SM-65E アトラス

アトラスE（SM-65E）

アトラスEミサイルの発射
関数	ICBM 使い捨て発射システム
メーカー	コンベア
原産国	アメリカ合衆国
発売履歴
状態	引退
発射場	LC-11および13 CCAFS OSTF-1、LC-576およびSLC-3、VAFB
総打ち上げ数	48
成功	33
失敗	15
初飛行	1960年10月11日
最終便	1995年3月24日
ブースター
ブースターなし	1
搭載	2 LR-89 -5
総推力	369,802 ポンド (1,644.96 キロニュートン)
比推力	256秒
燃焼時間	120秒
推進剤	RP-1 /液体酸素
第一段階
搭載	1 LR-105 -5
最大推力	86,844 ポンド (386.30 キロニュートン)
比推力	316秒
燃焼時間	309秒
推進剤	RP-1 /液体酸素
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SM -65E アトラス、またはアトラス-Eは、アトラスミサイルの運用型であった。1960年10月11日に初飛行し、1961年9月から1966年4月まで運用可能なICBMとして配備された。ICBMとしての退役後、アトラス-Eはアトラス-Fとともに軌道打ち上げ用に改修され、アトラスE/Fとなった。^[1]最後のアトラスE/Fの打ち上げは1995年3月24日に行われ、元々アトラスEとして製造されたロケットが使用された。

完全に運用可能な ICBM であるアトラス E と F は、誘導システムのみが異なるが、アトラス D の無線地上誘導の代わりに、改良されたエンジンと慣性制御を備えていた。点火システムも D シリーズで使用されていたものとは異なっており、D シリーズでは「ウェット」スタート (点火前に推進剤を燃焼室に注入する) と、完全に開発されたバージョンではハイパーゴリック点火装置が使用されていた。比較のためにアトラス E/F では、点火が推進剤注入前に行われるドライ スタート (点火が推進剤注入前に行われる) であり、非常に急速な点火を実現し、燃焼の不安定性を防ぐために発射台上でのホールドダウン時間を必要としなかった。ブースター エンジンには、両方のエンジンに 1 つのガス ジェネレーターを備えたアトラス D とは異なり、個別のガス ジェネレーターが搭載されていた。E シリーズと F シリーズに使用された発射システムも D シリーズとは異なり、ホールドダウン アームがなくなり、推力が蓄積されるとすぐにミサイルが放出される機構が採用された。

アトラスEの打ち上げはケープカナベラル空軍基地の第11発射施設と第13発射施設、およびヴァンデンバーグ空軍基地のOSTF-1、LC-576、SLC-3から実施された。^[1]

アトラスEの試験プログラムは、1960年10月11日にケープカナベラルのLC-13からミサイル3Eが打ち上げられたときに開始されました。打ち上げから約40秒後、サステナー油圧システムの圧力が失われました。ブースターの分離後、ミサイルは姿勢制御を失い、回転し、T+154秒で分解しました。11月30日、2回目の試みであるミサイル4Eは、ミサイルが海に衝突するまで構造的に無傷であったことを除いて、同じ失敗を繰り返しました。これらの失敗は両方とも、サステナー油圧上昇切断切断の故障を引き起こした放射熱が原因で、破裂して油圧流体が漏れたためであることが判明しました。その結果、上昇切断切断を保護するためにシールドが追加されました。^[2]

1961年1月24日のミサイル8Eは、空力加熱によりバーニアピッチ制御サーボがショートしたためにロール制御を失ったが、これは初期のアトラスA試験以来発生していなかった問題であった。2月4日のミサイル9Eは、推進剤利用システムに問題が発生し、燃料供給が早期に枯渇したが、弾頭は目標のわずか数マイル手前で着地したため、飛行は成功とみなされた。ミサイル13E（3月14日）も同様の問題を経験したが、サステイナーカットオフがずっと早く、弾頭は目標を2,000マイル（3,200 km）近く逸れた。ミサイル16E（3月25日）はヘリウム制御ガスの供給が早期に枯渇したため、ブースターセクションの投棄が不可能になった。ミサイルは使用済みのブースターエンジンの重さで引きずられ、予定の射程距離に達しなかったこの故障の原因は、誤って入れ替えられた2本の配線が原因で、バーニアエンジンから制御ヘリウムが誤って排出されたことによるものであった。^[3]

ミサイル12E（5月13日）とミサイル18E（5月26日）は、どちらも良好な性能を発揮した。テストは西海岸のVAFBで始まったが、最初の試みは、6月7日にミサイル27EがOSTF-1（運用サイロテスト施設）から打ち上げられたことで不名誉な終わりを迎えた。打ち上げ直後、B-1エンジンは不調に陥り、推力セクションで火災が発生し、打ち上げからわずか4秒後にミサイルが爆発した。前年の2回のアトラスD事故の再現に近いこの失敗により、OSTF-1は大きな損傷を受け、数か月間使用できなくなった。ミサイルハードウェアの飛行後の検査で、B-1エンジン、特にインジェクターヘッドに大きな損傷が見つかり、ほぼ完全に破壊されていた。その後、すべてのインジェクターヘッドに銅製のバッフルが取り付けられ、エンジン始動シーケンスがウェットスタート（点火時の衝撃を軽減するためにエンジンチューブ内に不活性流体を保持する）に変更された。この欠点は、重量が40ポンド（18kg）増加し、エンジン性能がわずかに低下したことだ。27EのARMA誘導システムも、断続的に短絡したダイオードにより不安定な動作を経験した。飛行が継続されていたら、ミサイルは適切な軌道を描けなかった可能性がある。^[4]

ケープカナベラルで行われた次のアトラスEのテストも失敗に終わった。6月23日のミサイル17Eはピッチジャイロの故障に見舞われ、半分の速度で動いていたようだった。ミサイルはT+15秒からピッチプレーン内で振動し始め、最終的には過度のピッチ速度がミサイルの構造限界を超えた。発射から101秒後に空力負荷または加熱により分解した。この大失敗の後、残りのアトラスE/FのR&D飛行にはすべてSMRD（スピンモーター回転検出器）システムが搭載された。^[5]

VAFB でのアトラス E のテストは、OSTF-1 が修理されるまで短縮され、1961 年の残りの期間、すべてのテストはケープタウンで行われました。2 回の連続した飛行が爆発と発射台の焼失に終わった後、7 月のミサイル 22E と 21E の飛行成功、それに続く 8 月のアトラス F の最初の飛行は、一安心をもたらしました。9 月 9 日、ミサイル 26E は BECO に続いて持続推力を失い、目標のほぼ 2,000 マイル (3,200 km) 手前で大西洋に落下しました。10 月の 2 回の E シリーズ飛行、25E と 30E は、どちらも成功しました。

11月10日、ゴリアテという名のリスザルを使った生物学的ミッション（ミサイル32E）の打ち上げの試みは、アトラスの持続エンジンが打ち上げ直後に停止し、バーニアがまったく始動しなかったため、悲惨な結果に終わった。ブースターエンジンは、推進セクションで火災が発生し、T+22秒でB-1エンジンが停止するまで、姿勢制御を維持した。テレメトリデータはこの時点で不安定になった。アトラスは制御不能に回転し始め、T+35秒でレンジセーフティによって破壊されたが、B-2エンジンはミサイルが破壊されるまで稼働し続けた。ノーズコーンは約20秒後に海に衝突した。拘束具のないパッド入りコンテナに入っていたゴリアテは、3日後に大西洋から回収された。サルの死後検査で、カプセルがブースターから分離したのではなく、海との衝突が原因と思われる複数の頭部損傷により死亡したことが判明した。飛行が成功していれば、ゴリアテは高度5,000マイル (8,000 km) の軌道外に飛ばされ、南大西洋で回収されていたはずだった。カプセルには計測機器やサルの医療監視装置は搭載されておらず、飛行中の行動を記録するテレビカメラのみが搭載されていた。持続エンジンが海底から引き上げられ検査されたところ、圧力変換器がLOX調整器のテストポートに誤って取り付けられていたことが判明した。このため持続エンジンのLOXがほぼ完全に枯渇した。停止によるガス発生器の強い振動により低圧ダクトが破裂し、推進剤が漏れて推力部が火災に至った。バーニアエンジンは、持続エンジンの始動タイマーが持続エンジンの始動後に作動するように設定されていたため (これが失敗し、始動信号がバーニアに送信されなかった)、作動しなかった。これらの事故にもかかわらず、アトラスEはその月に運用可能と宣言された。^[6]

アトラス32Eの失敗はマーキュリー計画に一時の懸念を引き起こしたが、NASAは飛行には別のモデルのブースターが使用され、事故はマーキュリーとは無関係であると国民を安心させた。

ミサイル26Eのサステイナーの故障は、ステージングシーケンス中に発生したガス発生器の故障に起因するものだったが、正確な原因は不明であった。その理由の1つは、ブースターの切り離し時に、エンジンの排気ガスがイオン化してテレメトリアンテナに衝突し、テレメトリが一時的にブラックアウトしたためである。テレメトリが復旧すると、サステイナーガス発生器の温度は1,000°F (538°C) を超えており、液体酸素が過剰に供給されたために停止したことが示唆された。^[7]

アトラス計画の機械および推進システムのアシスタントチーフエンジニアであるエド・ホイサックは、E/Fミサイルの推進剤ラインの位置が原因​​で、段階的に使用済みのブースターエンジンから排出されたLOXとRP-1が混ざって爆発し、バルブや配管が損傷する可能性があると考えました。その証拠として、彼はブースター切り離し後にミサイルが瞬間的にピッチング運動したことを示す飛行からのテレメトリデータを指摘しました。これは、爆発する推進剤によって発生したエネルギーの結果である可能性があります。結論としては、そのような事象によってミサイル26Eの低圧ダクトが破裂し、持続ガス発生器への燃料の流れが失われたか、推進剤の残留物がダクトを塞いだというものでした。ホイサックは、切り離し直前に閉じられるブースターエンジンの推進剤ラインに追加の遮断弁を追加することを提案しました。このアップグレードは、すでに出荷されたミサイルに後付けする必要があったが、空軍当局は、RP-1は酸化剤なしでは爆発できないという理由で、LOXラインにバルブを追加するだけでよいと主張した。

12 月 6 日、ミサイル 6F は BECO のサステナー油圧システムで漏れが発生し、油圧が失われ、予定の射程距離を達成できなくなりました。この大失敗の後、空軍は態度を軟化させ、RP-1 ラインにも遮断弁を設置することに同意し、この故障モードは再発しませんでした。

CCAS による最後のアトラス E テストは、1962 年 2 月 13 日のミサイル 40E でした。OSTF-1 が運用を再開し、3 月 1 日にミサイル 66E が打ち上げられました。打ち上げ後間もなく、燃料充填/排出バルブ付近で推力セクションの火災が発生しました。火災は T+50 秒ほど続き、その後消えましたが、ヘリウム制御ガスが漏れてバーニア エンジンが停止し、ブースターの投棄も行われなかったため、推力セクションに損傷をもたらしたようです。BECO 後、サステイナー エンジンはブースター セクションの自重を引きずったままになりました。これとバーニア停止によるロール制御の喪失が相まって、ミサイルは回転し、最終的に T+295 秒で分解しました。推力セクションの火災の正確な原因は特定されていません。さらに、発射台からの誤った信号により、打ち上げ時に液体酸素ボイルオフバルブが開き、上昇中にタンク圧力が徐々に低下したが、これは二次的な故障であり、ミサイルの最終的な損失には寄与しなかった。^[8]

1962 年のアトラス試験プログラムは、主にアトラス D と F の飛行で構成されていました。この年、アトラス E の試験はあと 2 回実施されました。7 月 13 日、ミサイル 67E が OSTF-1 から打ち上げられました。打ち上げ時に発生したと思われる液体酸素の漏れにより、推力部の温度が異常に低下し、サステイナー推進剤利用システムへのヘリウム制御ラインが凍結しました。これにより、T+60 秒でサステイナーへのメイン推進剤バルブが完全に開き、異常に高い推力と早期のサステイナー切断が発生しました。開いた推進剤バルブにより、SECO 後にさらに 43 秒間の残留推力が発生し、R/V は目標を約 20 マイル逸れました。その後、液体酸素供給システムとサステイナー推進剤バルブにいくつかの変更が行われました。^[9]

この年、もう1機のEシリーズが飛行した。12月18日にOSTF-1から打ち上げられたミサイル64Eは、発射から40秒後にB-2エンジンが停止し、ミサイルの構造限界を超えるヨー運動を​​起こして自爆した。この故障は、離陸時の圧力パルスによってB-2断熱ブーツが上方に引っ掛かり、ターボポンプ潤滑油タンクのドレンバルブに引っかかったことが原因である。上昇中にオイルが漏れ出し、ポンプの潤滑油が尽きて固まり、エンジンが停止してミサイルが失われた。断熱ブーツの改良と飛行前手順の変更が実施され、圧力パルスの形成が防止された。^[10]

1962年10月のキューバ危機の後、数人の議員がICBM兵器庫の信頼性と、実際に要求された場合に機能するかどうかについて懸念を表明した。そこでロバート・マクナマラ国防長官は、アトラスミサイルの運用可能性を検証するため、テスト発射を行うことを決定した。現在配備されているすべてのアトラスミサイルのシリアルナンバーを紙に書き、それを帽子の中に入れて、ランダムに1つ引くというものだ。当選したのは、当時カンザス州のウォーカー空軍基地にあったミサイル65Eだった。これは、運用中のサイロ施設から発射された現役のICBMとしては初の試みであり、Mk IV核弾頭はダミーユニットに交換され、誘導プログラムも変更されて、アトラスは北極を越えてソ連に向かうのではなく、太平洋に向けて発射されることになった。しかし、この計画はすぐにカンザス州知事ジョン・アンダーソンや近隣州の政治家らの反対に遭い、彼らはミサイルが人口密集地の上空を飛ぶという考えに抗議した。特に、任務中の ICBM には故障時の射程安全破壊システムがなかったためだ。アトラスが完璧に飛行したとしても、ブースター部分が人口密集地に着地する可能性は依然として高い。マクナマラ国防長官は最終的にアトラス 65E をヴァンデンバーグに輸送し、ウォーカー空軍基地の乗組員にそこで打ち上げさせることに同意した。

より安全な発射場所への変更にもかかわらず、議会は依然としてこのようなテストの地政学的影響について議論していた。失敗すれば米国の威信を傷つけ、成功すればキューバ危機の直後にソ連に不必要な挑発を与えることになる。アトラス65Eは最終的に1963年4月25日にヴァンデンバーグのOSTF-1から、ウォーカーのミサイル発射機ではなくコンベアのチームによる研​​究開発飛行として打ち上げられた。以前のアトラス打ち上げで遭遇した問題を修正するために設計された一連の改造が施されたこの飛行は完全に成功し、ミサイルは6,000マイル（9,700 km）を飛行し、目標地点をわずか数百メートル外した。これはまた、5回の失敗の後、OSTF-1からの完全に成功した最初の打ち上げでもあった。^[11]

1963年には、アトラスEの飛行が7回行われた。65Eを含む最初の3回は完全に成功した。7月26日にOSTF-1から打ち上げられたアトラス24Eは、T+143秒でレンジセーフティシステムの電気ショートにより誤った手動カットオフコマンドが送信され、サステイナーが偶発的に停止した。原因は不明で、GD/Aは打ち上げ前チェックアウト手順の改善以外に解決策を提示できなかった。アトラス70Eは7月30日に576-Cから打ち上げられ、8月24日にOSTF-1から打ち上げられた72Eと同様に成功した。その年の最後の飛行となったアトラス71Eは9月25日に576-Cから打ち上げられ、ステージング時にサステイナー油圧ラインが破裂し、ミサイルが転倒してミッションが失敗した。

1964年には3機のアトラスEが打ち上げられた。最初のものは2月12日に576-Fから打ち上げられた48Eだった。およそT+3秒に、誘導システムが不注意なBECOおよびSECO/VECOカットオフ・ディスクリートを発した。しかし、ミサイルが発射台付近で後退するのを防ぐため、プログラマーは飛行の最初の2分間はカットオフ・コマンドをブロックするように設定されていたため、何も起こらなかった。BECOコマンドはT+120秒に、SECO/VECOコマンドはT+200秒にブロック解除され、ミサイルはわずか685マイル (1,102 km) しか着弾しなかった。これはEシリーズのアトラスにおける誘導コンピューターの最初の完全な故障であり、この問題の最終的な解決策は、誘導システムに音響パッドと耐衝撃マウントを装備して、離陸時の振動から保護することでした。^[12] 2月25日のミサイル5Eは成功しました。 8月27日、ミサイル57Eは、誘導システムの加速度計の故障によりサステイナーとバーニアのカットオフ信号が4秒早く発せられ、予定の射程距離より70マイル（110キロ）短く落下した。

アトラスEとFは1965年に運用可能なICBMとしての使用が段階的に廃止され、ハイパーゴリック燃料のタイタンIIに置き換えられました。退役したアトラスミサイルは、1990年代までヴァンデンバーグ空軍基地からの軍事衛星打ち上げに使用され、固体燃料の上段を使用することもあれば、そうでないこともありました。これらのアトラスは、1980年代に5回飛行し、固体燃料の上段で飛行した標準的なアトラスSLV-3（オリジナルのアトラスDの後継機）であったアトラスHと混同しないでください。

1962年から1974年にかけて、空軍は再突入体とナイキ/ゼウス標的ミサイルの試験飛行を何十回も実施した。そのほとんどはアトラスDまたはFミサイルによるものだったが、そのうち6回はアトラスEを使用した。1964年以降、1960年代の残りの期間に飛行したアトラスEは3機のみで、そのすべてが1968年のABRES試験に成功した。1969年から1979年の間、アトラスEは打ち上げられなかった。

1980年12月9日、ミサイル68EはVABFのSLC-3WからNOSS ELINT衛星の打ち上げに使用された。打ち上げ直前にB-1エンジンが停止し、ブースターは180度回転して地球に向かって急降下した。射場安全破壊コマンドが送信され、高高度爆発が起きた。故障の原因はダクトの一部が腐食し、B-1ターボポンプの潤滑油が失われたことだった。アトラスのダクトは簡単に交換できたはずだが、空軍はスペースシャトルがすぐに使い捨ての打ち上げロケットに取って代わることを理由に交換しないことを選択した。さらに、改造されたアトラスミサイルには、宇宙打ち上げには不要なさまざまなICBMハードウェア機能が残っており、複雑さと故障箇所が増えていた。これには、サイロ打ち上げの準備中に潤滑油タンクを水平または垂直に取り付けるための取り付けダクトが含まれていた。アトラス68Eの飛行後調査の結果、既存のすべての打ち上げロケットの配管の腐食を検査し、不要なICBMハードウェアを除去することが決定されました。

上段やその他の外部要因ではなく、ブースター自体が原因で発生したアトラスの最後の故障は、1981年12月19日のミサイル76Eを使用した軍用GPS衛星ナブスター7の打ち上げ試行でした。B-2エンジンは打ち上げ後数秒で停止し、アトラスは横転して地面に突っ込みました。射場安全担当官は衝突の直前に破壊コマンドを出し、発射施設SLC3Eからわずか数百フィートのところに焼け跡が残りました。ブースターの残骸の調査により、問題の原因がすぐに特定されました。金属Oリングの修理ミスにより、シーラントがガス発生器の通気孔を塞ぎ、点火後すぐに圧力が過剰になり破裂したのです。漏れた炎はLOX供給ラインを燃やし、ガス発生器への酸化剤の流れを遮断し、B-2エンジンを停止させました。

1986年9月17日、アトラス52Eはアメリカ海洋大気庁の気象衛星NOAA-Gの打ち上げに成功した。打ち上げは1985年の夏に予定されていたが、技術的な問題が絶えなかったことと、国防総省の打ち上げにVAFBのアトラス発射台を使用する必要があったため、1年以上延期された。アトラスのLOXタンクとブースターターボポンプの一連の問題がイライラさせられた後、打ち上げは太平洋標準時午前7時52分に行われた。打ち上げは完璧に成功し、気象衛星は507×493マイル（816km×793km）の軌道に投入された。これは、米国の宇宙計画にとって1年間の数々の災害の後、「大きな救済」と見なされ、4か月前にGOES-Gが失われた後、切実に必要とされていた衛星を周回した。

最後のアトラス E 打ち上げ (1995 年 3 月 24 日に打ち上げられたミサイル 45E) では、空軍の気象衛星が無事に打ち上げられました。1960 年から 1995 年の間に合計 64 機のアトラス E が打ち上げられ、そのうち 30 機は宇宙打ち上げでした。16 機の打ち上げは失敗しました。

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