mini|Eine Atlas V 551 mit New Horizons an Bord auf einer beweglichen Startplattform von Startkomplex 41. Auf diesem Foto sind zwei der fünf Feststoffbooster zu sehen.
Bei der Atlas V handelt es sich um eine US-Trägerrakete für mittlere bis schwere Nutzlasten. Sie ist das modernste Mitglied der Atlas-Raketenfamilie. Die Atlas V wurde von Lockheed Martin entwickelt und anfangs auch gebaut; der Jungfernflug wurde im August 2002 erfolgreich absolviert. Die Starts wurden bis Ende 2006 durch das US-amerikanisch-russische Unternehmen International Launch Services vermarktet. Danach wurde dieses Geschäft an die United Launch Alliance, ein Joint Venture zwischen Lockheed Martin und Boeing, übertragen. Seit dieser Umstrukturierung wird die Atlas V fast nur noch für Aufträge der US-Regierung angeboten, da sich das kommerzielle Geschäft in den vorangegangenen Jahren als unprofitabel erwiesen hatte. Somit transportiert die Rakete heute überwiegend Militärsatelliten sowie Raumsonden und Raumschiffe im Auftrag der NASA. Zu den bekanntesten Nutzlasten zählen der Mars Reconnaissance Orbiter, New Horizons, der Raumgleiter Boeing X-37, die Marsrover Curiosity und Perseverance sowie das Raumschiff CST-100 Starliner.
Zu den Stärken der Atlas V gehört ihre extrem hohe Startzuverlässigkeit. Bis heute kam es zu keinem einzigen Fehlstart.Bei Start Nr. 10 am 15. Juni 2007 kam es zu einem Fehler in der Centaur-Oberstufe. Dadurch wurde der transportierte Satellit in eine zu niedrige Umlaufbahn ausgesetzt. Da er aber aus eigener Kraft den Zielorbit erreichen konnte, gilt der Start zumindest als Teilerfolg. Die ULA betrachtet die Mission als vollen Erfolg. Ein weiteres Merkmal ist die stark modulare Bauweise der Rakete; insgesamt sind 19 unterschiedliche Varianten möglich. Erwähnenswert ist auch die Verwendung eines in Russland entwickelten und produzierten Triebwerks in der Hauptstufe. Diese Triebwerkswahl führte neben wirtschaftlichen Erwägungen dazu, dass die Atlas V schrittweise durch das Nachfolgemodell Vulcan ersetzt und Mitte der 2020er Jahre ausgemustert werden soll.ULA stops selling its centerpiece Atlas V, setting path for the rocket’s retirement. The Verge, 26. August 2021. Seit 2022 darf das US-Militär keine Satellitenstarts mehr beauftragen, bei denen eine Rakete mit russischem Triebwerk verwendet wird.Sandra Erwin: Air Force awards launch vehicle development contracts to Blue Origin, Northrop Grumman, ULA. Spacenews, 10. Oktober 2018.
Geschichte Entwicklung Die Entwicklung der Atlas V begann mit einer Ausschreibung der US-Regierung im Jahre 1994. Ein neues Trägersystem mit dem Namen Evolved Expendable Launch Vehicle (EELV) sollte entwickelt und gebaut werden. Die neue Rakete sollte vor allem deutlich kostengünstiger als bisher mittlere bis schwere Nutzlasten in einen Orbit befördern, besonders im Vergleich zur Titan IV oder zum noch kostenintensiveren Space Shuttle. Ähnlich wie die europäische Ariane 4 sollte sie außerdem durch einen modularen Aufbau ein breites Nutzlastspektrum zu international konkurrenzfähigen Preisen transportieren können. Auf die Ausschreibung reagierten alle großen US-amerikanischen Raumfahrtunternehmen: McDonnell Douglas mit einer Weiterentwicklung der Delta-Serie, Lockheed Martin mit einer verbesserten Atlas-Variante sowie Boeing und Alliant Technologies mit ganz neuen Entwürfen (unter anderem mit dem SSME-Triebwerk als Basis). Als Boeing McDonnell Douglas im Jahre 1996 aufkaufte, übernahm man auch die angebotene Delta-Weiterentwicklung. Zur Finanzierung stellte die Air Force für die Grobentwurfsphase allen vier Bewerbern je 30 Millionen US-Dollar zur Verfügung.
Anschließend erhielten sowohl Boeing als auch Lockheed Martin den Zuschlag, jeweils die Delta IV bzw. die Atlas V zu entwickeln. In dieser zweiten Phase erhielten beide Unternehmen weitere 60 Millionen Dollar, um ihre eingereichten Konzepte zu überarbeiten und um mit der Detailplanung zu beginnen.
Im Oktober 1998 begann dann die dritte und letzte Phase, in der beide Träger bis zur Einsatzreife entwickelt wurden. Damit verbunden war die feste Zusage der US Air Force, je 19 Starts auf der Delta IV und 9 auf der Atlas V durchzuführen. Lockheed Martin erhielt somit Aufträge mit einem Gesamtvolumen von 1,15 Milliarden US-Dollar, dazu kamen noch Subventionen der NASA, die sich etwa zur Hälfte an den anfänglichen Entwicklungskosten von 1,6 Milliarden Dollar beteiligte. Als allerdings bekannt wurde, dass Boeing Industriespionage betrieben hatte, um an vertrauliche Daten der Atlas V zu gelangen, entzog die Air Force der Delta IV sieben Flüge und ordnete sie der Atlas zu, was die finanzielle Situation des Projektes deutlich verbesserte. Der Jungfernflug der Rakete in der Version Atlas V 401 fand am 21. August 2002 statt. Transportiert wurde der Fernsehsatellit Hot Bird 6 des europäischen Unternehmens Eutelsat.
Startkosten Da kommerzielle Kunden die Modalitäten ihrer Startverträge nicht veröffentlichen, ist eine genaue Ermittlung von deren Startkosten nicht möglich. Allerdings müssen US-Regierungseinrichtungen die Kosten für ihre Startaufträge offenlegen. Je nach Mission können dabei neben dem eigentlichen Start auch Kosten für Versicherungen und weitere Dienstleistungen enthalten sein, sodass die Zahlen unter Umständen nicht miteinander vergleichbar sind. Im Folgenden einige Angaben für Raumsondenstarts der NASA:
Version Nutzlast Kosten Jahr Atlas V 401 MRO 90 Mio. USD 2005 Atlas V 401 LCROSS & LRO 136 Mio. USD 2008 Atlas V 401 InSight ≈160 Mio. USD 2018 Atlas V 411 OSIRIS-REx ≈183,5 Mio. USD 2016 Atlas V 541 MSL 195 Mio. USD 2011 Atlas V 551 New Horizons 188 Mio. USD 2006
Bemannte Missionen mit der Atlas V Als das Ende der Dienstzeit des Space Shuttle näher rückte, wurden bereits erste Studien zur Tauglichkeit der Atlas V für bemannte Missionen durchgeführt. Bereits 2007 wurde mit SpaceDev eine Absichtserklärung unterzeichnet um den Start des bemannten Raumgleiters Dream Chaser zu prüfen. Umfangreiche aerodynamische Untersuchungen mit dem unverkleidet aufgesetzten Orbiter fanden bis 2014 innerhalb des CCDev-Programms der NASA statt. Danach wurde der Dream Chaser als unbemanntes Versorgungsschiff weiterentwickelt und schließlich von der Atlas V auf die Nachfolgerakete Vulcan umgebucht.
Aufgrund der erwiesenen hohen Startzuverlässigkeit schätzte Lockheed Martin im Jahre 2008 die Entwicklungszeit einer man rated-Version auf drei Jahre. Diese Pläne wurden aber zunächst nicht umgesetzt, da die Ares I mit dem Orion-Raumschiff als Ersatz für das Space Shuttle dienen sollte. Als das zugehörige Constellation-Programm allerdings 2010 eingestellt wurde, bestand wieder gesteigertes Interesse an einer Atlas-V-Version für die bemannte Raumfahrt. Am 12. Juli 2011 wurde die Rakete dann offiziell in das Commercial-Crew-Development-Programm der NASA aufgenommen, in dessen Rahmen kommerzielle, privatwirtschaftlich betriebene Trägersysteme für den Transport von Menschen zur Internationalen Raumstation entwickelt werden. Im August desselben Jahres kündigte dann Boeing an, seine in der Entwicklung befindliche bemannte CST-100-Kapsel mit der Atlas V starten zu wollen. ULA entwickelte dafür die Raketenvariante N22 ohne Nutzlastverkleidung. Der erste Start dieser Rakete mit einem CST-100 fand schließlich am 20. Dezember 2019 im Rahmen des unbemannten Testflugs Boe-OFT statt. Ein erster bemannter Start folgte am 5. Juni 2024 mit dem Flug Boe-CFT.
Nicht realisierte Raketenvarianten 2010 kündigte ULA eine besonders leistungsfähige Version der Atlas V an, die als Atlas V Heavy Lift Vehicle (kurz Atlas V HLV, oder manchmal Atlas V Heavy) bezeichnet wird. Der Plan sah vor, diese Rakete erst dann fertig zu entwickeln und zu bauen, wenn ein Kunde sie für einen Start buchen würde. Wie bei der Delta IV Heavy sollten für diese Schwerlastversion seitlich der zentralen Hauptstufe noch zwei weitere, gegenüberliegende Flüssigtreibstoff-Booster angebracht werden, die in Größe und Struktur der Hauptstufe entsprochen hätten. Durch diese Maßnahme sollte die maximale Nutzlast im Vergleich zur stärksten bereits gebauten Variante, der Atlas V 551, um etwa 50 % ansteigen: Für den niedrigen Erdorbit (LEO) von 18.814 kg auf 29.400 kg und für eine geosynchrone Bahn von 8900 kg auf 13.000 kg (Details siehe unten). Es fand sich jedoch kein Kunde für diese Rakete.
Eine Atlas-V-Version mit einer Nutzlastkapazität unterhalb der Atlas V 401, die anstatt der Centaur-Oberstufe eine Agena-2000 genannte Oberstufe (wahrscheinlich von der Agena abgeleitet) verwenden sollte, wurde ebenfalls gestrichen. Ihre Transportkapazität wäre 3.890 kg für eine erdnahe Umlaufbahn oder 1.842 kg für eine geostationäre Transferbahn gewesen.Gunter's Space Page: Atlas 5 (Atlas V).
Technik Bezeichnungsschema Ein wesentliches Merkmal der Atlas V ist ihre Modularität. Daher wurde ein systematisches Benennungsschema für die einzelnen Varianten eingeführt, aus der sich die Parameter der Rakete ablesen lassen:
Datei:Atlas V naming german.svg
Anmerkung: Die Nutzlastverkleidung misst im Durchmesser nicht exakt 4 oder 5 Meter, sondern 4,2 und 5,4 Meter. Aus Gründen der Einfachheit gehen die Nachkommastellen allerdings nicht in die Benennung der Rakete ein. Bei der 4,2-m-Verkleidung ist die Anzahl der Booster auf 0 bis 3 beschränkt. Weiterhin gibt es die Sondervariante N22 ohne Nutzlastverkleidung, mit der das Raumschiff CST-100 Starliner transportiert wird. Von den somit 25 theoretisch möglichen Kombinationen wurden bis heute nur elf genutzt.
Dasselbe Bezeichnungsschema wird auch beim Nachfolgemodell Vulcan verwendet.
Hauptstufe mini|Die Hauptstufe von unten betrachtet. Gut zu erkennen sind die beiden Düsen des RD-180-Triebwerks und die Zuleitung für den Flüssigsauerstoff links.
Die Hauptstufe der Atlas V, die auch Common Core Booster (CCB) genannt wird, verrichtet während des Starts die meiste Arbeit; sie ist der zentrale Teil und die erste Stufe der Rakete. Sie ist 32,46 m hoch, hat einen Durchmesser von 3,81 m und wiegt betankt 286 Tonnen (leer: 21 Tonnen). Ihre Struktur besteht hauptsächlich aus Aluminium, wobei der Oxidator- und Treibstofftank im Gegensatz zu vorherigen Trägerraketen der Atlas-Serie auch ohne Innendruck stabil und selbsttragend sind (vorherige Atlas-Raketen wären ohne Druck in den Tanks beim Aufrichten zusammengebrochen). Diese Konstruktion ist zwar schwerer, allerdings vereinfacht sie die Handhabung bei den Startvorbereitungen und ermöglicht das Anbringen von zahlreichen schweren Boostern. Als Treibstoff wird das günstige RP-1-Gemisch verwendet, der mit Flüssigsauerstoff als Oxidator verbrannt wird.