Ein „Flopnik“ erniedrigt die USA

„Flopnik” Schlagzeile des „Daily Herald”Spektakulär endete am 06.12.1957 der erste Versuch der USA, dem Start der beiden sowjetischen Sputnik Satelliten einen eigenen kleinen Satelliten entgegenzusetzen. Vor den Augen der live zugeschalteten amerikanischen Fernsehzuschauer, damals ein sehr aufwendiges und nur selten praktiziertes Unterfangen, und vor den Kameras der Wochenschauen explodierte die Vanguard Rakete nach einem „Flug“ von wenigen Zentimetern. Anderentags titelten die Tageszeitungen „Oh, what a Flopnik!“ und auch das aus dem Deutschen entlehnte Wort vom „Kaputtnik“ machte die Runde. Dabei gab es eigentlich wenig Grund zur Häme, denn Fehlstarts begleiteten damals die Entwicklung praktisch jeder neuen Rakete. Und was niemand ahnen konnte, das ambitionierte Vanguard Programm sollte schließlich doch noch zum Urahn der langlebigen und äußerst erfolgreichen Thor und Delta Raketenfamilien werden. Die mit dem Bau der Vanguard Satelliten einhergehende extreme Miniaturisierung war wegweisend für die amerikanische Raumfahrt. Und das für die Bahnverfolgung aufgebaute Minitrack Netzwerk erwies sich als außerordentlich leistungsfähig. Letztlich legte das Vanguard Programm also einen bedeutenden Grundstein für den langfristigen Erfolg der amerikanischen im direkten Vergleich mit der sowjetischen Raumfahrt.
Als die USA 1955 den Start eines Forschungssatelliten für den Zeitraum des Internationalen Geophysikalischen Jahrs (1957/58) ankündigten, Bildsequenz vom Vanguard TV-3 Fehlstart
Bildsequenz vom Vanguard TV-3 Fehlstart
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war das zwar eine bemerkenswerte Nachricht, doch wurden in der populärwissenschaftlichen Literatur jener Jahre solche Ideen schon länger beschrieben. Mit dem deutschen A-​4, das die USA wie auch die Sowjetunion nach dem 2. Weltkrieg als Kriegsbeute weiter erprobten, stand eine einstufige Rakete zur Verfügung, die die Grenze zum Weltraum bereits erreichen konnte. Die Idee, diese Rakete mit einer oder mehreren Oberstufen zum Satellitenträger zu modifizieren, lag nicht fern. Doch es gab in den USA in den 1940er und frühen 1950er Jahren keine zivile Institution, die auch nur annähernd über ein Budget verfügte, das die Umsetzung eines solchen Projekts ermöglicht hätte. Zudem lag die Erprobung des A-​4 in den Händen des Militärs, das kein übermäßiges Interesse an einer Weiterentwicklung zeigte. Man sah einfach keinen Bedarf für die neue Waffe, verfügte man doch über eine große Flotte an Langstreckenbombern, die einschließlich der Atombombe alle Waffen mit wesentlich größerer Präzision ins Ziel bringen konnten, als die noch ziemlich unzuverlässige Rakete. Unabhängig von der US Army, der das A-​4 Programm übertragen worden war, beschäftigte sich die US Navy bereits seit den frühen 1940er Jahren erfolgreich mit der Raketentechnik. Das Naval Research Laboratory war nach dem Krieg an der Entwicklung der sehr erfolgreichen Aerobee Forschungsrakete beteiligt. Eine weitaus leistungsfähigere Rakete wurde unter dem Projektnamen „Neptune“ in Zusammenarbeit mit der Glenn L. Martin Company entworfen. Zahlreiche Neuerungen wurden bei der schließlich „Viking“ genannten Rakete umgesetzt: ein kardanisch aufgehängtes Triebwerk für die Steuerung der Rakete, Aluminium als Werkstoff für die wichtigsten tragenden Bauteile, kleine Druckgastriebwerke zur Stabilisierung der Rakete nach Brennschluß des Haupttriebwerks u.a.m. Das von Reaction Motors Incorporated entwickelte Flüssigkeitstriebwerk zählte zu den drei größten Triebwerken jener Zeit in den USA. 1949 startete die erste Viking und bereitete, wenn auch bei weitem nicht rundum erfolgreich, den Weg für eine letztlich erstaunlich leistungsfähige Forschungsrakete. Im Laufe des Programms gelangen eine Reihe von Verbesserungen am Design und dank miniaturisierter Meßgeräte auch wertvolle wissenschaftliche Messungenn. Anfang der 1950er Jahre gewann die Rakete so als Forschungsinstrument zunehmend an Bedeutung. Doch lieferte jeder der Starts nur eine kurze Momentaufnahme. Einen Ausweg bot der Start eines Satelliten, der über einen längeren Zeitraum Messungen vornehmen konnte. Mitte der 1950er war die Zeit reif für ein solches Unternehmen. Mehrere Expertenkomitees beschäftigten sich mit dieser Idee und stellten ihre Konzepte schließlich auch dem US Präsidenten vor. Strittig blieb bis zuletzt die Frage der Trägerrakete. Unzweifelhaft über die größte praktische Erfahrung verfügte das US Army Team mit Wernher von Braun. Aber auch die USAF und die US Navy hatten interessante Entwürfe vorgelegt. Doch nach dem Koreakrieg, der den Kalten Krieg an die Grenze zu einer atomaren Auseinandersetzung geführt hatte, wurde die Rakete als Waffe von den US Militärs neu bewertet. Als 1955 den US Geheimdiensten klar wurde, daß die Sowjetunion signifikante Fortschritte in der Raketenentwicklung erreicht hatte, wurden die eigenen Programme ebenfalls forciert. 1955 erhielten die wichtigsten Entwicklungen die höchste Prioritätsstufe. Um den Fortschritt der Atlas ICBM Entwicklung nicht zu gefährden, wurde der USAF Vorschlag daher schließlich abgelehnt. Nichts sollte von der vordringlichen Entwicklung der Atlas als „ultimative Waffe“ ablenken. Auch die US Army mit ihrem Vorschlag „Orbiter“ kam nicht zum Zug. Ausgerechnet das Konzept der US Navy, das die Entwicklung einer vollkommen neuen Rakete, wenn auch ausgehend von bewährten Komponenten, vorsah, wurde ausgewählt. Dabei war der Vorschlag der USAF u.a. kritisiert worden, weil seine Umsetzung bis 1957/58 zeitlich als nicht realisierbar angesehen wurde. Was schließlich den Ausschlag zugunsten des US Navy Entwurfs gab, ist nicht völlig geklärt. Denn von Braun legte mit seiner auf dem „Minimum Satellite Vehicle“ Konzept von 1954 aufbauenden Studie einen äußerst detaillierten Entwurf vor, der praktisch alle relevanten Aspekte einschließlich der Kosten umfaßte. Der US Navy Vorschlag blieb dagegen eine Reihe von Antworten schuldig. Allerdings ging er vergleichsweise ausführlich auf die wissenschaftlichen Kapazitäten des zu startenden Satelliten ein. Und Wissenschaft war ja das erklärte Ziel des IGY. Das beeindruckte wohl nicht nur jene Mitglieder des IGY National Committee, die enge Bindungen an die Navy hatten. Schwerwiegend war aber auch der Fakt, daß die Redstone Rakete als Basis des „Orbiter“ Entwurfs im aktiven militärischen Dienst stand. Das hätte die Veröffentlichung wissenschaftlicher Daten im Rahmen des IGY Einschränkungen aufgrund der Geheimhaltungsvorschriften unterworfen. Jedenfalls wurde schließlich der „zivile“ Entwurf der US Navy gewählt.
Die Glenn L. Martin Company hatte zwei Varianten des Vanguard Designs entworfen. Die Studie M-​10 ging von einer modifizierten Viking mit einem General Electric Triebwerk aus dem „Hermes“ Programm aus, auf die zwei Feststofftriebwerke aufgesetzt werden sollten. Entwurf M-​15 sah dagegen als Zweitstufe eine „Aerobee-​Hi“ mit Flüssigkeitstriebwerk vor. Beide Vorschläge orientierten sich an der Idee, die kleinstmögliche Rakete zu bauen, die einen Satelliten von wenigen Pfund Gewicht auf eine Umlaufbahn befördern konnte. Ein Konzept, das später zu dem Spott über die „Grapefruit“ Satelliten angesichts der vielfachen Größe der sowjetischen Sputniks beitrug.
Das X-405 TriebwerkUnter der Leitung von John P. Hagen nahmen NRL und Glenn L. Martin Company die Entwicklung der Vanguard Rakete auf. Unteraufträge wurden u.a. an die General Electric Company, die Thiokol Chemical Company und die Aerojet General Corporation vergeben. Da man bei Erst– und Zweitstufe auf die Weiterentwicklung von nach damaligen Maßstäben „bewährten“ Raketen setzte, erwartete das Projektmanagement keine grundsätzlichen Probleme. Und dies, obwohl zahlreiche richtungsweisende Neuerungen eingeführt werden sollten. Wie sich zeigte, hatte man aber die Dimension der angestrebten Leistungssteigerung unterschätzt. Sowohl Erst– als auch Zweitstufe trieben die Leichtbauweise auf die Spitze, während Schub und Brenndauer gegenüber dem jeweiligen Ausgangsmodell nochmals deutlich erhöht werden sollten. Erst nach zahlreichen mißlungenen Prüfstandläufen konnte das Ziel erreicht werden. Als eines der größten Probleme bei der Entwicklung der Rakete erwies sich aber das Feststofftriebwerk der Drittstufe. Ende September 1955, nach mehrwöchigen Studien, erklärte das favorisierte Unternehmen Thiokol, daß es im Rahmen der Vorgaben hinsichtlich Gewicht und Abmessungen unmöglich sei, ein Triebwerk mit dem geforderten hohen spezifischen Impuls bei gleichzeitig langsamem Abbrand zu bauen. Auch eine Lockerung der Vorgaben durch das Vanguard Projektteam reichte nach Meinung von Thiokol nicht aus, das Ziel zu erreichen. Erst zu Beginn des Jahres 1956 waren zwei andere Unternehmen gefunden, die sich die Entwicklung zutrauten. Anfang März beauftragte die Glenn L. Martin Company als Generalauftragnehmer die Grand Central Rocket Company mit Entwicklung und Lieferung des Drittstufenantriebs. Parallel dazu erging ein Regierungsauftrag an das Allegany Ballistics Laboratory für die Entwicklung einer Alternative. Der wesentlich konservativer ausgelegte Entwurf von Grand Central erreichte bis zum Sommer 1957 die Serienreife. Dagegen nahm die Entwicklung des richtungsweisenden ABL Triebwerks mehr Zeit in Anspruch. Ein neuer Treibstoff, ein Gehäuse aus glasfaserverstärkten Kunstharz und die besseren Leistungdaten (Brenndauer, Schub, spezifischer Impuls) charakterisierten aber schließlich ein Triebwerk, das in den 1950er und 1960er Jahren seinen Siegeszug in der amerikanischen Raumfahrt antreten sollte, auch wenn es im Vanguard Programm nur einmal (erfolgreich) zum Einsatz kommen sollte.
Ursprünglich plante man eine schrittweise Erprobung des Vanguard Systems. Und man sah sich nicht unter Zeitdruck. Vanguard TestsatellitZwar waren erhebliche Verzögerungen gegenüber den sehr optimistischen Planungen eingetreten. Doch lief das International Geophysical Year, zu dem der Start der Vanguard Satelliten ein Beitrag sein sollte, vom 01.07.1957 bis zum 31.12.1958. Als man also im Herbst 1957 den Start von Vanguard TV-​2 vorbereitete, wähnten sich die Beteiligten ebenso wie die breite Öffentlichkeit in Sicherheit. Selbstverständlich würde der erste Satellit der Welt Vanguard heißen! Nur wenige Eingeweihte wußten, daß die sowjetischen Ankündigungen zum Start eines eigenen Satelliten während des IGY durchaus sehr ernst zu nehmen waren. Dann kam der 04.10.1957 und mit dem Start des Sputnik wurden die USA aus ihrer Selbstgefälligkeit gerissen. Der erfolgreiche Testflug der ersten Vanguard Rakete mit nur einer aktiven Stufe am 23.10.1957 war da nur ein bescheidener Trost. Bereits im Sommer 1957 hatte das Naval Research Laboratory die Glenn L. Martin Company darüber informiert, Überreste von TV-3 auf LC-18daß ab TV-​3 alle Raketen in der Lage sein sollten, einen Satelliten zu transportieren. Ursprünglich war für die TV-​3 Mission der Einsatz eines instrumentierten Nasenkonus vorgesehen gewesen. Doch war man zu der Erkenntnis gekommen, daß ein kleiner Testsatellit die Aufgaben ebensogut übernehmen konnte. Verlief der Start erfolgreich, war das als Bonus anzusehen. Im gegenteiligen Fall war die Ausbeute nicht schlechter, als mit der Instrumentenpackung. Nach dem Start von Sputnik erhielt der Test aber eine vollkommen neue Dimension. Versuche, die öffentlichen Erwartungen zu dämpfen, verhallten ungehört. Und so erwartete eine ganze Nation am 04.12.1957 eine klare Antwort auf die sowjetischen Sputniks. Doch technische Probleme und das Wetter erzwangen den Abbruch des Countdowns. Einen Tag später konnte der Countdown schließlich wieder aufgenommen werden. Er endete kurz vor 12:00 Uhr Ortszeit in einem gewaltigen Feuerball, in dem ersteinmal die Hoffnungen der USA verbrannten, der Sowjetunion im Weltraum Paroli zu bieten. Letztlich führte der Fehlschlag aber nicht nur dazu, daß die US Army nun doch den Auftrag zum Start eines Satelliten erhielt. Man erkannte, daß neue organisatorische Strukturen geschaffen werden mußten. Das militärische Raketenprogramm befand sich bereits in einer Restrukturierungsphase, nun wurde mit den Planungen für eine neue zivile Raumfahrtbehörde begonnen, die 1958 als NASA ihre Arbeit aufnahm.