SM-65E アトラス

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す。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ICBMとして配備されました。ICBMとしての退役後、アトラスEはアトラスFとともに、アトラスE/Fとして軌道打ち上げ用に改修されました。^{[ 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、元々はアトラスEとして製造されたロケットが使用されました。

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り、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システムを備えていた。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、つまり点火前に推進剤を燃焼室に注入し、完全開発バージョンでは自己着火性点火装置を使用していた。比較のために挙げると、アトラスE/Fは火工カートリッジとドライスタート（推進剤注入前に点火）を使用しており、燃焼不安定性を防ぐために発射台で保持する時間を必要としない非常に迅速な点火を実現していた。ブースターエンジンには、両方のエンジンに1つのガス発生器を使用していたアトラスDとは異なり、独立したガス発生器が備えられていた。EおよびFシリーズで使用された発射装置もDシリーズとは異なり、保持アームを廃止し、推力が増加するとミサイルを即座に解放する機構を採用していた。

アトラスEロケットの打ち上げは、ケープカナベラル空軍基地の発射複合施設11と13、およびヴァンデンバーグ空軍基地のOSTF-1、LC-576、SLC-3から行われた。^{[ 1 ]}

アトラスEの試験プログラムは1960年10月11日に開始され、ミサイル3EがケープカナベラルのLC-13から発射された。発射から約40秒後、サステナー油圧システムの圧力が失われた。ブースター分離後、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けば、同じ失敗を繰り返した。これらの失敗はいずれも、放射熱によってサステナー油圧リフトオフディスコネクトが破損し、油圧作動油が漏れ出したことが原因であることが判明し、リフトオフディスコネクトを保護するために遮蔽材が追加された。^{[ 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ロール制御を失い、初期のアトラスA試験以来発生していなかった問題が発生した。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、弾頭は目標からわずか数マイル手前に着弾したため、飛行は成功とみなされた。3月14日のミサイル13Eは同様の問題に見舞われたが、サステナーのカットオフがはるかに早く、弾頭は目標から約2,000マイル（3,200km ）外れた。3月25日のミサイル16Eはヘリウム制御ガスの供給が早期に枯渇し、ブースターセクションを切り離すことが不可能になった。ミサイルは使用済みのブースターエンジンの重量で引きずられ、目標射程に届かず、また推進剤利用システムが再び誤作動を起こし、エンジンが燃料過剰で運転された。故障の原因は、誤って入れ替えられた2本の配線にあり、それが原因で制御ヘリウムがバーニアエンジンから誤って放出されたことが判明した。^{[ 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示した。西海岸のVAFBで試験が開始されたが、最初の試みは6月7日にOSTF-1（運用サイロ試験施設）からミサイル27Eが打ち上げられた際に不名誉な形で終わった。B-1エンジンは不規則な燃焼のため、打ち上げ直後にほぼ停止し、推力部で火災が発生し、発射からわずか4秒後にミサイルが爆発した。この失敗は、前年のアトラスDの2つの事故とほぼ同じで、OSTF-1に甚大な損傷を与え、数か月間使用不能となった。飛行後のミサイルハードウェアの検査により、B-1エンジンのインジェクターヘッドに甚大な損傷が見つかった。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、エンジンの始動シーケンスはウェットスタート（エンジンチューブ内に不活性流体を保持して点火時の衝撃を軽減する）に変更された。このデメリットは、重量が40ポンド（18kg ）増加し、エンジンの性能がわずかに低下したことである。27EのARMA誘導システムも、ダイオードの断続的な短絡により不安定な動作を示した。誘導システムは2日前の27Eの発射失敗時に「ノーゴー」信号を発しており、スイッチの周りに配線変更用のワイヤーが設置されていた。飛行が継続されていたら、ミサイルは適切な軌道に乗らなかった可能性があった。^{[ 4 ]} 

次のアトラスEの試験はケープカナベラルから行われ、これもまた大失敗に終わった。6月23日のミサイル17Eは、ピッチジャイロモーターの不具合に見舞われ、明らかに84%の速度で回転していた。ミサイルはT+15秒からピッチ面で振動し始めた。T+79秒には、空力加熱または推進剤のスロッシングによりLOXタンクの圧力が上昇し、T+97秒には、過剰なピッチレートによる空力負荷によりバーニアフェアリングが崩壊し、低圧油圧ラインが破裂してサステナーとバーニアへの油圧が失われた。ミサイルは3秒後に空力加熱または構造負荷により分解した。この大失敗の後、残りのアトラスE/Fの研究開発飛行にはすべて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の試験はOSTF-1が修理されるまで中断され、1961年の残りの期間の試験はすべてケープから行われた。2回の連続した飛行が爆発と発射台の焼失で終わった後、7月のミサイル22Eと21Eの飛行が成功し、続いて8月に最初のアトラスFの飛行が行われ、安堵がもたらされた。9月9日、ミサイル26EはBECO後に持続推力を失い、回転しながら大西洋に落下し、目標から約2,000マイル（3,200km ）手前で墜落した。10月のEシリーズの2回の飛行、25Eと30Eは両方とも成功した。 

11月10日、ゴリアテという名のリスザルを乗せた生物兵器ミッション（ミサイル32E）の打ち上げが、アトラスロケットのサステナーエンジンが離陸直後にほぼ停止し、バーニアが全く始動しなかったため、大惨事となった。ブースターエンジンは推力部で火災が発生し、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。この時点でテレメトリーデータは不安定になった。アトラスは制御不能な回転を始め、T+35秒で射場安全によって破壊された。B-2エンジンはミサイルが破壊されるまで作動し続けた。ノーズコーンは約20秒後に海に落下した。拘束具のないパッド入りの容器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。サルの死後検査の結果、カプセルとブースターの分離ではなく、海への衝突による複数の頭部損傷が死因であることが判明した。飛行が成功していれば、ゴリアテは5,000マイル（8,000km ）の準軌道飛行を行い、南大西洋で回収される予定だった。カプセルには計器類や猿の医療監視装置はなく、飛行中の猿の行動を記録するテレビカメラだけが搭載されていた。サステナーエンジンは海底から引き上げられ、検査された結果、サステナーハードウェアの回路図の誤りにより、LOXレギュレーターのテストポートに圧力変換器が誤って取り付けられていたことが判明した。これにより、サステナーエンジンのLOX供給がほぼ完全に途絶えた。停止時のガス発生器の強い振動により低圧ダクトが破裂し、推進剤の漏れが発生して推力部火災につながった。バーニアエンジンは、サステナーエンジンの始動後に起動するようにタイマーが設定されていたため（サステナーエンジンの始動が失敗したため、バーニアエンジンに始動信号が送られなかった）、一度も作動しなかった。これらの事故にもかかわらず、アトラスEはその月に運用開始が宣言された。^{[ 6 ]} 

アトラス32Eの失敗は、マーキュリー計画に対する一時的な懸念を引き起こしたが、NASAは、この飛行では別のモデルのブースターが使用されたこと、そしてこの事故はマーキュリー計画とは何の関係もないことを国民に保証した。

ミサイル26Eのサステナーの不具合は、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ことが判明したが、その正確な原因は不明であった。これは、電離したエンジン排気ガスがテレメトリーアンテナに衝突することでブースターの切り離し時に発生する、通常の一時的なテレメトリーの停止が原因の一つであった。テレメトリーが復旧したとき、サステナーガス発生器の温度は1,000 °F（538 °C）を超えており、LOXリッチなシャットダウンを示唆していた。^{[ 7 ]}  

アトラス計画の機械・推進システム担当副主任技師であるエド・フジサック氏は、E/Fミサイルの推進剤ラインの位置が原因​​で、段分離後に使用済みブースターエンジンから排出される液体酸素（LOX）とRP-1が混合して爆発し、バルブや配管が損傷する可能性があると考えていた。その証拠として、同氏は、ブースター投棄後にミサイルが一時的にピッチング運動を起こしたことを示す飛行時のテレメトリーデータを挙げ、これは爆発した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ると指摘した。結論として、こ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供給が途絶えたか、あるいは推進剤の残留物がダクトを詰まらせたと考えられた。フジサック氏は、ブースターエンジンの推進剤ラインに追加の遮断弁を設置し、投棄直前に閉じるようにすることを提案した。この改良は既に出荷済みのミサイルにも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しないという理由で、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、BECOにおいてミサイル6Fの支持油圧系統に漏れが発生し、最終的に油圧が失われ、計画された射程距離を達成できなかった。この失敗を受けて、空軍は方針を転換し、RP-1ラインにも遮断弁を設置することに同意した。その後、同様の故障は再発しなかった。

CCASによるアトラスEミサイルの最終試験は、1962年2月13日のミサイル40Eであった。OSTF-1が運用を再開すると、3月1日にミサイル66Eが発射された。離陸直後、燃料注入/排出バルブ付近で推力部火災が発生した。火災は約T+50秒まで続き、その後消滅したが、ヘリウム制御ガスが漏れ、バーニアエンジンが停止し、ブースターの切り離しも行われなかったことから、推力部に損傷を与えたと思われる。BECO後、サステナーエンジンはブースター部のデッドウェイトを引きずったままになった。これにバーニアエンジン停止によるロール制御の喪失が加わり、ミサイルは回転し、最終的にT+295秒で分解した。推力部火災の正確な原因は特定されなかった。さらに、発射台アンビリカルケーブルからの誤った信号により、離陸時にLOXボイルオフバルブが開いてしまい、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、最終的なミサイル喪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た。アトラスEの試験は同年中にさらに2回実施された。7月13日、ミサイル67EはOSTF-1から打ち上げられた。打ち上げ時に始まったと思われるLOX漏れにより、推力部の温度が異常に低くなり、サステ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た。これにより、T+60秒でサステナーへの主推進剤バルブが全開になり、異常に高い推力とサステナーの早期停止を招いた。推進剤バルブが開いたままだったため、SECO後さらに43秒間の残留推力が発生し、ロケットは目標を約20マイル外れた。その後、LOX供給システムとサステナー推進剤バルブにいくつかの変更が加えられた。^{[ 9 ]}

Eシリーズのミサイルは、同年中にもう1発飛行しており、12月18日にOSTF-1から発射されたミサイル64Eがその例である。発射はT+37秒までは順調だったが、B-2燃料ターボポンプが突然停止し、エンジンへの燃料供給が即座に途絶え、推力が失われた。ミサイルは左にヨーイングし、空力負荷によって分解した。サステナー、バーニア、およびB-1エンジンはB-2の停止の影響を受けず、その後2秒間作動した。テレメトリーの最終的な喪失はT+40秒に発生した。

事故の直接的な原因は不明だった。37秒前までは異常の兆候が全くなかったためだ。エンジン停止後、B-2ガス発生器の温度が300°F上昇し、燃料不足を示唆した。推力部の温度プローブでは、異常な温度上昇は確認されなかった。

最終的に、この失敗は離陸時の圧力パルスによってB-2の断熱ブーツが上方に引っかかり、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ことが判明した。上昇中、オイルが漏れ出し、ポンプの潤滑油が尽きて固着し、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、圧力パルスの発生を防ぐための飛行前手順の変更が実施された。^{[ 10 ]}

1962年10月のキューバ危機後、数人の国会議員がICBM兵器庫の信頼性と、実際に必要になった場合にそれが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性を検証するために試験発射を行うことを決定した。当時配備されていたすべてのアトラスミサイルのシリアル番号が紙片に書かれ、帽子の中に入れられ、そこから1つがランダムに引かれることになった。当選したのは、当時カンザス州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現役のICBMが発射される最初の事例となり、Mk IV核弾頭はダミーユニットに交換され、誘導プログラムはアトラスを北極上空からソ連に向けて発射するのではなく、太平洋に向けて発射するように変更された。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からの反対に遭った。彼らは、ミサイルが人口密集地の上空を飛行するという考えに抗議した。特に、運用中のICBMには、故障が発生した場合の射程安全破壊システムが備わっていないことが問題視された。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落下する可能性は依然として高かった。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空軍基地に輸送し、ウォーカー空軍基地の乗組員がそこで発射することに同意した。

より安全な発射場所への変更があったにもかかわらず、議会は依然としてこのような実験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が損なわれ、成功すれば特にキューバ危機直後にソ連に不必要な挑発を送ることになる。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、ウォーカーミサイルチームではなくコンベアチームによって実施された研究開発飛行として発射された。以前のアトラス発射で発生した問題を修正するために設計された一連の変更が加えられたこの飛行は完全に成功し、ミサイルは6,000マイル（9,700km ）先まで飛行し、目標地点をわずか数百メートルしか外さなかった。これはまた、5回の失敗の後、OSTF-1からの完全な成功発射でもあった。^{[ 11 ]} 

1963年にはアトラスEの飛行が7回行われた。最初の3回（65Eを含む）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、射場安全システムの電気的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、T+143秒でサステナーが偶発的に停止した。原因は不明で、GD/Aは打ち上げ前の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。7月30日に576-Cから打ち上げられたアトラス70Eは成功し、8月24日にOSTF-1から打ち上げられた72Eも同様に成功した。その年最後の飛行となるアトラス71Eは9月25日に576-Cから打ち上げられたが、ステージング時にサステナー油圧ラインが破裂し、ミサイルが回転してミッションが失敗した。

1964年に3発のアトラスEが発射された。最初のものは2月12日に576-Fから発射された48Eである。約T+3秒で、誘導システムが意図せずBECOとSECO/VECOカットオフディスクレットを発行した。しかし、プログラマーはミサイルが発射台付近に後退するのを防ぐために、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秒で、SECO/VECOコマンドはT+200秒でブロックが解除され、ミサイルは射程からわずか685マイル（1,102km ）先に着弾した。これはEシリーズのアトラスで誘導コンピューターが初めて完全に誤作動を起こした事例であり、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あった。^{[ 12 ]} 2月25日のミサイル5Eは成功した。 8月27日に発射されたミサイル57Eは、誘導システムの加速度計の不具合により、サステナー信号とバーニアカットオフ信号が4秒早く発せられたため、予定射程より70マイル（110km ）手前で着弾した。  

アトラスEとFは1965年に運用中のICBMとしての運用を終了し、自己着火性燃料のタイタンIIに置き換えられた。退役したアトラスミサイルはその後、1990年代までヴァンデンバーグ空軍基地から軍事衛星の打ち上げに使用され、固体燃料の上段を使用する場合と使用しない場合があった。これらのアトラスは、 1980年代に5回飛行したアトラスHと混同してはならない。アトラスHは、固体燃料の上段を使用して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）である。

1962年から1974年にかけて、空軍は数十回に及ぶ再突入体とナイキ/ゼウス標的ミサイルの試験飛行を実施した。これらの試験飛行のほとんどはアトラスDまたはFミサイルで行われたが、6回はアトラスEミサイルを使用した。1964年以降、1960年代後半にアトラスEミサイルが飛行したのはわずか3回で、いずれも1968年のABRES試験で成功した。1969年から1979年の間はアトラスEミサイルは発射されなかった。

1980年12月9日、ミサイル68EはVABFのSLC-3WからNOSS ELINT衛星を打ち上げるために使用された。ステージング直前に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落下した。レンジセーフティ破壊コマンドが送信され、高高度で爆発した。この失敗は、ダクトの一部が腐食し、B-1ターボポンプへの潤滑油が失われたことが原因とされた。アトラスのダクトは簡単に交換できたが、空軍はスペースシャトルが間もなく使い捨てロケットに取って代わるという理由で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で、複雑さと故障箇所を増やす様々なICBMハードウェア機能が残っていた。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ことができる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、既存のすべてのロケットの配管の腐食を検査し、不要なICBM関連機器を撤去することが決定された。

アトラスロケットの最後の失敗例は、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もので、1981年12月19日にミサイル76Eを使用して軍事GPS衛星Navstar 7の打ち上げを試みた際のことだった。B-2エンジンは離陸から数秒後に停止し、アトラスは機首を傾けて地面に墜落した。射場安全担当官は衝突直前に破壊命令を出し、発射台SLC3Eからわずか数百フィートの場所に焼け焦げたクレーターを残した。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た。金属製Oリングの修理作業の失敗により、ガス発生器の通気孔がシーラントで塞がれ、点火直後に過圧状態になり破裂した。噴出した炎が液体酸素供給ラインを焼き、ガス発生器への酸化剤の流れを遮断し、B-2エンジンの停止を引き起こした。

1986年9月17日、アトラス52Eロケットは、米国海洋大気庁（ NOAA ）の気象衛星NOAA-Gの打ち上げに成功した。当初は1985年の夏に打ち上げを予定していたが、度重なる技術的問題と、国防総省の打ち上げのためにヴァンデンバーグ空軍基地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。アトラスの液体酸素タンクとブースターのターボポンプに一連の問題が発生し、苦戦を強いられた後、午前7時52分（太平洋標準時）に打ち上げが行われた。打ち上げは完璧に成功し、気象衛星は507マイル×493マイル（816km × 793km ）の軌道に投入された。これは、米国の宇宙開発計画にとって1年間にわたる数々の災難の後、「大きな安堵」とみなされ、 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軌道に乗せた。   

最後のアトラスEロケットの打ち上げ（1995年3月24日、ミサイル45E）では、空軍の気象衛星の打ち上げに成功した。1960年から1995年の間に合計64基のアトラスEロケットが打ち上げられ、そのうち30基が宇宙打ち上げであった。16基は打ち上げに失敗した。

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