrampen nicht allein tragen wollte. Nach dem letzten Start im Oktober 2011 verfügte der Hersteller Boeing nur noch über Bauteile für fünf Delta II. Sie sollte dabei von der Falcon 9 und der Antares (früher Taurus II) ersetzt werden.

Doch im August 2009 verkündete die NASA, dass man im Verlauf der NASA Launch Services II (NSS II), einer Ausschreibung für einen Träger, der mittlere Nutzlasten in den Erdorbit beziehungsweise leichte Raumsonden starten kann. Neben der Falcon 9 und der Antares ist eben auch die Delta II im Gespräch. Deswegen gibts die Möglichkeit, dass die Delta doch noch einmal fliegen wird.

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