Aggregat 4 (A4), vor allem unter dem nationalsozialistischen Propagandabegriff V2 bekannt, war die Typenbezeichnung der im Jahr 1942 weltweit ersten funktionsfähigen ballistischen Rakete mit Flüssigkeitstriebwerk. Sie war als Fernrakete mit großer Reichweite konzipiert und das erste von Menschen konstruierte Objekt, das die Grenze zum Weltraum durchstieß – nach Definition des internationalen Luftsportverbandes FAI 100 Kilometer Höhe (Kármán-Linie). Die A4 bildete ab Mitte 1945 die Basis der Raumfahrtentwicklungen der USA und der Sowjetunion.
Die Boden-Boden-Rakete A4 wurde im Deutschen Reich in der Heeresversuchsanstalt Peenemünde (HVP) auf Usedom ab 1939 unter der Leitung von Wernher von Braun entwickelt und kam im Zweiten Weltkrieg ab 1944 in großer Zahl zum Einsatz. Neben der flugzeugähnlichen Fieseler Fi 103, genannt V1, bezeichnete die NS-Propaganda auch die Rakete A4 als kriegsentscheidende „Wunderwaffe“. Im August 1944 wurde sie von Propagandaminister Joseph Goebbels erstmals intern und im Oktober 1944 öffentlich zur Vergeltungswaffe 2, kurz V2, erklärt. In der deutschen Presse war spätestens ab Dezember 1944 von der Fernwaffe „V 2“ die Rede. Die Starteinheiten von Wehrmacht und SS nannten sie „Das Gerät“.
Entwicklung mini|Walter Dornberger (links) und Wernher von Braun (in Zivil) in Peenemünde, Frühjahr 1941
Erste Versuche mit Flüssigbrennstoffraketen fanden ab 1932 an der Heeresversuchsanstalt Kummersdorf statt.Falko Bell: Britische Feindaufklärung im Zweiten Weltkrieg. Ferdinand Schöningh, Paderborn, 2016. Ab 1937 wurden die Versuche schrittweise nach Peenemünde verlegt. Im März 1936 hatte man für die A4-Raketenentwicklung in der dortigen Versuchsstelle folgendes Anforderungsprofil formuliert: Eine Tonne Nutzlast (Sprengstoff) sollte über 250 Kilometer bei einer Abweichung von 1 Promille (250 Meter) befördert werden.Johannes Weyer: Wernher von Braun. rororo, Hamburg 1999, S. 32 ff.
Neben dem Technischen Direktor Wernher von Braun waren zahlreiche Wissenschaftler und Ingenieure in der HVP tätig, unter ihnen Walter Thiel, Helmut Hölzer, Klaus Riedel, Helmut Gröttrup, Kurt Debus und Arthur Rudolph. Leiter der HVP bzw. zeitweise deren Kommandeur war Generalmajor Walter Dornberger, Chef der Raketenabteilung im Heereswaffenamt (Wa Prüf R, später Wa Prüf 11).
Die Vorgängermodelle des Aggregats 4 waren nur teilweise erfolgreich: Aggregat 1 explodierte beim Brennversuch in der Heeresversuchsanstalt Kummersdorf, Aggregat 2 absolvierte 1934 zwei erfolgreiche Starts auf Borkum, und im Dezember 1937 hatte Aggregat 3 vier Fehlstarts. Erst der direkte Nachfolger Aggregat 5 war 1938 erfolgreich. Das Aggregat 4 wurde ab 1939 entwickelt und ab März 1942 auf dem Prüfstand VII getestet. Am 3. Oktober 1942 gelang von dort ein erfolgreicher Start, bei dem es mit einer Spitzengeschwindigkeit von 4824 km/h (etwa Mach 4,5) eine Gipfelhöhe von 84,5 km erreichte und damit erstmals in den Grenzbereich zum Weltraum vordrang. Dies war der erste gelungene Großraketenstart der Menschheitsgeschichte. Walter Dornberger, der militärische Leiter der HVP, soll dabei ausgerufen haben: „Das Weltraumschiff ist geboren!“
Am 26. Mai 1943 fand in Peenemünde ein Vergleichsschießen mit der Flugbombe Fi 103 statt. Danach fiel die Entscheidung, beide Waffen parallel weiterzuentwickeln und einzusetzen. Die Flügelbombe galt als das einfachere System, das in größerer Stückzahl herzustellen, auf kürzeren Distanzen einzusetzen war und die Rakete als Hauptangriffswaffe unterstützen sollte.Historisch-Technisches Museum Peenemünde (Hrsg.): Wunder mit Kalkül. Die Peenemünder Fernwaffenprojekte als Teil des deutschen Rüstungssystems . Ch.Links Verlag, Berlin 2016, ISBN 978-3-86153-926-1, S. 41
Nach den Luftangriffen der Royal Air Force auf Peenemünde (s. Operation Hydra am 17. August 1943) wurde beschlossen, die Ausbildung der Raketentruppen und die Scharferprobung der A4-Raketen nicht in Peenemünde, sondern in Südostpolen außerhalb der Reichweite der westalliierten Bomber durchzuführen. Die Übungen wurden (anfangs für die westalliierten Bomber unerreichbar) im Karpatenvorland auf dem SS-Truppenübungsplatz Heidelager bei Blizna im Generalgouvernement durchgeführt und später wegen der anrückenden Roten Armee auf dem SS-Truppenübungsplatz Westpreußen in der Tucheler Heide nördlich von Bromberg.Rainer Eisfeld: Mondsüchtig. Wernher von Braun und die Geburt der Raumfahrt aus dem Geist der Barbarei. Paperback, 2012, ISBN 978-3-86674-167-6.
Die Bevölkerung um Blizna war dabei rücksichtslos den A4- und Fieseler-Fi-103-Einschlägen ausgeliefert. Auf Flugblättern warnte man vor Ort lediglich vor gefährlichen Kraftstoffbehältern, die aber keine Bomben seien.K. Gatland: Project Satellite. Allan Wingate Limited, London 1958. Am 20. Mai 1944 stellten Mitglieder der polnischen Heimatarmee Teile eines abgestürzten A4 sicher. Die wichtigsten Teile wurden zusammen mit den in Polen vorgenommenen Auswertungen in der Nacht vom 25. zum 26. Juli 1944 mit einer DC-3 der Royal Air Force, die in der Nähe von Żabno gelandet war, nach Brindisi ausgeflogen (Operation Most III). Von dort aus kamen die Teile nach London, was der britischen Regierung erstmals die Existenz einer deutschen Rakete bewies.
Anfänglich zerlegten sich 70 % der Testraketen beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre in einigen Kilometern Höhe, so dass nur Trümmer mit reduzierter Sprengwirkung auf der Erde einschlugen. Aufgrund dieser Strukturversagen im Flug begannen im Juni 1944 Teststarts, die zwecks verbesserter Verfolgbarkeit teilweise senkrecht erfolgten. Bei den „Luftzerlegern“ tappte man lange im Dunkeln. Erst mit der Isolierung der Tanks durch Glaswolle und einer zusätzlich versteiften Mittelzelle konnten die Luftzerleger auf 30 % reduziert werden. Kurz vor dem Fronteinsatz wurde die Zuverlässigkeit durch eine Blechmanschette im Geräteteil auf nahezu 100 % gesteigert. Wegen dieser konstruktiven Änderungen blieben noch maximal 750 kg (statt geplanter 1000 kg) für den Sprengstoff.
Am 20. Juni 1944 wurde bei einem Senkrechtstart eine Rekordhöhe von 174,6 km erzielt. Bereits zwei Tage zuvor hatte die Rakete mit der Werk-Nr. MW 18012 eine Gipfelhöhe von etwa 127 km erreicht;Gerhard Stegmaier, Versuchs-Abt. Wa Prüf 10: Versuchsbericht Nr. 3: Hauptbericht, Bb.Nr. 323/44 g.Kdos., 13. August 1944, (BArch RH 8/1286, S. 8) damit übertraf diese Rakete die heutige anerkannte Weltraumgrenze von 100 km Höhe (die Kármán-Linie) deutlich und war der erste menschengemachte Gegenstand im Weltraum.
Von Peenemünde und der Greifswalder Oie aus fanden bis einschließlich 20. Februar 1945 noch Versuchsstarts von A4-Raketen statt.
Aufbau mini|Aufbau der Rakete „Aggregat 4“
Die A4-Rakete war 14 Meter lang und hatte vollgetankt eine Startmasse von rund 12,9 Tonnen. Die einstufige Rakete bestand aus etwa 20.000 Einzelteilen.Karl Heinz Wellmann: in hr2-Kultur am 2011-05-02 Der Rumpf bestand aus Spanten und Stringern, die mit dünnem Stahlblech beplankt waren. Die Technik bestand aus vier Baugruppen: Spitze mit Gefechtskopf und Aufschlagzünder Geräteteil mit Batterien und Kreiselsteuerung Mittelteil mit Tanks für Ethanol und Flüssigsauerstoff Heckteil mit Schubgerüst, Druckflaschen mit Stickstoff, Dampferzeuger, Turbopumpe, Brennkammer („Ofen“), Schubdüse, Strahlruder und Luftruder.
Als Zubehör zur Verwendung der A4-Rakete wurden unterschiedliche Start- und Transportgerätschaften genutzt und in der Bedienvorschrift Die A4-Fibel: Handbuch zum Start der A4 beschrieben. Unter anderem sind dazu bekannt: Sd.Kfz. 7/3 – Feuerleitpanzerfahrzeug für Raketen A4 (Startkontrollwagen) Anhänger Meillerwagen mit Startrampe und Vidalwagen ohne Startrampe
Sprengstoff Die etwa 738 kg Amatol-Sprengstoff (vergleichbar mit etwa 600 kg TNT) waren in der 1000 kg wiegenden Raketenspitze untergebracht. Da sich diese während des Flugs durch Kompressionswärme an der Außenhaut der Verkleidung aufheizte, konnten nur Sprengstoffmischungen verwendet werden, deren Zündtemperatur über 200 °C lag.Roger Ford: Die deutschen Geheimwaffen des Zweiten Weltkriegs. Eggolsheim 2008, ISBN 978-3-89555-087-4
Steuerung Für die Stabilisierung und Steuerung sorgte das Leitwerk mit den Luftrudern, welche aber erst bei höherer Geschwindigkeit wirkten. Kurz nach dem Start waren die direkt im Gasstrom liegenden vier Strahlruder aus Graphit für die Stabilisierung zuständig. Alle Ruder wurden von Servomotoren bewegt.
Als einer der ersten Flugkörper war das A4 mit einem für die damalige Zeit sehr fortschrittlichen Trägheitsnavigationssystem ausgestattet, das mit zwei Kreiselinstrumenten (Gyroskopen) selbsttätig den eingestellten Kurs hielt. Hersteller war das Kieler Unternehmen Anschütz & Co. Die elektrische Energie für Kurssteuerung und Ruderanlage wurde den beiden Bordbatterien entnommen, die aus dem Werk Hagen der Accumulatoren Fabrik AG (AFA) stammten. Die Batterien waren unterhalb des Sprengkopfes im Geräteraum eingebaut, wo sich auch das sogenannte „Mischgerät“ befand, ein elektronischer Analogrechner, der die von den Gyroskopen registrierten Abweichungen von Quer- und Seitenachse auswertete und zur Kurskorrektur die Servomotoren der Strahl- und Luftruder ansteuerte.Raúl Rojas, Ulf Hashagen (Hrsg.): The First Computers--History and Architectures. Kapitel: Helmut Hoelzer – Inventor of the Electronic Analog Computer. MIT Press, Cambridge (Massachusetts) 2002, ISBN 0-262-68137-4 Um eine bessere Zielgenauigkeit zu erreichen, wurde in mehreren Versuchsraketen auch eine Funksteuerung erprobt, die aber im späteren Einsatz wegen möglicher Störungen von Seiten des Feindes nicht verwendet wurde.
Die beim Start eingestellte Zeitschaltuhr sorgte dafür, dass der Neigungswinkel der Kreiselplattform nach vier Sekunden Brennzeit so verändert wurde, dass die Rakete aus der Senkrechten in eine geneigte Flugbahn überging. Durch ein Integrationsgerät (J-Gerät), das aufgrund der summierten Beschleunigung die aktuelle Geschwindigkeit berechnete, wurde bei der richtigen Geschwindigkeit das Triebwerk abgeschaltet, um damit die Reichweite zu steuern. Dazu wurde am J-Gerät ein Wert eingestellt, der einer Schusstafel entnommen werden konnte. Der Neigungswinkel war bei jedem Schuss gleich. Vor dem Start musste die Rakete auf ihrem Starttisch exakt senkrecht gestellt und so gedreht werden, dass eine besonders markierte Heckflosse in Zielrichtung zeigte.
Antrieb Das Aggregat 4 war eine Flüssigkeitsrakete und wurde mit einem Gemisch aus 75-prozentigem Ethanol und Flüssigsauerstoff angetrieben. Unter der Leitung des Ingenieurs Walter Thiel wurden das beste Mischungsverhältnis der Treibstoffe, die Einspritzdüsenanordnung sowie die Form des Raketenmotors ermittelt. Eine Pumpenbaugruppe war nötig, welche die großen Mengen an Alkohol und flüssigem Sauerstoff in die Brennkammer fördern konnte. Zum Antrieb dieser Doppelpumpe diente eine integrierte Dampfturbine von 600 PS Leistung (s. Turbopumpe). In einem Dampferzeuger wurde nach dem Prinzip des Walter-Antriebs durch die katalytische Zersetzung von Wasserstoffperoxid mittels Kaliumpermanganat Dampf erzeugt. Zur Förderung des Wasserstoffperoxids war auf 200 bar komprimierter Stickstoff in mehreren Druckbehältern an Bord; dieser diente auch zur Betätigung diverser Ventile. Die Kreiselsteuerung und das präzise und daher sehr aufwendig zu fertigende Pumpenaggregat waren die beiden teuersten Bauteile des A4.
Die Rakete hatte einen anfänglichen Schub von 270 kN, entsprechend einer Leistung von 650.000 PS, und erreichte nach einer Brenndauer von etwa 65 Sekunden ihre Höchstgeschwindigkeit von etwa 5500 km/h, etwa Mach 5. Die Verbrennungsgase verließen den Raketenmotor mit etwa 2000 m/s. Da der gesamte Flug bei einer Reichweite von 250 bis 300 km nur 5 Minuten dauerte, gab es damals keine Abwehrmöglichkeit gegen diese Waffe.
Rohstoffverbrauch