09.10.2011 / Autor: Daniel Maurat Raumfahrt > Raketen

Kosmos

Dazu gebaut worden, um das Nutzlastspektrum des sowjetischen Raketenarsenals nach unten hin abzurunden, wurde die Kosmos schnell zu einem Standartträger für die sowjetische Raumfahrt und machte sich beim Interkosmos-Programm einen Namen.

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Geschichte

Juschnoje

Bild vergrößernEine Kosmos 2 mit einem Interkosmos-Satelliten an Bord auf der Startrampe.
(Bild: Juschnoje)
Die Geschichte begann Ende der 1950er Jahre die Sowjetunion den Wettlauf ins All anführen. Zwar besaß man eine gute Rakete, die R-7 und man entwickelte gerade Ableger wie die Luna, doch bestand für die Sowjets ein elementares Problem: Die R-7 war für den Start von kleinen Nutzlasten in den Erdorbit (wenige 100 kg) viel zu überdimensioniert und zu unwirtschaftlich, weswegen man nach einem neuen Träger für kleine Nutzlasten suchte.

Schnell wurde man im bestehenden Raketenarsenal fündig: die einstufige Mittelstreckenrakete R-12 (russ. Р-12 Ракета 12, bei der NATO auch als SS-4 Sandal bekannt.) sollte als Basis für die neue Trägerrakete dienen. Die Entwicklung der R-12 begann schon 1953 beim Konstruktionsbüro OKB-586 (später bekannt als KB Juschnoje) unter Michail Jangel. Man entwickelte sie auf Basis der Mittelstreckenrakete R-5 und nahm den Antriebsblock der R-11, besser bekannt als SS-1 Scud. Dieser wurde von Walentin Gluschko entwickelt, welcher der wohl größte Konkurrent des "Chefkonstrukteurs" und "Vater der sowjetischen Raumfahrt", Sergeij Koroljow, war. Als Treibstoff wählte man die lagerbaren Treibstoffe Distickstofftetroxid und Unsymmetrisches Dimethylhydrazin (UDMH).

NPO Poljot

Bild vergrößernStart einer Kosmos 3M von Plessetzk.
(Bild: NPO Poljot)
Schon 1957 startete die R-12 zum ersten Mal und 1959 wurde sie in Dienst genommen. Für ihren Einsatz als Erststufe eines Orbitalträgers entwickelte man eine neue Zweitstufe. Sie war für ihre Zeit eine Meisterleistung des Ingenieurswesens: Sie war für ihre Größe relativ stark und man umging, wie schon bei der R-7, das Problem mit der Triebwerkszündung im Weltraum auf eine geniale Weise: Man zündete die Zweitstufe schon, während die erste Stufe noch arbeitete. Dazu waren beide Stufen durch ein Rohrgitter verbunden und die Erststufe verfügte über einen Abgasschild. Diese Art von Stufentrennung wird auch als heiße Stufentrennung bezeichnet. Als erste Nutzlast startete die neue Rakete den Technologiesatelliten Kosmos 1, worauf auch die Rakete den Namen Kosmos bekam. Die Rakete war auch als Kosmos B-1 bekannt.

Die Satellitenbezeichnung Kosmos lebt sogar heute noch und wurde zumeist als Tarnbezeichnung für militärische Satelliten, verunglückte Raumsonden oder zivile Satelliten benutzt. Auch heute noch bekommen eine Kosmos-Nummer, was inzwischen (Stand: Oktober 2011) schon fast 2.500 Satelliten sind.

Doch einen großen Nachteil hatte die Kosmos: Sie konnte Nutzlasten nicht in einen kreisförmigen Orbit bringen, sondern nur auf einen stark elliptischen Orbit. Das lag an der Zweitstufe, die nicht in der Schwerelosigkeit wiedergezündet werden konnte und so die möglichen Bahnen sehr eingeschränkt waren. Deswegen brauchte man einen neuen Träger, der dieses Defizit ausmerzte. Diesen Träger fand man in der R-14 (russ. Р-14 Ракета 14, bei der NATO auch als SS-5 Skean bekannt). Sie war, genauso wie die R-12, einstufig, aber um einiges größer. Damit konnte sie auch eine größere Zweitstufe transportieren, mit der auch andere Bahnen angesteuert werden konnte. Die Zweitstufe wurde dabei extra für die neue Rakete entwickelt. Sie war auf Wiederzündbarkeit ausgelegt und nutzte nun auch keine heiße Stufentrennung mehr. Sie wurde auch als Kosmos C-1 bezeichnet.

Versionen

Die Kosmos flog in sieben Versionen, von denen heute keine mehr fliegt:

  • Die 63S1 Kosmos war die erste Version der auf der R-12 basierenden Kosmos und nutze erstmals die neue Zweitstufe. Sie startete die erste Generation von Kosmos-Satelliten ins All. Zwischen 1961 und 1967 startete sie 38 Mal, wobei es zwölf Versager gab, was eine sehr hohe Verlustquote ist. Ihre bekannteste Nutzlast war wohl ohne Zweifel der Satellit Kosmos 1, den sie am 16. März 1962 startete.


  • Die 63S1M Kosmos M war ein Zwischenschritt zwischen der Kosmos und der Kosmos 2. Sie startete nur fünf Mal 1965 und 1966 und transportierte dabei Technologiesatelliten sowohl für das Militär als auch für zivile Zwecke.


  • Die 63S3 Kosmos 1 basierte schon auf der R-14 und nutze als erste die neue Zweitstufe. Sie war also ein Prototyp für die später oft gestartete Kosmos 3M. Die Kosmos 1 diente vor allem zum Start von Kommunikationssatelliten vom Typ Strela-1 und startete dabei zwischen 1964 und 1965 nur acht Mal.


  • Die 11K63 Kosmos 2 war die Serienausführung der auf der R-12 basierenden Entwicklungsreihe der Kosmos. Bei ihr wurden verschiedene Systeme vereinfacht und die3Gewicht der Rakete etwas reduziert. Sie flog zwischen 1966 und 1977 nicht weniger als 123 Mal, wobei es auch acht Fehlschläge gab. Mit ihr starteten eine Reihe von kleinen Forschungssatelliten sowie Satelliten der Interkosmos-Serie, die man mit befreundeten Regierungen (Osteuropa, Vietnam, Mongolei etc.) baute. Nach der Einführung der Kosmos 3 / Kosmos 3M wurde sie immer mehr durch diese ersetzt und bildete so den Schluss der R-12 als Trägerrakete.


  • Die 11K65 Kosmos 3 war eine Weiterentwicklung der Kosmos 1 und bildete die Grundlage für die Kosmos 3M, der erfolgreichste und bekannteste Vertreter der Kosmos-Familie. Sie wurde, im Gegensatz zu ihren Vorgängern, nun von NPO Poljot im russischen Omsk gebaut. Sie startete zwischen 1966 und 1967 nur sechs Mal, wobei zwei Starts suborbital waren. Dabei gab es bei den vier Orbitalstarts zwei Versager.


  • Die 11K65M Kosmos 3M ist der wohl bekannteste Vertreter der Kosmos-Familie. Gegenüber der Kosmos 3 verbesserte man vor allem die zweite Stufe und konnte so eine größere Nutzlast starten. Zunächst wurde sie vor allem für den Start von militärischen Kommunikationssatelliten vom Typ Strela, elektronische Aufklärungssatelliten der Tselnia-O-Serie, Geodäsie-Satelliten vom Typ Sfera oder Satelliten vom Typ Parus. Nach dem Ende der Sowjetunion konnte sie nun auch Satelliten von westlichen Institutionen und Firmen starten, weswegen man eine Zusammenarbeit mit der deutschen, in Bremen ansässigen Luft- und Raumfahrtfirma OHB aufnahm. OHB übernahm von nun an die Vermarktung der Rakete und wurde so auch ein wichtiger Träger speziell für Deutschland. So startete man 1999 den Röntgenstrahlungssatelliten ABRIXAS und den Satelliten CHAMP, mit dem das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) das Schwere- und Magnetfeld der Erde vermaß. Die wohl bekanntesten Nutzlasten der Kosmos 3M waren die fünf Radaraufklärungssatelliten vom Typ SAR-Lupe, die man im Auftrag der Bundeswehr zwischen 2006 und 2008 startete. Insgesamt flog die Kosmos 3M zwischen 1967 und 2010 nicht weniger als 445 Mal, wobei es 27 totale oder partielle Fehlstarts gab.


  • Die 11K65M Kosmos 3MP war eine Spezialausführung der Kosmos 3M, die vorwiegend suborbitale Missionen oder Missionen, die nur über einen Umlauf gingen, eingesetzt wurde. Dabei wurde sie vor allem bekannt durch den Start der Testmodelle BOR 4 und BOR 5, welche verkleinerte Wiedereintrittskörper der Raumfahrtzeuge Spiral (BOR-4) bzw. Buran (BOR-5) waren. Dabei startete sie zwischen 1973 und 1999 ganze 337 Mal, wobei es nur einen einzigen Fehlstart gab.


OHB System

Bild vergrößernStart der letzen Einheit der SAR Lupe-Satelliten am 22. Juni 2008.
(Bild: OHB System)
Technik

Die Kosmos vereinte zwei verschiedene Raketenfamilien in einer Bezeichnung. Deswegen werden beide gesondert behandelt.

Technik Kosmos (R-12)

  • Die erste Stufe war eine modifizierte Mittelstreckenrakete vom Typ R-12. Sie war 18,5 m lang, hatte einen Durchmesser von 1,65 m und wog voll betankt 39,5 t. Das einzelne Vierkammertriebwerk vom Typ Gluschko RD-214 hatte bei einer Brenndauer von 125 Sekunden einen Schub von 636,5 kN. Die Rakete wurde über Strahlruder, die den Abgasstrahl entsprechend der Richtungsänderung abgelenkt werden. An der Spitze der Rakete befindet sich ein Abgasschild, der die Stufe bei der Stufentrennung vor den Abgasen der Zweitstufe schützt. Als Treibstoff nutzte man eine Mischung aus 20% Benzin und 80% Kerosin, die man in der Sowjetunion TM-185 nannte. Als Oxydator kam eine Mischung aus 27,5% Distickstofftetroxid (N2O4) und 72,5% Salpetersäure, die man AK-275H nannte.


  • Die zweite Stufe war eine Neuentwicklung für die Kosmos. Sie war insgesamt 7,8 m lang, hatte einen Durchmesser von 1,65 m ung wog voll betankt 8,6 t. Das einzelne Triebwerk von Typ Gluschko RD-119 hatte einen Schub von 105,5 kN bei einer Brenndauer von 260 Sekunden. Die zweite Stufe war mittels einer Gitterkonstruktion mit der Erststufe verbunden, damit die Abgase während der heißen Stufentrennung entweichen können. Als Treibstoff nutze man Unsymetrisches Dimethylhydrazin (UDMH) und als Oxydator flüssigen Sauerstoff (LOX), eine sehr ungewöhnliche Kombination.


Technik Kosmos (R-14)

  • Die erste Stufe ist eine modifizierte Mittelstreckenrakete vom Typ R-14. Sie ist 22,4 m lang, hat einen Durchmesser von 2,44 m und wiegt voll betankt 87,2 t. In der Kosmos 1 nutzte man noch das Gluschko RD-216-Triebwerk lieferte bei einer Brenndauer von 134 Sekunden einen Schub von 1.469 kN. Die heutige Kosmos 3M nutzt dagegen das in der Leistung gesteigerte Gluschko RD-216M, welches für 133 Sekunden einen Schub von 1.485,7 kN erzeugt. Wie schon die R-12 wurde diese Erststufe mittels Strahlruder gelenkt. Als Treibstoff nutzte man UDMH und als Oxydator AK-271, eine Mischung aus 73% Salpetersäure und 27 Prozent N2O4.


  • Die zweite Stufe war eine Neutentwicklung für die Kosmos 1 und die Kosmos 3 / 3M. Sie ist 6,7 m lang, hat einen Durchmesser von 2,44 m und wiegt voll betankt 21,2 t. Das einzelne Triebwerk vom Typ KhimMash 11D49 liefert einen Schub von 157,5 kN bei einer Brenndauer von 348 Sekunden. Zusätzlich hat die Stufe vier Verniertriebwerke mit je einem Schub von je 6,4 kN. Ihr Treibstoff befindet sich in zwei zusätzlich an der Stufe befestigte Tanks, die der Stufe ihr charakteristisches Aussehen geben. Zum Betrieb nutzt man wie in der Erststufe einen Treibstoffmix aus UDMH als Treibstoff und als Oxydator AK-271.


Starts

OHB System

Bild vergrößernDie wohl bekanntesten Nutzlasten der Kosmos 3M: Die fünf Satelliten des SAR-Lupe-Systems
(Bild: OHB System)
Die Kosmos war und ist eine sehr häufig gestartete Raketenfamilie: In ihrer gesamten Dienstzeit von 1961 bis heute starteten sie nicht weniger als 962 Mal. Dabei gab es 47 Fehlschläge. Sie starteten dabei von allen sowjetischen Kosmodromen, nämlich Plessetzk in Nordrussland, Baikonur in Westkasachstan und Kapistur Jar in Südrussland. Zunächst startete man die auf der R-12 basierende Kosmos aus einem alten Silo in Kapistur Jar, welche aber schnell ersetzt werden sollte, da sie nur für den einmaligen Gebrauch als Startanlage für Mittelstreckenrakete ausgelegt waren. So baute man schnell die beiden Startkomplexe Wosschod (russ. Воссход) und Raduga (russ. Радуга). In Plessetzk folgten für die Kosmos / Kosmos 2 die Startanlage 133 sowie die Startanlage 131, die zunächst nur provisorisch war und schnell zur permanenten Startanlage 132 umgebaut wurde. In Baikonur schließlich baute man die Startanlage 41 für die Kosmos 3 (welche auch die einzige Kosmos-Version war, die von Baikonur aus starteten).

Zukunft

Nachdem die Sowjetunion zerbrach und die Kosmos 3M von der OHB-Tochter COSMOS International Raketenstart zusammen mit dem Hersteller, NPO Poljot, vermarktet wurde, lief für sie zunächst das Geschäft relativ gut. Doch stellte man in Omsk die Produktion im Jahr 1995 ein und man startete die restlichen gelagerten Raketen. Doch es gibt eine Hoffnung für diese Raketenfamilie: die Kosmos 3MU, aufbauend auf der Kosmos 3M, könnte für die Kosmos-Familie eine Renaissance bringen. Doch ist die Umsetzung sehr unsicher, da man in Russland über mehrere Träger verfügt, die das gleiche Nutzlastspektrum abdecken wie die Kosmos 3MU, so etwa die Rockot / Sterla oder in Zukunft die Angara 1.1. Doch noch ist das Konzept von NPO Poljot am Leben. Die Zukunft wird zeigen, ob sie starten wird.
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