Atlas ICBM ontwikkeling en productie

Zoals vermeld had de Sovjet regering in mei 1954 de opdracht gegeven dringend aan te vangen met de ontwikkeling van de R-7 ICBM. Ongeveer een jaar later, in januari 1955 bekwam Convair Division het lange duur contract voor de ontwikkeling van Atlas als crash programma. Dat jaar promoveerde Bossart tot hoofdingenieur van het Atlas project en bracht het later tot technisch directeur.

Gedurende mei 1955 inspecteerde de US Air Force een volle schaal model van de Atlas raket en gaf drie maanden later de finale goedkeuring voor de bouw van de eerste testexemplaren.

Fig. 21: volle schaal model van het 3-motorige goedgekeurde MX-1593 contractontwerp, Atlas (gewicht 120 t, stuwkracht 1720 kN).

De werktuigen nodig om de romp van Atlas te bouwen, te dragen, transporteren en assembleren werden samengesteld en een grote montagefabriek werd weldra gebouwd in Kearny Mesa omgeving San Diego, CA. De volledige raket werd daar in elkaar gestoken. Ook talrijke electronische componenten werden er vervaardigd.

Fig. 22:Montage hal van de Atlas Kearny Mesa fabriek. De hoofd- en boostertrappen zijn nog gescheiden (General Dynamics/Convair Astronautics, San Diego, 1960).

Fig:23:Kearny Mesafabriek. Een Atlas gemonteerd op een raam, zonder booster motoren. Het bolvormige tankje in het midden is voor hoge druk helium. De stang erboven is de afwerp rail voor de boostersectie. De cylindrische tank onder de LR105-5 hoofdmotor bevat smeerolie voor de gasturbine (General Dynamics/Astronautics, San Diego, 1961).

Naast Convair bouwden talrijke andere contractors de 40000 onderdelen van Atlas. Zo vervaardigde . General electric en Avco de hitteschilden, wat nu Lawrence Livermore Laboratories heet de W-38 waterstofbom voor Atlas E/F en bouwde de Rocketdyne Division de motoren.

Bij het lassen van de roestvrij stalen tanks kwam de expertise van Solar Aircraft Corporation aan bod. Verder nog o.a. de firma's Burroughs voor computers en Ramo-Wooldridge Corporation voor de technische coördinatie en integratie en om de ontwikkeling te versnellen (later TRW). Bij Convair waren voor Atlas bouw en ontwikkeling en de constructie van 133 lanceercomplexen 30000 mensen tewerkgesteld. Daarbij kwamen nog de 60000 mensen die werkten bij 157 contractor firma's (1957).
De objectieven werd bereikt in 1962.

Het is duidelijk dat Atlas een programma was met een omvang, dringendheid, geheimhouding en massieve financiering vergelijkbaar met het Manhattan atoombom project. Maar hetzelfde kan gezegd worden van andere raketwapen projecten zoals de krachtigere Titan II ICBM en de nieuwe generatie veel kleinere en goedkopere vaste brandstof ICBM Minuteman en Polaris (duikboot IRBM) die wat later in de fifties werden gestart en zouden leiden tot vervanging van Atlas en Titan I.

Een tweede back-up ICBM project, eveneens met vloeibare brandstofmotoren werd een jaar na Atlas, in oktober 1955 voor de USAF gestart bij firma Glenn Martin: de wat krachtigere en langere Titan I, met LO₂/kerosine motoren. Het werd gebouwd als verzekering, mocht het Atlas ontwerp falen, hetgeen een oorlog zou uitnodigen. Deze raket had lichte aluminium integrale tanks die wel zelfdragend waren en had 2 gewone trappen. Titan I had verder een onafhankelijk volledig inertieel geleidingssysteem dat niet kon worden gestoord zoals het "radio-updates" systeem vanop de grond, gedurende de bekrachtigde vluchtfase van de vroege Atlas ontwerpen. Radio geleiding beperkte verder het aantal Atlas ICBMs dat simultaan kon worden afgeschoten. De laatste Atlas versies werden eveneens volledig met gyroscopen gestuurd. Naast Atlas zou het Titan I project bijna gelijktijdig evolueren en in een wapen resulteren.

Fig. 24:Titan I, de back-up ICBM voor Atlas had 2 trappen en integraaltanks uit aluminium en een geavanceerd villedig inertieel geleidingsysteem.

Fig: 25: Titan I raket tentoongesteld op een parking. De aluminium wanddelen met bouten zijn geen tanks maar intertank of intertrap tussenschotten (NASA Ames - Moffets Field Car Park, 2006).

In de ontwikkelingsfase werd het Test Laboratorium dat in de omgeving van de Kearny Mesa fabriek lag ingezet voor componenten evalutie en ongevaarlijke system testen. Het Point Loma proefcentrum bij de oceaankust werd gebruikt voor cold-flow testen met water i.p.v. verbrandingsmengsel. In Sycamore Canyon werden door Convair 2 statische motor test complexen gebouwd en verder nog 2 van dergelijke collosale torens in de woestijn: de Edwards Rocket Base.

Fig. 26: colossale opstellingen voor statische motortesten in Sycamore Canyon.

Ta Cape Canaveral werden voor Atlas ICBM prototype lanceringen de complexen 11, 12 13 en 14 gebouwd. Lanceerplatformen 36A en 36 B werden geconstrueerd voor latere lanceringen van ruimtetuigen met de Atlas/Centaur configuratie.
North American Aviation startte zijn Rocketdyne Division in 1955. Deze firma ging alle Atlas motoren ontwikkelen en bouwen. Dat waren configuraties van de LR-89 voor de 2 booster motoren en van de LR-105 voor de hoofdmotor.
Datzelfde jaar kreeg Rocketdyne van de US Air Force de opdracht een supergrote vloeistof motor te bouwen die uiteindelijk de beroemde F-1 van de Saturn V maanraktten zou worden.

De koude oorlogsdreiging blijft duren en als demonstratie van haar thermonucleaire slagkracht vanuit de lucht parachuteerde in mei 1956 voor eerst een B-52 een live waterstofbom. Deze had een kracht van 3,8 Mt en detoneerde op 3,8 km hoogte. Het experiment heette Cherokee en maakte deel uit van operatie Redwing (het doel werd wel niet geraakt en de explosiegegevens gingen verloren). Hiermee werden ook de realisaties inzake verkleining van H-bommen aangetoond hetgeen de inzetbaarheid ervan voor raketmunitie impliceerde.

In juni 1956 vond de eerste statische Atlas motoren test plaats te Edwards. Verdere tests volgden in Sycamore Canyon later dat jaar. De eerste Atlas die op Cape Canaveral arriveerde was een dummy voor compatibiliteitstesten met het lanceercomplex. Het eerste Atlas transport van San Diego naar de Cape was moeilijk en gebeurde langs de weg (4220 km) met politie escort in speciale aanhangwagens van Goodyear Aircraft Corporation. Het duurde 9 dagen. Atlas zelf zou dergelijke afstand in 18 minuten overbruggen! Weldra echter zou Atlas enkel door vliegtuigen worden getransporteerd. Alle silo's en lanceerinstallaties zouden immers in de omgeving van luchtmachtbasissen worden gebouwd (zie kaart fig. 25).

In augustus 1957, na 1 mislukte test, steeg de Russische ICBM tegenhanger R-7 op van Tyuratam (d.i. Baikonur) met alle motoren aan en bereikte het doel op Kamchatka, 7000 km ver d.w.z. de intercontinentale actieradius werd bereikt. Later zou bekend worden dat de R-7 5,4 t 8600 km ver kon transporteren en een bom vervoerde van 2,9 Mt. 16 dagen voor deze lancering was een Amerikaans U-2 spionagevliegtuig er voor het eerst in geslaagd het R-7 lanceercomplex te Baikonur te fotograferen. De CIA wist dus dat de Russen een kolossale lanceerinstallatie hadden gebouwd.

De eerste succesvolle korte afstand lancering met een Atlas A vond 4 maanden later plaats op Cape Canaveral in december 1957 na 2 mislukte pogingen. Een afstand van 1000 km werd overbrugd en een hoogte werd bereikt van 120 km. De A types hadden geen hoofdmotor en waren daardoor niet uitgerust om intercontinentale afstanden bereiken of satellieten lanceren.

De consternatie van het westerse publiek, de vrije wereld van toen, was groot toen de Sovjets erin slaagden in oktober en november 1957 met hun R-7 vanuit Baikonur resp. de eerste kunstmaan Spoetnik 1 te lanceren en zelfs een capsule Spoetnik 2 met een hond erin.

Dit gaf de Amerikanen hun "Spoetnik shock" en men sprak van de "missile gap": er was frustratie en bezorgdheid inzake achterstand in rakettechnologie en kennis. De CIA was al op de hoogte van het bestaan van een grote raket (de R-7) in 1957 maar kon enkel speculeren wat karakteristieken ervan betrof. Het aantal Sovjet ICBMs dat operationeel zou worden kon nog niet worden ingeschat maar het werd snel duidelijk dat de opinies daarover overdreven waren. Spionage satellieten om de Sovjet ICBM vooruitgang op te volgen zouden enkel in de sixties ingezet kunnen worden. Maar er waren de U-2's die van 28 km hoog konden spioneren. Rond september 1959 was de CIA erachter gekomen dat de R-7 parallele trappen had (d.w.z. alle trappen worden tesamen ontstoken bij het opstijgen) maar dat de productie ervan traag verliep en dat R-7 niet snel in grote aantallen kon geproduceerd worden. Daarop begon de "missile gap" angst stilaan te tanen.

Fig. 27: lage kwaliteitsfoto van een Sovjet R-7A Semyorka ICBM lancering; al de trappen werden gelijktijdig ontstoken. Semyorka betekent “Zeven” (credit RKK Energia).

Fig. 28: R-7 (Semyorka) ICBM had parallelle trappen. Deze revolutionaire raket had 20 hoofdmotoren en 12 stuurmotoren en lanceerde de meeste Sovjet “ firsts” in ruimte exploratie. R-7 wordt vandaag nog steeds ingezet o.a. voor transport van bemanningen naar het Internationaal Ruimtestation.

In November 1958 maakte een Atlas B (prototype) zijn eerste geslaagde vlucht uitgerust met alle 3 motoren en bereikte ICBM reikwijdte. Een doel werd geraakt op een afstand van 10200 km en het apogeum van de baan lag op 900 km.
De eerste productie Atlas nl. een Atlas D maakte een succesvolle vlucht in september 1958 van het Cape Canaveral lanceercomplex 14. Een jaar later, in september 1959 werd Atlas D operationeel verklaard na een succesvolle lancering vanop een onbeschermd platform van de pas geopende westkust raketbasis Vandenberg AFB in Californië.
In maart 1959 werd de Russische R-12 IRBM operationeel. Deze raket was afgestapt van vloeibare zuurstof en gebruikte reeds een stockeerbaar verbrandingsmengsel zoals Titan II. De reusachtige R-7 die reeds twee jaar eerder Spoetnik lanceerde werd als ICBM versie R-7A eerst in januari 1960 operationeel op een nieuw lanceercomplex in Plesetsk. Dat was dus na Atlas D.

In 1959 werd in Amerika begonnen met de bouw van half-versterkte lanceerbunkers van het "doodskist" type die enige bescherming gaven aan de Atlas D en E erin.
Atlas E werd operationeel in september 1961 en Atlas F in november 1962. Atlas E en F hadden verbeterde hitteschilden, kernkoppen, motoren en geleidingssystemen. Het E type kon het doel te raken met een precisie (CEP, Circular Error Probable) van 600 m.
In de periode 1961-1964 begonnen ook de Russen silos te bouwen om hun raketten te beschermen. De R-14 IRBM met stockeerbaar verbrandingsmengsel werd toen operationeel en ook de kleinere R-9 ICBM, waarmee Korolev nog steeds de militaire bruikbaarheid van het niet giftige vloeibare zuurstof trachtte te bewijzen. Zoals gebeurde in Atlas silos vond op 24 october 1963 een explosie plaats in een R-9 put ten gevolge van een zuurstoflek. 9 verloren daarbij het leven. Op dezelfde dag verloren 3 jaar eerder meer dan 100 het leven door te dicht te staan bij een exploderende R-16 ICBM (de generaal Nedelin katastroof). Dit resulteerde te Baikonur in het gebruik nooit meer op 24 october te lanceren. Toch werd de R-16 ICBM operationeel. Deze gebruikte giftig geïnhibeerd rood rokend salpeterzuur/UDMH als verbrandingsmengsel.