Mitte der fünfziger Jahre suchte das Strategic Air Command der US Air Force nach neuen Wegen, die technischen und kampftechnischen Eigenschaften von Raketenwaffen zu verbessern. Gesucht wurde unter anderem nach neuen Ideen und Lösungen, sowie ungewöhnlichen Waffenkonzepten. Experimentelle Muster waren erforderlich, um die ursprünglichen Ideen zu testen, darunter das Produkt WS-199D Alpha Draco von McDonnell.
Bis dahin standen die Konstrukteure ballistischer Raketen vor einem großen Problem. Der Kopf einer Rakete mit interkontinentaler Reichweite auf der absteigenden Flugbahn musste übermäßigen mechanischen und thermischen Belastungen ausgesetzt werden. Es musste vor negativen Faktoren geschützt werden, um die Lieferung einer voll funktionsfähigen Ladung an das Ziel zu gewährleisten. Um in diesem Bereich nach optimalen Lösungen zu suchen, wurde vorgeschlagen, eine spezielle Versuchsrakete zu entwickeln.
Das neue Projekt startete 1957. Zunächst war es nur notwendig, die Eigenschaften des Verhaltens von Sprengköpfen in den dichten Schichten der Atmosphäre zu untersuchen. In Zukunft wurde es als Mittel zur Erprobung eines neuen Konzepts des Streiksystems in Betracht gezogen. Schließlich wurde seit einiger Zeit die Frage des Einsatzes einer vielversprechenden Rakete als Antisatellitenwaffe ausgearbeitet. Bemerkenswert ist die Tatsache, dass die Lösung solch unterschiedlicher Aufgaben keine radikale Bearbeitung der Rakete erforderte.
Rakete WS-199D auf dem Launcher. Fotobezeichnungssysteme.net
Mehrere experimentelle Projekte, die Ende der fünfziger Jahre von der US Air Force gestartet wurden, trugen einen ähnlichen Namen. Im Rahmen des Projekts mit der Bezeichnung WS-199D (Weapon System 199D) sollte die Entwicklung neuer Versionen von Sprengköpfen für Interkontinentalraketen erfolgen. Außerdem erhielt das Projekt den "Stern"-Namen Alpha Draco ("Alpha Dragon"). Den Auftrag für die Entwicklung der Rakete und die anschließenden Tests erhielt McDonnell. Mehrere andere Organisationen mussten sich als Unterauftragnehmer an den Arbeiten beteiligen.
Im Rahmen des Projekts WS-199D wurde vorgeschlagen, den "traditionellen" Flug entlang einer ballistischen Flugbahn aufzugeben und das Konzept des BGRV (Boost-glide reentry vehicle - "Combat Unit with Acceleration and Planning") zu erarbeiten. Es war geplant, ein Paar Stufen mit Feststofftriebwerken und einen Gefechtskopf in Form einer speziellen Zelle in die Rakete aufzunehmen. Es wurde davon ausgegangen, dass die erste Stufe die Raketenbaugruppe auf eine bestimmte Höhe bringen würde, die Aufgabe der zweiten Stufe wäre es, auf die Auslegungsgeschwindigkeit zu beschleunigen, und der Gefechtskopf würde nach seiner Trennung seinen horizontalen Flug selbstständig fortsetzen, bis zu der vollständige Verlust der gespeicherten Energie und das Fallen in den angegebenen Bereich.
Berechnungen zufolge sollte die zweite Stufe den Schirm auf eine Geschwindigkeit von mehr als M = 5 beschleunigen. Während des Fluges könnte die Geschwindigkeit merklich abnehmen, aber immer noch ausreichend bleiben, um Auftrieb zu erzeugen. Solche Geschwindigkeitsindikatoren ermöglichen es, den Raketensprengkopf WS-199D als Hyperschallflugzeug zu klassifizieren. Darüber hinaus erweist es sich als eines der ersten Beispiele seiner Klasse sowohl in den Vereinigten Staaten als auch in der Welt.
Mit einer Rakete mit diesen Funktionsprinzipien könnten Wissenschaftler das Verhalten des Segelflugzeugs bei hohen Geschwindigkeiten in den dichten Schichten der Atmosphäre untersuchen. Darüber hinaus konnte die Möglichkeit untersucht werden, eine Rakete des Typs BGRV als eigenständige Waffe zu verwenden. In beiden Fällen hätte das Alpha Draco-Projekt praktisch anwendbare Ergebnisse liefern sollen.
Das WS-199D-Projekt war experimenteller Natur und nahm nicht zu viel Zeit für seine Umsetzung in Anspruch. Um die Entwicklung, den Bau und das Testen neuer Geräte zu beschleunigen, beschloss McDonnell, in großem Umfang verfügbare Komponenten verschiedener Typen zu verwenden, die von Seriengeräten übernommen wurden. Die Triebwerke für zwei Stufen sollten also von MGM-29 Sergeant- und Nike-Hercules-Raketen übernommen werden. Die Steuerungen für die bestehenden Modelle wurden von Honeywell bereitgestellt.
Die fertige Alpha Dragon-Rakete hatte ein ziemlich einfaches Design. Zusammengebaut war es ein zylindrisches Produkt mit einer langen, sich verjüngenden Kopfverkleidung und X-förmigen Rudern am Heck der ersten Stufe. Der Schwanz der zweiten Stufe zeichnete sich durch das Vorhandensein mehrerer gekrümmter Kegel aus. Fast alle Innenvolumina der beiden Stufen wurden für den Einbau von Feststofftriebwerken angegeben. Kleine Instrumentenfächer der Stufen nahmen die einfachsten Bedienelemente auf.
Vorbereitung zum Start. Foto Air Force Space and Missile Museum / afspacemuseum.org
Das Hauptelement der ersten Stufe war der Thiokol TX-20-Feststoffmotor der Sergeant-Rakete. Es hatte einen Stahlkörper mit einer Länge von 5, 9 m mit einem Durchmesser von 7, 9 m Die Standardbrennstoffladung brannte in 29 s aus und erzeugte einen Schub von 21, 7 tf. Die zweite Stufe war mit einem kleineren TX-30-Motor desselben Herstellers ausgestattet. Dieses Produkt, das ebenfalls einer der Serienraketen entnommen wurde, entwickelte 37 s lang einen Schub von etwa 5,6 tf. Nach dem BGRV-Konzept sollte ein leistungsstärkeres Triebwerk der ersten Stufe die Rakete auf eine bestimmte Höhe heben, und die zweite Stufe war für die Beschleunigung des experimentellen Gefechtskopfes verantwortlich.
Nach bekannten Angaben befand sich unter der konischen Verkleidung der WS-199D-Rakete ein Segelflugzeug ungewöhnlicher Bauart. Nach den Berechnungen der Autoren des Projekts musste er zu Beginn eines unabhängigen Fluges eine Geschwindigkeit in der Größenordnung von M = 5 haben, was besondere Anforderungen an das Design stellte. Es sollte sich durch seine mechanische Festigkeit auszeichnen und zudem hohen Temperaturbelastungen standhalten.
Laut verschiedenen Quellen ähnelte die Nutzlast der Alpha Draco-Rakete einem Kegel mit abgerundetem Kopf und wurde nach den Vorstellungen des Hubkörpers - des Tragkörpers - gebaut. Die Konturen des konischen Körpers wurden so definiert, dass sie im Hochgeschwindigkeitsflug Auftrieb erzeugen. Um interne Geräte vor hohen Temperaturen zu schützen, wurde vorgeschlagen, moderne hitzebeständige Legierungen, Ablationsbeschichtungen und andere vielversprechende Lösungen zu verwenden. Die wirksamste Schutzmethode könnte entwickelt und in zukünftigen Projekten eingesetzt werden.
Das WS-199D-Projekt beinhaltete die Verwendung relativ einfacher Steuerelemente. An Bord der Rakete befand sich ein Trägheitsnavigationssystem kombiniert mit einem Autopiloten. Basierend auf den Daten zur Position der Rakete im Weltraum wurden Befehle für die Lenkmaschinen entwickelt. Gleichzeitig wurde die Flugkontrolle nur bis zum Ende der zweiten Stufe fortgesetzt. Nach seiner Trennung ging der Sprengkopf in einen unkontrollierten Gleitflug über. Es hatte jedoch eine eigene Ausrüstung an Bord – zum Sammeln und Übertragen von Daten.
Das zusammengebaute Produkt Alpha Draco hatte eine Länge von knapp über 14 m, der maximale Karosseriedurchmesser wurde durch die Abmessungen des TX-20-Motors bestimmt und betrug 790 mm. Der Umfang der Stabilisatoren beträgt 2, 16 m Die Masse überstieg nach verschiedenen Quellen 4, 5-5 Tonnen.
Die experimentelle Rakete sollte von einem Bodenwerfer des MGR-1 Honest John-Serienkomplexes gestartet werden. Auf einem dreiachsigen Radfahrgestell befanden sich eine offene Kabine und eine Traversenführung. Vor dem Start der Rakete musste eine solche Maschine an Wagenhebern aufgehängt werden und die Führung in einem bestimmten Winkel anheben. Als nächstes wurde der Motor gestartet und die Rakete begann ihren Flug.
Raketenkomplex MGR-1 Honest John, dessen Trägerrakete mit der WS-199D-Rakete verwendet wurde. Foto Wikimedia Commons
Die Entwicklung des WS-199D-Projekts war Ende 1958 abgeschlossen, danach begannen McDonnell und seine Subunternehmer mit den Vorbereitungen für zukünftige Tests. Alle neuen Einheiten wurden hergestellt, ebenso Serienteile. Daraus wurden mehrere Versuchsraketen zusammengebaut, die in naher Zukunft zum Testgelände in Cape Canaveral hätten geschickt werden sollen. Für Teststarts wurde eine LC-10-Startrampe zugewiesen. Die Flüge sollten über dem Atlantik stattfinden.
Das Standardflugprogramm für die Alpha Dragon-Rakete sah so aus. Mit Hilfe der Starthilfe wurde die Rakete auf den maximal zulässigen Elevationswinkel angehoben. Auf Befehl des Betreibers wurde das Triebwerk der ersten Stufe gezündet. Für eine halbe Minute Arbeit hob er die Rakete auf eine Höhe von 12.800 m an, dann wurde die erste Stufe abgeworfen und die Rakete beugte sich außerdem während des Fluges nach vorne. Nach Erreichen des erforderlichen Winkels wurde der Motor der zweiten Stufe gestartet. Mit seiner Hilfe sollte die WS-199D auf eine Höhe von 30.500 m steigen und auf Geschwindigkeiten von mindestens M = 5 beschleunigen. Außerdem wurde die verbrauchte zweite Stufe vom Gefechtskopf getrennt und die Verkleidung wurde fallengelassen. Das Segelflugzeug begann einen eigenständigen Flug. Nach Berechnungen könnte er 380-400 km vom Startpunkt entfernt in Rente gehen.
Am 16. Februar 1959 führten Spezialisten des Air Force SAC und Auftragnehmerfirmen den ersten Teststart einer neuen Versuchsrakete durch. Das Produkt WS-199D erreichte erfolgreich die eingestellte Höhe und nahm die erforderliche Geschwindigkeit auf, wonach es die Gleiteinheit fallen ließ. Letztere zeigte beim Abstieg aus einer Höhe von mehr als 30 km eine höhere Flugreichweite als die berechnete. Das Segelflugzeug stürzte in einer Entfernung von 415 km vom Startpunkt ins Wasser. Alle Systeme funktionierten einwandfrei und die notwendigen Informationen wurden gesammelt. Der erste Teststart galt als erfolgreich.
Genau einen Monat später wurde die zweite Rakete gestartet. Es ist möglich, dass das bestehende Alpha Draco-Design vor diesen Tests modifiziert wurde, aber Details dazu sind nicht verfügbar. Der neue Start war ebenfalls erfolgreich, aber diesmal zeigte die Rakete geringere Reichweiteneigenschaften. Der Punkt, an dem er ins Wasser fiel, war 393 km von der Startrampe entfernt.
Am 27. April fand der dritte und letzte Teststart statt. Die erste Stufe der Rakete funktionierte normal und hob sie auf eine bestimmte Höhe. Nach Abschluss der Rotation schaltete sich der Motor der zweiten Stufe ein, aber die Steuersysteme versagten. Die Rakete nahm den falschen Kurs. Einige Sekunden später waren die Tester gezwungen, den Selbstliquidator der Rakete zu aktivieren, um negative Folgen zu vermeiden. Der Flug dauerte weniger als eine Minute, und während dieser Zeit hatte die Rakete keine Zeit, sich wesentlich von der Startrampe zu entfernen.
Von den drei durchgeführten Starts waren nur zwei erfolgreich und die Testergebnisse wurden als zufriedenstellend angesehen. Schon auf zwei Flügen gelang es den Spezialisten, unter schwierigen Bedingungen umfangreiche Informationen über den Betrieb verschiedener Systeme zu sammeln und auch einige neue Lösungen in der Praxis zu testen. Es war nicht mehr geplant, das Testen wieder aufzunehmen, da sich nun die Designer verschiedener Organisationen mit der Einführung neuer Erfahrungen auseinandersetzen mussten.
Alpha Draco beim Start. Foto Space.skyrocket.de
Eine Analyse der Testergebnisse zeigte, dass Systeme des Typs BGRV generell aus Sicht des militärischen Einsatzes interessant sind, aber bisher keine praktische Anwendung finden können. Dieses Konzept erforderte zusätzliche Forschung, Tests und Experimente. Erst danach konnte mit der Entwicklung eines vollwertigen Planungssprengkopfes für vielversprechende ballistische Raketen begonnen werden.
Gleichzeitig konnten nun gewisse Entwicklungen für das McDonnell WS-199D Alpha Draco Projekt umgesetzt werden. In der Praxis hat sich also gezeigt, dass die konische Form des Gefechtskopfes eine aerodynamische Qualität von mindestens 3-3,5 Einheiten ermöglicht und damit die Flugreichweite erhöht. Zudem konnte die im Flug getestete Wärmeschutzausrüstung verwendet werden. Sie sollten im Bereich der strategischen Waffen sowie in der aufstrebenden Raumfahrt Anwendung finden.
Theoretische und praktische Entwicklungen des WS-199D-Projekts wurden zuerst verwendet, um eine vielversprechende ballistische Interkontinentalrakete LGM-30 Minuteman zu entwickeln. Basierend auf den Erfahrungen des Alpha Dragon wurden Sprengköpfe für eine solche Rakete gebaut. Zukünftig wurden diese Entwicklungen weiterentwickelt und bereits in neuer Form in allen Folgeprojekten strategischer Raketenwaffen eingesetzt.
Bereits Ende der fünfziger Jahre interessierte sich die NASA für die Ergebnisse von Tests eines Flugzeugs mit Monocoque-Karosserie. Bald startete diese Organisation ein eigenes Programm, dessen Ziel eine detailliertere Untersuchung der nicht standardmäßigen Architektur von Flugzeugen war. Seit den frühen sechziger Jahren haben die NASA und verwandte Flugzeugbauorganisationen verschiedene ungewöhnliche Flugzeuge gebaut und getestet. Dieses Programm hatte einen spürbaren Einfluss auf die weitere Entwicklung im Bereich der bergbaren Raumfahrzeuge.
Berichten zufolge galt die Alpha-Draco-Rakete, wie auch andere Entwicklungen unter dem Code WS-199, seit einiger Zeit als vielversprechende Waffe zur Bekämpfung von Raumfahrzeugen in niedrigen Umlaufbahnen. Es gibt jedoch keine detaillierten Informationen zu dieser Bewertung. Darüber hinaus lassen die bekannten Informationen über die Eigenschaften dieses Produkts Zweifel an der Möglichkeit seiner Verwendung für solche Zwecke aufkommen. Tatsache ist, dass die Eigenschaften der zweistufigen Triebwerke möglicherweise nicht ausreichen, um die Rakete oder ihren Sprengkopf auf die erforderliche Höhe von Hunderten von Kilometern zu starten.
Die Arbeiten am Pilotprojekt McDonnell WS-199D Alpha Draco dauerten weniger als zwei Jahre und endeten mit nur drei Starts von Testraketen. Trotz der kurzen Dauer endeten sie jedoch mit der Sammlung einer großen Menge an Informationen über vielversprechende Technologien und Lösungen, die für die Entwicklung neuer Raketentechnologie geeignet sind. Einige der Ideen dieses Projektes werden noch in verschiedenen Bereichen eingesetzt und meistern erfolgreich die Lösung der gestellten Aufgaben.
