R-7 (Rakete)
thumb|250px|R-7 mit Sputnik 2
Die R-7 (Semjorka, rus: Семёрка) war die weltweit erste Interkontinentalrakete. Die Rakete wurde von der Sowjetunion gebaut und eingesetzt. Da die Namen der Raketen von der russischen Seite nicht offiziell angegeben wurden, vergab die NATO der R-7 die Bezeichnung SS-6 oder "Sapwood" ("Splintholz").
Die R-7 hatte eine Höhe von 34 m, einen Durchmesser von 3 m und wog 280 t. Die Rakete hatte zwei Stufen und wurde von Triebwerken angetrieben, die flüssigen Sauerstoff und Kerosin als Treibstoff verwendeten. Eine R-7 konnte ihre Nutzlast bis zu 8800 km weit tragen, wobei die Treffgenauigkeit bei etwa 5 km lag.
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Entwicklung
Die Entwicklung begann bei OKB-1, Kaliningrad (seit 1995 Koroljow) im Jahr 1953 mit dem Ziel, eine zweistufige Interkontinentalrakete mit einer Startmasse von 170 t zu entwerfen, die einen 300 kg schweren Sprengkopf bis zu 8000 km weit tragen kann. Die ersten Bodentests folgten noch 1953, gefolgt von einer weitgehenden Überarbeitung des anfänglichen Designs. Das endgültige Design der R-7 wurde erst im Mai 1954 genehmigt. Der erste Testflug der neuen Rakete, die nun die Werksbezeichnung 8K71 trug, fand am 15. Mai 1957 vom Kosmodrom Baikonur aus statt. Ein Feuer in einem der Booster führte zu einem Absturz der Rakete 400 km vom Startplatz entfernt. Nach einem weiteren Fehlversuch fand der erste erfolgreiche Testflug am 21. August 1957 statt, wobei die Rakete eine Entfernung von 6000 km zurücklegte. Dieser Testflug wurde am 26. August von der sowjetischen Nachrichtenagentur TASS offiziell bekanntgegeben. Schließlich brachte eine modifizierte Version der R-7 am 4. Oktober 1957 vom Baikonur aus Sputnik 1 in den Erdorbit, den weltweit ersten künstlichen Satelliten. Am 3. November folgte ein weiterer erfolgreicher Start mit Sputnik 2 an Bord.
Nach diesen ersten Tests wurde ersichtlich, dass weitere Modifikationen an der Rakete nötig sind, so dass die Testflüge bis zum Dezember 1959 weitergingen. Die zusätzlichen Modifikationen führten zur verbesserten R-7 mit der Bezeichnung 8K74, die im Vergleich zur 8K71 leichter war und über bessere Navigationssysteme verfügte. Ferner wies die 8K74 stärkere Triebwerke und eine höhere Treibstoffkapazität auf und kam so auf eine Reichweite von 12000 km und eine Nutzlastkapazität von 5370 kg.
Technik
[[Bild:Soyuz rocket engines.jpg|thumb|220px|Triebwerke der ersten und zweiten Stufe einer Sojus-Rakete, die der R-7 sehr ähnlich sind]] Kernproblem der russischen Raketenentwicklung war zunächst in kurzer Zeit große Nutzlasten (Atomsprengköpfe) interkontinental zu bewegen. Daher wurde intensiv nach leistungsfähigen Konzepten gesucht, bei denen Entwicklungszeit für Raketenmotoren gespart werden konnte. Als das Vielversprechenste zeigte sich die Bündelung gleichartiger Antriebe mit gleichzeitiger Zündung aller Stufen am Boden. So konnte vor dem Abheben der Rakete geprüft werden, ob alle Triebwerke fehlerfrei arbeiten, erst dann wurde die Rakete vom Starttisch freigegeben.
Da jedoch eine Interkontinentalrakete nur mit einem zweistufigen Konzept realisierbar war, ging man ein Kompromiss ein, indem man die zweite Stufe (die Zentralstufe, engl. Core) länger baute, so dass sie nach dem Ausbrennen und Abtrennen der ersten Stufe (der Booster) die Nutzlast weiter beschleunigte. Auch ging man damit dem Problem aus dem Weg, die zweite Stufe der Rakete im Flug zünden zu müssen, womit man zu der Zeit über keinerlei Erfahrungen verfügte.
Die Zentralstufe (2.Stufe) der R-7 verwendete vier RD-108 Triebwerke, die Kerosin und flüssigen Sauerstoff (LOX) verbrannten. Bei der ersten Stufe (die Booster) wurden mit RD-107 fast die gleichen Triebwerke wie für die länger brennende zweiten Stufe verwendet. Als Steuerung eigneten sich bei der relativ symmetrischen Schubchakteristik einfache Kreiselsysteme mit Zeitschaltelementen. Die Grundrichtung wurde durch einen drehbaren Starttisch vorgeben. Erst der Start größerer Satelliten auf definierte Umlaufbahnen erforderte Oberstufen.
Da man in den 1950ern noch über keine Erfahrungen im Betrieb und Start größerer Raketen verfügte und Beschädigungen der ziemlich breiten R-7 durch Windstöße befürchtete, entwarfen sowjetische Ingenieure für die R-7 ein ausgeklügeltes Konzept eines Starttisches. Die Rakete stand nicht auf einer Plattform, sondern wurde an ihren seitlichen Boostern so "aufgehängt", dass durch ihr Eigengewicht die Startarme sich wie die Blätter einer Blume um sie schloßen. Dieses Prinzip nannte man daher auch "Tulpe". Wurden die Triebwerke der Rakete gestartet, öffneten sich die Startarme erst in dem Moment, als der Schub der Triebwerke das Eigengewicht der Rakete ausgleichte. Erst dann war die Rakete freigegeben und konnte den Starttisch verlassen. Dadurch konnte außerdem sichergestellt werden, dass die Rakete nur dann abhebt, wenn alle Booster einen gleichmäßigen Schub liefern. Diese Starttische wurden sowohl für die R-7, als auch für die späteren aus ihr abgeleiteten Trägerraketen benutzt. Obwohl dieses Konzept im Vergleich zu Starttischen späterer Raketen sehr kompliziert aussieht, gab es in den fast 50 Jahren des Betriebs der R-7 und ihrer Nachfolger keinen die Startanlage betreffenden Zwischenfall.
Einsatz als Interkontinentalrakete
Die erste strategische Einheit wurde am 9. Februar 1959 in Plessezk in Dienst gestellt. Am 15. Dezember 1959 startete von Plessezk aus die erste R-7.
Obwohl technisch ein Erfolg, wird R-7 in der Rolle eines Waffensystems als ein Misserfolg angesehen. Insgesamt wurden nur sechs Startplätze in Dienst gestellt, vier in Plessezk und zwei in Baikonur. Die Kosten des Systems waren immens, in erster Linie aufgrund von Schwierigkeiten beim Bau komplexer Startanlagen in entfernten Regionen. Allerdings waren diese enormen Kosten für alle Raketen der ersten Generation aufzubringen, sowohl durch die Sowjetunion als auch durch die USA, die ähnliche Probleme und Fehlschläge bei ihren Raketen-Programmen in Kauf nehmen mussten.
Außer den hohen Betriebskosten traten beim Einsatz von R-7 weitere gravierende Probleme auf. So konnten die Startanlagen der R-7 aufgrund ihrer Größe nicht vor den Kameras der U-2 Spionageflugzeuge versteckt werden und wären daher im Falle eines Nuklearkrieges schnell zerstört worden. Außerdem brauchte eine einzelne R-7 etwa zwanzig Stunden für die Startvorbereitung und konnte aufgrund des Tieftemperatur-Treibstoffes nicht länger als ein Tag auf der Startrampe verbleiben. Somit konnten sowjetische Interkontinentalraketen nicht in ständiger Gefechtsbereitschaft gehalten werden und wären im Konfliktfall wahrscheinlich noch vor dem Start durch US-Bomber zerstört worden. Der Misserfolg der R-7 bewog die Sowjetunion zu einer schnellen Entwicklung von Interkontinentalraketen zweiter Generation.
Die 8K71 und 8K74 Varianten wurden unter den Bezeichnungen R-7 und R-7A produziert. Die Raketen wurden erst 1962 im vollen Umfang in Dienst gestellt und bereits 1968 wieder ausgemustert.
Einsatz als Trägerrakete
Obwohl als Waffensystem ein Misserfolg, wurde R-7 zu einer Familie von Trägerraketen für die Raumfahrt weiterentwickelt, die seitdem intensiv zum Starten von unterschiedlichsten Nutzlasten, u.a. von bemannten Raumschiffen und interplanetaren Raumsonden bis heute eingesetzt wird. Der erste Satellit wurde noch mit einer gewöhnlichen R-7 gestartet, die dadurch den Namen Sputnik erhielt. Lediglich die Sektion der Rakete, die den Sprengkopf und die Flugsteuerung enthielt, wurde abgebaut und an ihre Stelle kam ein kleinerer konischer Adapter, der nur die für einen Flug notwendigsten Systeme enthielt. Später entstand durch Modifizierungen an den Triebwerken die Sputnik-3 Rakete, die nach einem anfänglichen Fehlstart am 15. Mai 1958 den Sputnik-3 Satelliten ins All beförderte. Die weiteren Modifizierungen der R-7 betrafen das Hinzufügen von neuen Stufen, neue Triebwerke usw. Im Laufe der Jahre entstanden mehrere Varianten der Trägerraketen, die ständig modifiziert wurden und heute zu den weltweit robustesten und zuverlässigsten Raketen zählen:
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R-7 und ihre Nachfolger
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- Wostok: eine R-7 mit einer zusätzlichen dritten Stufe, Erststart 1958, heute nicht mehr im Einsatz
- Luna: eine andere Bezeichnung einer frühen Version der Wostok, startete die ersten Lunik-Sonden, heute nicht mehr im Einsatz
- Molnija: eine R-7 mit einer neuen und größeren dritten Stufe und einer vierten Stufe für hochfliegende Satelliten und interplanetare Raumsonden, Erststart 1960, bis heute im Einsatz
- Woschod: eine Molnija ohne die vierte Stufe für Nutzlasten in niedrige Orbits, Erststart 1963, heute nicht mehr im Einsatz
- Poljot: eine zweistufige Version der Woschod, Erststart 1963, heute nicht mehr im Einsatz
- Sojus: eine leicht modifizierte Woschod, Erststart 1966, bis heute im Einsatz
- Sojus-Fregat: eine Sojus mit zusätzlicher vierten Stufe (Fregat) für hochfliegende Satelliten und interplanetare Raumsonden, Erststart 2000, bis heute im Einsatz
- Sojus 2: eine Sojus mit digitaler Flugsteuerung und neuer dritten Stufe, Erststart 2004
Daten der Trägerraketen auf der Basis der R-7
| Träger: | Code (ru): | Stufen: | Länge (m): | Durchmesser (m): | Masse (kg): |
|---|---|---|---|---|---|
| Wostok | 8К72К | 3 | 38.246 | 10.300 | 287.000 |
| Wostok-2 | 8А92 | 3 | 38.246 | 10.300 | 287.000 |
| Wostok-2М | 8А92М | 3 | 38.246 | 10.300 | 287.000 |
| Woschod | 11A57 | 3 | 44.628 | 10.300 | 298.400 |
| Luna | 8К72 | 3 | 33.500 | 10.300 | 279.000 |
| Molnija | 8К78 | 4 | 43.440 | 10.300 | 305.000 |
| Molnija-М | 8К78М | 4 | 43.440 | 10.300 | 305.000 |
| Poljot | 11К59 | 2 | 30.000 | 10.300 | 277.000 |
| Sojus | 11А511 | 3 | 50.670 | 10.300 | 308.000 |
| Sojus-2 | 14А14 | 3 | 50.670 | 10.300 | 311.000 |
| Sojus-2 mit Ikar- Oberstufe | 14А14 | 4 | 45.783 | 10.300 | 311.000 |
| Sojus-2 mit Fregat-Oberstufe | 14А14 | 4 | 45.783 | 10.300 | 311.000 |
| Sojus-L | 11А511Л | 3 | 44.000 | 10.300 | 305.000 |
| Sojus-М | 11А511М | 3 | 50.670 | 10.300 | 310.000 |
| Sojus-U | 11А511У | 3 | 51.100 | 10.300 | 313.000 |
| Sojus-U mit Ikar-Oberstufe | 11А511У | 4 | 47.285 | 10.300 | 308.000 |
| Sojus-U mit Fregat-Oberstufe | 11А511У | 4 | 46.645 | 10.300 | 308.000 |
| Sojus-U2 | 11А511У2 | 3 | 51.100 | 10.300 | 313.000 |
| Sojus FG | 11А511ФГ | 3 | 49.476 | 10.300 | 305.000 |
| Sojus FG mit Fregat-Oberstufe | 11А511ФГ | 4 | 42.463 | 10.300 | 305.000 |
| Sputnik | 8К71ПС | 2 | 29.167 | 10.300 | 267.000 |
| Sputnik-3 | 8А91 | 2 | 31.000 | 10.300 | 269.300 |
Weblinks
- Rakete R-7 von S.P. Korolev Rocket and Space Corporation Energia, früher OKB-1
- R-7 und ihre Nachfolger von Bernd Leitenberger
Siehe auch: Liste der Raketentypen Modèle:Vorlage:Navigationsleiste Russische Raketen