Trägerraketen
Olafs Raumfahrtkalender

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Geschichte und Geschichten aus sechs Jahrzehnten Raumfahrt

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Statistik erstellt: 2017-11-24T10:46:28+01:00
Woschod 11A57

Anfang 1958 begann man im OKB-​1 von Sergej P. Koroljow mit Studien für eine Venus Sonde, deren Start für den Sommer 1959 geplant war. Als Trägerrakete konzipierte man die 8K73 Rakete, die eine leistungsfähige Drittstufe erhalten sollte. Den Auftrag zur Entwicklung des RD-​109 Triebwerks mit 10 Tonnen Schub erhielt das OKB-​456 unter Leitung von Valentin P. Gluschko. Die Entwicklung dieses Triebwerks geriet schon bald in ernste Schwierigkeiten. Koroljow hatte das vorhergesehen und daher im OKB-​154 von Semjon A. Kosberg eine Alternativentwicklung in Auftrag gegeben. Das RO-​5 (RD-​0105 /​ RD-​428) Triebwerk leistete zwar 50% weniger Schub, arbeitete dafür aber mit den von Koroljow favorisierten Treibstoffkomponenten Kerosin und Flüssigsauerstoff. Und vor allem konnte seine Entwicklung zügig erfolgreich zu Ende geführt werden. Die so entstandene 8K72 Rakete ging zwar als jenes Modell in die Geschichte ein, das die ersten Sonden zum Mond und später den ersten Menschen ins All beförderte. Für interplanetare Missionen war sie aber zu schwach. Als 1958/59 das Mathematische Institut der sowjetischen Akademie der Wissenschaften neue Berechnungen für Missionen zum Mars und zur Venus anstellte, zeigte sich dabei, daß die optimale Nutzlast mit dem Start der Sonde aus einer Parkbahn um die Erde erreicht werden konnte. Für das OKB-​1 ergab sich daraus die neue Aufgabe, einen nunmehr vierstufigen Träger zu entwickeln. Benötigt wurden für diesen eine neue und leistungsfähigere Drittstufe sowie die wiederzündbare Viertstufe. Anfang 1959 begannen die Arbeiten an der neuen 8K78 Rakete. Das Potential dieses Trägers auch in einer nur dreistufigen Ausführung war bald schon abzusehen. Denn die 8K72 Rakete flog bereits mit den Starts der bemannten „Wostok“ Raumschiffe und „Zenit“ Fotoaufklärungssatelliten an ihrer Leistungsgrenze. Mit dem RO-​9 (RD-​0106), das beim OKB-​154 als Zweitstufe für die neue Interkontinentalrakete R-​9A (Erzeugnis 8K75) entwickelt wurde, stand aber ein aussichtsreicher Entwurf für die „Block-​I“ Drittstufe der 8K78 zur Verfügung. Das Vierkammer-​Triebwerk lieferte im militärischen Einsatz einen Schub von 309 kN für 165 s. In seiner neuen Rolle mußte vor allem die Brenndauer gesteigert werden. Dazu wurde der Oxidatortank verlängert, während der Treibstoff in einem neuen kugelförmigen Tank oberhalb untergebracht wurde. Das so entstandene Triebwerk trug zunächst die Bezeichnung RD-​0107, dann RD-​0108 und schließlich RD-​0110 /​ RD-​461. Im Gegensatz zur „Block-​L“ Viertstufe kamen die Arbeiten an der Drittstufe rasch voran. Bereits im Mai 1960 konnten die ersten beiden Vorserienexemplare des Triebwerks ausgeliefert und in die Struktur der Stufe integriert werden. Im Oktober 1960 begann die Flugerprobung - mit zunächst sehr ernüchternden Ergebnissen. 1962/63 stellten sich dann aber die ersten Erfolge ein. Damit rückte auch die dreistufige Variante, die 11A57, wieder ins Blickfeld. Die Konstruktionsunterlagen der 8K72K, 8A92 und 8A78 Entwürfe waren unterdessen zusammen mit einer Vielzahl weiterer Studien an die Kuibyschewer Filiale Nr. 3 des OKB-​1 übergeben worden. Als nun die Entwicklung neuer Trägerraketen zum Start bemannter und unbemannter Raumschiffe und Satelliten gefordert wurde, kam man in Kuibyschew rasch zu der Überzeugung, daß trotz der Vielfalt unterschiedlicher Nutzlasten, die die Raketen befördern sollten, sich die Entwicklung einer Einheitsträgerrakete anbot. Die neue Rakete baute wie die 8K78 auf dem Basisblock der R-​7A (Erzeugnis 8K74) Interkontinentalrakete auf. Dessen Konzept (vier konische Außentriebwerksblöcke als erste Stufe angeordnet um einen zentralen Block als Zweitstufe) wurde praktisch unverändert übernommen. Vielfältige Detailverbesserungen waren aber an den Triebwerken und ihrem Steuerungssystem vorgenommen worden. So wurden die bisherigen, im OKB-​1 entwickelten, Vernier-​Triebwerke der beiden ersten Stufen durch solche aus dem OKB-​456 ersetzt. Auf zahlreiche, teils sehr komplexe, Systeme zur Steuerung der Vernier-​Triebwerke wurde verzichtet, was vor allem die Zuverlässigkeit im Hinblick auf den bemannten Einsatz steigerte. Aber auch die Leistungscharakteristika verbesserten sich. Der Einsatz eines neuen Zündsystems ermöglichte es nun, alle Brennkammern der Erststufe simultan zu zünden. Die verbesserten Triebwerke der 8K78 trugen nun die technische Bezeichnung 8D74K bzw. 8D75K. Bei beiden Stufen wurde die Druckbeaufschlagung der Tanks um 10% bzw. 8% erhöht. Vereinfacht wurde das Schubregime der Erststufe. Erreichte das 8D74 Triebwerk ursprünglich seinen vollen Schub erst über zwei vorangehende niedrigere Stufen, war es nun nur noch eine. Am 20.01.1960 flog erstmals eine derart modifizierte Trägerrakete mit der Attrappe der „Block-​L“ Viertstufe auf einer ballistischen Bahn. Mit der Entwicklung des neuen Zenit-​4 Fotoaufklärungssatelliten und Plänen für mehrsitzige „Woschod“ Raumschiffe wurden 1963/64 die Entwürfe für eine dreistufige Variante der 8K78 finalisiert. Da deren wichtigste Baugruppen bereits ihre Serienreife im Einsatz nachgewiesen hatten, verlief die Entwicklung der 11A57 ohne größere Schwierigkeiten. Die Erst– und Zweitstufentriebwerke wurden nochmals leistungsgesteigert. Als 8D728 bzw. 8D727 Einheitstriebwerke lieferten sie etwas mehr Schub und wiesen einen gesteigerten spezifischen Impuls auf. Bei den ersten Starts kamen noch die 8D727P bzw. 8D727K Triebwerke zum Einsatz, deren Leistungskenndaten noch individuell für bestimmte Missionen optimiert worden waren. Bald schon wurden aber nur noch die kostengünstiger zu fertigenden Einheitstriebwerke eingesetzt. Auch sonst wurden im Laufe des über zehnjährigen Einsatzes immer wieder Verbesserungen eingeführt. So flogen die ersten Exemplare noch mit dem 8D715P (RD-​0108) Triebwerk. Für die bemannten „Woschod“ Flüge wurde dann 1964 das 11D55 (RD-​0110) Triebwerk eingeführt. Dieser war im Ergebnis von Prüfstandläufen an einigen kritischen Punkten strukturell verstärkt worden. Zudem waren Maßnahmen gegen hochfrequente Oszillationen in der Brennkammer ergriffen worden. Gegen Ende 1965 hatte sich das Einheitskonzept bei der 11A57 durchgesetzt. Nun flug die Rakete mit 8D728, 8D727 und 11D55 Triebwerken. In dieser Ausführung wurde sie im Dezember in die Bewaffnung der Roten Armee aufgenommen. 1967/68 wurde die 11A57 einer Modernisierung unterzogen. Der kombinierte Erst– und Zweitstufenblock wurde durch das unifizierte 11S59 Paket ersetzt. Durch die gezielte Verbesserung einer Reihe von Charakteristika stieg damit die typische Nutzlastkapazität von 5.800 auf 6.100 kg. Dem trug man auch mit der Verlängerung der Nutzlastverkleidung um 40 cm Rechnung. Die Woschod 11A57, wie die Rakete schließlich nach ihrer prominentesten Nutzlast genannt wurde, war damit weitgehend baugleich zu der 1966 eingeführten Sojus 11A511. Und wie diese erreichte die in großer Stückzahl eingesetzte Woschod 11A57 eine erstaunliche Zuverlässigkeitsquote von über 95%.



Gesamtsystem
Nation Sowjetunion
Bezeichnung(en) Woschod 11A57
Entwicklungszeitraum 19621963
erster Start 16.11.1963
Einsatzzeitraum 19631976
Stufenzahl 3
Gesamthöhe 44,02 m[1]
Spannweite über Stabilisierungsflächen 10,30 m[1]
max. Nutzmasse ca. 5.800 kg (auf LEO)[1]
Leermasse ca. 25.900 kg[1]
Treibstoffmasse ca. 279.200 kg[1]
Startmasse ca. 305.100 kg[1]
Startschub 4.054 kN[1]
1. Stufe (Außenblöcke)
Hersteller
Bezeichnung(en) Block B, W, G, D
Länge 19,82 m[2]
max. Durchmesser 2,68 m[2]
max. Spannweite über Stabilisierungsfläche 3,82 m[2]
Leermasse
Treibstoffmasse 4×ca. 39.450 kg[2]
Gesamtmasse 4×ca. 43.225 kg[2]
Antrieb je 1 Vierkammer-​Flüssigkeitstriebwerk RD-​107 (Erzeugnis 8D728) + 2 Vernier-​Triebwerke
Treibstoff Kerosin T-​1 + Flüssigsauerstoff
Startschub 4× 1.014 kN[1]
spezifischer Impuls (Seehöhe) 252 s[2]
max. Brenndauer 118..119 s
2. Stufe (Zentralblock)
Hersteller
Bezeichnung(en) Block A
Länge inkl. Stufenadapter 27,84 m[1]
max. Durchmesser 2,95 m[2]
Leermasse
Treibstoffmasse ca. 93.100 kg[2]
Gesamtmasse ca. 100.300 kg[2]
Antrieb 1 Vierkammer-​Flüssigkeitstriebwerk RD-​108 (Erzeugnis 8D727) + 4 Vernier-​Triebwerke
Treibstoff Kerosin T-​1 + Flüssigsauerstoff
Vakuumschub 973 kN[2]
spezifischer Impuls (Vakuum) 315 s
Nominal-​Brenndauer 290..295 s
3. Stufe
Hersteller
Bezeichnung(en) Block I
Länge 7,14 m[1]
max. Durchmesser 2,66 m[1]
Leermasse
Treibstoffmasse ca. 22.300 kg[2]
Gesamtmasse ca. 25.540 kg[2]
Antrieb 1 Vierkammer-​Flüssigkeitstriebwerk RD-​0110 (Erzeugnis 11D55) + 4 Vernier-​Triebwerke
Treibstoff Kerosin T-​1 + Flüssigsauerstoff
Vakuumschub 298 kN[2,3]
spezifischer Impuls (Vakuum) 326 s[2]
Maximal-​Brenndauer 230..240 s[2]
Nutzlastverkleidung
Länge 6,74 m[1]
max. Durchmesser 2,70 m[2]
Konstruktionsmasse ca. 820 kg[2]

Anmerkung: die historische Quellenlage zur Woschod 11A57 ist sehr dürftig, so daß für dieses Datenblatt praktisch nur auf die (teils sehr widersprüchlichen) Angaben aus der Sekundärliteratur zurückgegriffen werden konnte
Quellen:
[1] BIS: SPACEFLIGHT VOL 42 NO 4, April 2000
[2] МИРОВАЯ ПИЛОТИРУЕМАЯ КОСМОНАВТИКА, 2005
[3] ЧЕРТОК: РАКЕТЫ И ЛЮДИ: ГОРЯЧИЕ ДНИ ХОЛОДНОЙ ВОЙНЫ, 2007