Aggregate

Porównanie wielkości rakiet z serii Aggregate.

Aggregate – zbiorcza nazwa rakiet i pocisków rakietowych projektowanych w Niemczech przez zespół Wernhera von Brauna w latach 1933-1945. Wersje nosiły oznaczenia od A-1 do A-12. Prace koncepcyjne kontynuowano w latach 1946-1952 w USA co doprowadziło w pierwszej kolejności do startów rakiety Bumper WAC, opartej na A-4. Prace nad rakietami Aggregate walnie przyczyniły się do powstania i rozwoju programów kosmicznych USA i ZSRR, gdzie po drugiej wojnie światowej znalazły się zarówno osoby z niemieckich zespołów konstrukcyjnych jak i zdobyczne rakiety i ich części.

Dane techniczne

Dane techniczne	A-1	A-2	A-3	A-4¹	A-5	A-6	A-7	A-8	A-9	A-10	A-11 ²	A-12 ²
Masa całkowita [kg]	150	107	740	12900	900	b.d.	1000	22370	16259	69043	500000	3500000
Masa (bez paliwa) [kg]	110	72	300	4300	b.d.	b.d.	b.d.	b.d.	3000	16993	75000	350000
Ciąg silników [kN]	3	3	14,7	270	15	123	15	340	287	2307	13841	98 000
Czas pracy silników [s]	16	16	45	70	45 (?)	b.d.	b.d.	b.d.	115	55	70	b.d.
Maks. średnica [m]	0,30	0,31	0,67	1,65	0,78	6,33	0,38	0,78	1,65	4,12	8,10	11,00
Rozpiętość [m]	n.d.	n.d.	0,93	6,20	b.d.	b.d.	b.d.	b.d.	3,20	9,00	16,50	23,00
Wysokość [m]	1,40	1,61	6,74	14,03	5,82	15,75	5,91	b.d.	14,18	20,00	25,00	33,00

¹) dane jednej z wersji, dla pozostałych zbliżone ; ²) dane oszacowane;

Wersje

A-1

Rakieta A-1 była pierwszą z serii Aggregate. Została zaprojektowana w 1933 roku przez Wernhera von Brauna. Prace były prowadzone pod dyrekcją Waltera Dornbergera w ośrodku badawczyn Wehrmachtu w Kummersdorfie. Silnik rakietowy, napędzany mieszanką 75% etanolu i tlenu, został opracowany przez Arthura Rudolpha. Stabilny lot miało zapewniać koło zamachowe umieszczone w nosie rakiety, takie rozwiązanie w połączeniu z płynnym paliwem w zbiornikach powodowało jednak problemy. Pomimo że testy silnika wypadły pomyślnie, pierwszy test rakiety skończył się niepowodzeniem i eksplozją na stanowisku startowym. W połączeniu z problemami ze stabilnością spowodowało to zaprzestanie prac nad tą wersją i rozpoczęciem konstruowania wersji A-2.

A-2

Rakieta serii A-2

Konstrukcja

Wersja A-2 była pierwszym pomyślnym projektem z serii Aggregate. Zostały zbudowane dwa egzemplarze, nazwane Max i Moritz. Użyto silnika o podobnej konstrukcji co użytego w A-1. Ciśnienie początkowe w zbiornikach paliwa wynosiło 1,8 MPa, a pod koniec pracy silnika spadało do 1,4 MPa. Odpowiednio ciąg silnika zmieniał swoją wartość od 3 kN do 2,25 kN. Stabilizujące koło zamachowe przeniesiono niżej, pomiędzy zbiorniki ciekłego tlenu i etanolu co poprawiło parametry rakiety.

Chronologia

• 1934, 19 grudnia: O godzinie 11.15 GMT z wyspy Borkum na Morzu Północnym wystrzelono pierwszą z rakiet, Maxa. Rakieta osiągnęła pułap 2200 m (silnik zakończył pracę na wysokości 1700 m), spadając następnie 800 m od miejsca startu.
• 1934, 20 grudnia: Druga rakieta, Moritz, została wystrzelona w tym samym miejscu o godzinie 6.52 GMT. Wznosząc się bardziej pionowym torem osiągnęła wyższy pułap: 3500 m (silnik zakończył pracę na wysokości 1800 m), upadając potem 500 m od miejsca startu.
• 2004: W Dreźnie (w 70-lecie skonstruowania pierwszych rakiet A-2), skonstruowano replikę, nazwaną Maria.

A-3

Konstrukcja

Rakieta A-3 była pierwszą z większych zbudowanych w serii Aggregate. Została wyposażona w system naprowadzania zawierający 3 żyroskopy (sterujące wolframowymi elementami kształtującymi kierunek odrzutu) i dwa zintegrowane przyspieszeniomierze. W zamyśle była pomniejszonym modelem projektowanej wersji A-4, służącym do badań napędu i sterowania. Użyto silnika napędzanego mieszanką 75% etanolu i tlenu, znajdujących się w zbiornikach pod ciśnieniem ok. 2 MPa. Prędkość gazów wylotowych wynosiła 1900 m/s. Innowacją było zastosowanie zbiornika z ciekłym azotem, podgrzewanego elektrycznie, miało to na celu podtrzymanie ciśnienia paliwa w trakcie lotu. Zbiornik ten umieszczony był wewnątrz zbiornika z ciekłym tlenem. W nosie rakiety zamontowano małą kamerę filmową, rejestrującą wskazania instrumentów. Rakiety te wyposażono w spadochron. Na potrzeby testów wybudowano nowe stanowiska startowe na wyspie Greifswalder Oie, niedaleko nowo powstającego ośrodka w Peenemünde. Testy zakończyły się jednak niepowodzeniem, w efekcie czego zwrócono się ku projektowi A-5.

Chronologia

• 1936, luty: Pierwsze testy rakiety A-3.
• 1936, lipiec: Testy w tunelu aerodynamicznym wykazały niestabilność lotu. Zdecydowano się ustalić właściwy (dla rakiety naddźwiękowej) profil metodą prób i błędów. Do czasu jego opracowania wstrzymano prace nad pełnowymiarową wersją, A-4.
• 1937, 4 grudnia: Przeprowadzono pierwszy start rakiety A-3 z wyspy Greifswalder Oie. Przedwczesne (3 s po starcie) wyrzucenie spadochronu i przerwanie pracy silnika (po 6,5 s) spowodowało upadek i eksplozję rakiety 300 m od miejsca startu.
• 1937, 6 grudnia: Z tego samego miejsca wystrzelono drugą rakietę A-3. Test również zakończył się niepowodzeniem i rakieta po osiągnięciu zaledwie 100 m odwróciła się o 90°, następnie otworzył się spadochron, po czym spadła do morza niedaleko miejsca startu.
• 1937, 8 grudnia: Wystrzelono trzecią rakietę A-3 z wyspy Greifswalder Oie. Osiągnęła wysokość 100 m po czym silnik przedwcześnie przerwał pracę powodując upadek rakiety do morza.
• 1937, 11 grudnia: Przeprowadzono ostatni start A-3. Nie wyposażono jej w spadochron, który spowodował problemy w czasie dwóch pierwszych prób. Był to najbardziej udany ze wszystkich testów. Rakieta osiągnęła pułap 800-1000 m (z powodu dużej mgły określono go w przybliżeniu). Potem jednak odwróciła się i na pełnym ciągu uderzyła w morze. Analizy wykazały, że stateczniki były zbyt małe, aby zadziałać prawidłowo przy wietrze o prędkości 8 m/s, który wiał w momencie startu. Dalsze badania wykazały, że nawet wiatr o prędkości 4 m/s mógł spowodować destabilizację lotu. Stwierdzono, że przy stosunkowo małej prędkości początkowej rakiety powierzchnie stabilizujące powinny być ok. 10 razy większe. Wynikiem tego było porzucenie badań nad A-3 i rozpoczęcie budowy A-5.
• 1939, 23 marca: W czasie wizyty Adolfa Hitlera w ośrodku w Kummersdorfie został zaprezentowany m.in. przekrój rakiety A-3.

A-4

Pocisk rakietowy A-4 został zbudowany na podstawie wcześniejszych prac nad serią Aggregate, był bezpośrednim rozwinięciem pocisku A-5. Był wykorzystywany bojowo pod nazwą Vergeltungswaffe-2.

A-5

Konstrukcja

Rakieta A-5 była pomniejszonym modelem pocisku A-4. Skonstruowano ją na potrzeby badań aerodynamiki i systemu sterowania, wyposażając ją jednak w silnik zastosowany w A-3. Dodatkowo umieszczono dwa spadochrony: hamujący i główny. Wystrzelono 25 tych rakiet, niektóre z nich wielokrotnie. Wybudowano również pewną liczbę jeszcze mniejszych modeli o tej samej sylwetce aerodynamicznej, jednak z uproszczonym silnikiem lub w ogóle go pozbawionych. Przeznaczone były do testowych zrzutów z bombowców.

Chronologia

• 1938, wiosna: Pierwsze modele pocisków A-5 zostały dostarczone do ośrodka w Peenemünde. Były to egzemplarze pomniejszone, przeznaczone do testowych zrzutów w celu ustalenia właściwej sylwetki aerodynamicznej. Zaplanowano produkcję 10 sztuk miesięcznie. Pierwszym celem było przekroczenie bariery dźwięku, ponieważ testy w tunelu aerodynamicznym wykazały, że dotychczasowa konfiguracja stateczników jest nieodpowiednia dla lotu naddźwiękowego i skutkuje ich oderwaniem. Zdecydowano się więc na testy przy użyciu modeli o masie 250 kg, a ich długość i średnica wynosiły odpowiednio 1,6 m i 0,2 m (były pozbawione silnika). Modele te zamierzano zrzucać z dużej wysokości tak, aby w spadku swobodnym przekraczały prędkość dźwięku.
• 1938, lato: Odbyły się 4 starty rakiet A-5 ze stanowisk na wyspie Greifswalder Oie. Pierwsza z nich osiągnęła wysokość 8000 m zbliżając się do bariery dźwięku. Maksymalny osiągnięty pułap w tej serii wyniósł 12000 m.
• 1938, wrzesień: Przeprowadzono pierwszy zrzut modelu (pomniejszonego i uproszczonego) rakiety A-5 z wysokości 7000 m, na którą został wyniesiony przez bombowiec He 111. Przekroczył on barierę dźwięku na wysokości 1000 m osiągając prędkość 360 m/s. W trakcie spadku stateczniki utrzymały model w pozycji nie przekraczającej 5° od pionu. Wyrzucony spadochron hamujący spowolnił opadanie do 100 m/s, a główny do 5 m/s z jaką model wpadł do morza.
• 1939, wrzesień: W celu przeprowadzenia większej liczby testów systemów stabilizacyjnych pocisku A-5, zamówiono w firmie Walter z Kilonii dużą liczbę modeli. Miały one gabaryty identyczne do tych zrzucanych z bombowców, jednak ich masa startowa wynosiła tylko 47 kg (27 kg bez paliwa). Jako paliwo silniki wykorzystywały 85% nadtlenek wodoru z użyciem nadmanganianu wapnia jako katalizatora. Silnik pracował przez 15 s wytwarzając ciąg ok. 1,2 kN przy prędkości wylotowej gazów wynoszącej 1000 m/s. Rozwiązanie to miało na celu stworzenie prostego modelu który posłużyłby do dużej ilości testów "metodą prób i błędów" przy minimalnych kosztach. W wyniku tych prób skrócono i poszerzono stateczniki (w porównaniu do A-3). Ich profil zupełnie różnił się od podobnych konstrukcji w ówczesnych samolotach, gdyż tamte nie sprostałyby prędkościom naddźwiękowym. Pomimo dokonanych korekt, stateczniki wciąż były wrażliwe na podmuchy wiatru, powodując że rakieta miała tendencję do obrotu w czasie wznoszenia.
• 1939, październik: Po wybudowaniu nowych, betonowych stanowisk startowych na wyspie Greifswalder Oie przeprowadzono starty rakiet A-5 z nowym, żyroskopowym systemem sterowania produkcji Siemensa. W pierwszym, pionowym starcie rakieta osiągnęła (po 45 s lotu) wysokość 7000 m. Spadochrony zadziałały prawidłowo, a rakieta opadła do morza. Została wyłowiona po 30 minutach. Drugi start zakończył się podobnymi osiągami, wszystkie systemy również działały prawidłowo, a rakietę wyłowiono. W trakcie trzeciego wystrzelenia przeprowadzono manewr wprowadzenia rakiety na tor balistyczny (po pionowym starcie), konieczny do prawidłowego funkcjonowania rakiety A-4. Po 4 s lotu rakieta osiągnąwszy wysokość 4000 m wykonała zaplanowany zwrot i po oddaleniu się na 6000 m od miejsca startu wyrzucone spadochrony pozwoliły na łagodne opadnięcie do morza. Również ten pocisk udało się odzyskać i start uznano za udany, mimo że rakieta nie przekroczyła bariery dźwięku. Kolejne starty rakiet A-5 również zakończyły się pomyślnie. Osiągnięto maksymalny pułap 12000 m i zasięg 18000 m.

A-6

Początkowo symbol A-6 nadano projektowi analogicznemu do A-5, jednak używającego innego paliwa. W późniejszym czasie nazwę tę nosił projekt samolotu rozpoznawczego, opartego na pocisku A-4. Zaproponowany projekt został jednak odrzucony przez niemieckie władze. Podobna koncepcja została jednak zrealizowana w USA i ZSRR (z pomocą tych samych naukowców, którzy pracowali m.in. nad A-6). Dzięki pracom nad A-6 powstały takie pionierskie konstrukcje jak amerykański pocisk SM-64 Navaho.

Konstrukcja

Pilotowaną wersję A-6 planowano wyposażyć dodatkowo w silnik strumieniowy w celu zwiększenia zasięgu. Silnik rakietowy (analogiczny do zastosowanego w A-4 miał przyspieszać pojazd do prędkości naddźwiękowej i pozwalać osiągnąć pułap 95000 m. Po powrocie do atmosfery A-6 wchodziłby w fazę lotu ślizgowego (z prędkością naddźwiękową) i odpalany zostawałby silnik strumieniowy, umieszczony w ogonowej, dolnej części kadłuba. Napęd spalając syntetyczną benzynę lub pył węglowy miał zapewniać 15-20 minutowy lot z prędkością 2900 km/h. Pozwoliłoby to na powrót do bazy. Samolot planowano wyposażyć w hermetyczną kabinę pilota i chowane podwozie (lądowanie miało następować na lotnisku, jak w wypadku konwencjonalnych samolotów).

A-7

Pocisk rakietowy A-7 był pomniejszoną wersją pocisku A-4b (A-9). Konstrukcyjnie oparty był na rakiecie A-5, posiadał jednak skrzydła o powierzchni 1,612 m² i skosie 52°.

A-8

Symbolem A-8 oznaczono projekt przedłużonej wersji rakiety A-4. Nigdy nie wszedł w fazę konstrukcyjną, jednak po wojnie kontynuowano nad nim badania we Francji jako Super-V2.

A-9 (A-4b)

Rakieta A-9 była rozwinięciem pocisku balistycznego A-4. W założeniu miała być pilotowana i pozwalać na lot międzykontynentalny (do USA) przy wykorzystaniu pierwszego stopnia – A-10. Projekt A-9 został później przemianowany na A-4b.

A-10

Symbolem A-10 oznaczono projekt pierwszego stopnia międzykontynentalnego pocisku balistycznego. Drugim stopniem była rakieta A-9.

A-11

Nazwą A-11 oznaczono projekt pierwszego stopnia planowanej rakiety orbitalnej. Drugim stopniem miał być A-10 a trzecim A-9. Planowano użyć 6 silników podobnych do zastosowanych w A-10, jednak ich działanie miało być przedłużone do 70 s. Według ówczesnych obliczeń pozwoliłoby to wynieść ładunek 500 kg (w rzeczywistości tylko ok. 100 kg) na niską orbitę okołoziemską – 300 km. Badania nad tym projektem zespół Wernhera von Brauna kontynuował już w USA.

A-12

Jako rozwinięcie planów podróży kosmicznych von Braun planował opracowanie czterostopniowej rakiety, której pierwszym stopniem miał być A-12, pozostałymi A-11, A-10 i A-9. Rozwijając poprzednią koncepcję budowy wielostopniowych rakiet, konstrukcja ta pozwalałaby wynosić ładunek ok. 10000 kg na niską orbitę okołoziemską. Podobnie jak w wypadku A-11 prace, kontynuowane w USA przyczyniły się do powstania i rozwoju amerykańskiego programu kosmicznego.

Bibliografia / Źródła

• Juergen Michels, Olaf Przybilski, 1997, Peenemuende und seine Erben in Ost und West, Bonn, Bernard & Graefe, ISBN 3-7637-5960-3.
• Walter Dornberger, 1985, Peenemünde, Berlin, Moewig, ISBN 3-8118-4341-9.