9. Peenemünde entsteht

Mit der Versuchsstelle Peenemünde auf der Insel Usedom in der Ostsee entstand ab April 1936 die „fortschrittlichste Versuchsstation der Welt“ (Irving), oder auch: die weltweit erste Großforschungseinrichtung (ein Wort, das es noch nicht gab), oder auch der erste militärisch-industrielle Komplex (ebenfalls ein Begriff, den es noch nicht gab). Schon wenige Wochen, nachdem der Peenemünder Haken von der Stadt Wolgast gekauft worden war, begannen im Sommer 1936 die Bauarbeiten. Die wenigen Bewohner Peenemündes und des Hakens wurden enteignet, dafür jedoch großzügig entschädigt.

Zunächst wurde das Gebiet infrastrukturell erschlossen: Zwischen Zinnowitz und Peenemünde eine Nahverkehrsbahn nach dem Vorbild der Berliner S-Bahn eingerichtet (rund 25 km Schienenlänge, anfangs dieselbetrieben, später elektrifiziert), der Hafen ausgebaut, ein Flughafen angelegt, mehrere (gut ausgestattete) Wohnsiedlungen hochgezogen und ein eigenes Kraftwerk (Leistung 30 MW) zur Energieversorgung errichtet. Außerdem wurde das Straßennetz erweitert und, wo das noch nicht der Fall war, für schweres Gerät befestigt sowie Telefonleitungen verlegt, sodass ein dichtes Kommunikationsnetzwerk zwischen den einzelnen Gebäudekomplexen entstand.

Bereits vor Beginn der Bauarbeiten saßen Dornberger, von Braun und Walter Riedel beisammen und diskutierten über die Pläne der Peenemünder Versuchsanlage. Im Grundsatz galt: Peenemünde sollte als gemeinsame Anlage von Luftwaffe und Heer betrieben werden. In Peenemünde West, im Norden und Westen des Hakens gelegen, entwickelte, baute und testete die Luftwaffe Flugzeuge. Peenemünde Ost, dazu gehörte der Nordosten und Osten des Hakens sowie ein rund 12 km langer Streifen entlang der Ostküste Usedoms, war Teil des Heeres und unterstand Walter Dornberger. Doch galt diese „schlecht durchdachte Vereinbarung“, weil verwaltungstechnisch schwer zu handhaben, nicht sehr lange; schon im Frühjahr 1938 wurde sie aufgelöst.

Fortan agierte Peenemünde West als eigenständige Anlage, ebenso Peenemünde Ost, das offiziell nun Heeresversuchsstelle Peenemünde (HVP) hieß; die HVP gliederte sich ihrerseits in das Entwicklungswerk (EW) und das Versuchsserienwerk (VW). Allerdings wechselten die beiden Teile Peenemündes sowie die einzelnen Werke innerhalb (Gesamt-)Peenemündes im Laufe der Zeit mehrmals die Namen, teils aus organisatorischen, teils aus Geheimhaltungsgründen. Im Folgenden werden aus Gründen der Übersichtlichkeit einheitlich die hier genannten Bezeichnungen verwendet.

Auch die zu bauende Raketenwaffe, die die enormen Geldmittel rechtfertigen musste, die Heer und Luftwaffe zur Verfügung stellten, wurde bei diesem Gespräch im Frühjahr 1936 erstmals konkret angedacht. Dornberger hatte hier den gleichen Ausgangspunkt wie sein Vorgesetzter Oberst Karl Becker: „Der Höhepunkt der bisherigen Waffentechnik war mit der Pariser Kanone des ersten Weltkriegs erreicht worden. Sie schoß auf eine Entfernung von rund 125 km eine Granate von 21 cm Kaliber mit einer Sprengstoffmenge von rund 10 kg. Ich hatte mir als erstes Ziel für eine Großrakete ein Geschoß vorgestellt, das 1 t Sprengstoff auf die doppelte Entfernung der Pariser Kanone, also 250 km, schleudern konnte.“

In der anschließenden Diskussion einigte man sich sehr schnell auf die eine Tonne Nutzlast. „Eine rohe Überschlagsrechnung ergab“, so Dornberger weiter, „daß bei einer 45°-Erhöhung beim Eintritt in den fast luftleeren Raum und bei einer maximalen Geschwindigkeit der Rakete von 1500 m/sec eine Reichweite von 275 km möglich sein könnte.“

Damit hatte man also die Eckdaten der künftigen Fernrakete:

• Gesamt-Nutzlast: 1 t
• Reichweite: 275 km
• maximale Geschwindigkeit: 1.500 m/s (= 5.400 km/h)

Als „militärische Forderung“ kam hinzu, dass die „50%ige Längen- und Breitenstreuung nur 2-3 pro mille der Entfernung betragen sollte“, was eine erhebliche Steigerung zur Paris-Kanone bedeutete. Außerdem ergaben sich einige Anforderungen zur Transportfähigkeit der Rakete: Sie musste unzerlegt auf Straße und Schiene befördert werden können, durfte also bestimmte Maße wie Länge, Durchmesser oder Gewicht nicht übersteigen.

Der Name der Fernrakete ergab sich von selbst: Aggregat 4 (A4).

Das Konstruktionsbüro unter Riedel ging also daran, aus den Eckdaten und den Nebenbedingungen die erste Großrakete der Welt zu projektieren. Und „schon nach wenigen Wochen“, so Dornberger, „war das A4 in den Grundzügen festgelegt: Wir planten ein Startgewicht von ungefähr 12 t. Zur Erreichung eines während einer Brennzeit von 65 Sekunden anhaltenden Schubes von 25 t bei einer Ausströmgeschwindigkeit der Gase von etwa 2100 m/sec waren mindestens 8 t Treibstoff nötig, damit die gewünschte maximale Fluggeschwindigkeit erreicht würde. Bei dieser hohen Geschwindigkeit mußten wir den Brennschluß auf den Bruchteil einer Sekunde genau einhalten können. Auch mußten wir Mittel und Wege finden, die Seitenrichtung des Gerätes im Rahmen der erlaubten Streuung zu halten.“

Es hätte also genügt, den ersten Prüfstand zum Austesten von Triebwerken, den Prüfstand 1 (P1), für einen Schub von 25 Tonnen auszulegen. Doch das A4 sollte ja nicht das Ende der Raketenentwicklung in Peenemünde sein. Dornberger meinte daher, dass es wenig sinnvoll sei, „alle paar Jahre neue, größere Prüfstände zu bauen“, und so „entschlossen wir uns, ihn so zu bauen, daß er für alle Triebwerke bis 1oo t Schub genügen würde. Das erschien uns für die nächsten Entwicklungen ausreichend.“

Das Entwicklungswerk umfasste etwa 60 Forschungs-, Verwaltungs- sowie Wohngebäude. Das so genannte Haus 4 war Sitz des Verwaltungs- und des Ingenieurbüros, auch befand sich dort das Büro des Technischen Direktors Wernher von Braun. Die drei wichtigsten Komplexe des Entwicklungswerkes, die ihrerseits mehrere Gebäude umfassten, waren: das Aerodynamische Institut unter Leitung von Dr. Rudolf Hermann, dessen Kernstück der Windkanal war; mit seinen sechs je 1100 PS starken Vakuumpumpen erreichte er – damals Weltrekord – eine Geschwindigkeit von Mach 4,4. In diesem Institut, das neben den Arbeiten zum Aggregat 4 auch Grundlagenforschung betrieb, arbeiteten rund 200 Menschen.

Noch größer war die Abteilung BSM (Bordausrüstung, Steuerung, Messtechnik) unter der Leitung von Dr. Ernst Steinhoff. (Unter den weiblichen Angestellten Peenemündes, die einen beträchtlichen Anteil ausmachten, firmierte Steinhoffs Abteilung unter „Bund Schöner Männer“.) Hier befasste man sich theoretisch wie praktisch mit der Steuerung und Navigation der Rakete. Und schließlich gab es noch die Triebwerksentwicklung unter der Leitung von Dr. Walter Thiel (zu dessen Team auch Gerhard Reisig gehörte).

Dornberger hatte für Peenemünde Ost von Anfang an die Devise „Alles unter einem Dach“ ausgegeben. Peenemünde Ost sollte, wie Gerhard Reisig schreibt, „eine Symbiose von grundlegender Theorie des gesamten Komplexes der Technologie von Rückstoßflugkörpern, deren konstruktive Entwicklung, praktische Erprobung an Ort und Stelle, Produktionsvorbereitung und Anwendungsmethoden des Flugs dieser Geräte sein“.

Für die grundlegende Entwicklung sowie für den Bau von Prototypen (Versuchsmuster genannt) war das Entwicklungswerk zuständig. Die Serienproduktion von Raketen – sowohl des A4 (25 t Schub) als auch einer noch namenlosen Rakete mit 100 t Schub – war dann Aufgabe des Versuchsserienwerks.

Bald wurde auch der legendäre Prüfstand VII gebaut, der, ausgelegt ebenfalls für Raketen mit bis zu 100 t Schub, zum wichtigsten Startplatz des A4 werden sollte. Etwas später begannen die Bauarbeiten zur Fertigungshalle 1 (F1), wo die Raketen in aufrechter Position am Fließband, Taktstraße genannt, montiert werden sollten. Mit einer Größe von 100 mal 250 Meter und einer Höhe von 30 Metern war sie die größte ungeteilte Industriehalle Deutschlands, wahrscheinlich sogar der Welt. Geplant war, dass die Serienfertigung des Aggregat 4 im Sommer 1943 beginnen sollte.

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Die neue Rakete, die man nach dem Fiasko der A3-Starts entwickelte, nannte man, da der Name Aggregat 4 für den späteren Waffenträger reserviert war, Aggregat 5 (A5). Neben Lenkung und Navigation sollte mit dem Aggregat 5 auch die günstigste aerodynamische Form des Raketenkörpers und der Heckflossen, die sich bei den Untersuchungen des A3 im Windkanal als nicht optimal herausgestellt hatten, gefunden werden.

Das stellte insofern eine Herausforderung dar, als dass die Zelle einen sehr großen Geschwindigkeitsbereich abzudecken hatte: von Null (beim Start) bis in den Überschall, in den man vorstoßen wollte. Außerdem steckte die Überschall-Aerodynamik damals noch in den Kinderschuhen; es gab so gut wie nichts Praktisches, und nur wenig Theoretisches, auf das man in Peenemünde hätte zurückgreifen können.

„Als erster Anhalt für die Raketengestalt, besonders hinsichtlich eines geringen Luftwiderstandes und stabiler Überschalleigenschaften“, schreibt Gerhard Reisig, „wurde die Form des bewährten deutschen Infanterie-S-Geschosses gewählt“. Das eine Mündungsgeschwindigkeit von mehr als der 2-fachen Schallgeschwindigkeit hatte. „Diesem entsprechend besteht die A5-Gestalt aus einer Ogival-Spitze mit einem gerundeten Übergangskonus in den zylindrischen Mittelteil. An diesen schließt sich das wiederum ogivalförmig verjüngende Heck an. Auf diesem sind kreuzförmig vier Stabilisierungsflossen angeordnet.“ Ogival bedeutet, dass die Begrenzung von Körpern, wie einer Raketenspitze, nicht aus Geraden, sondern aus Kreisbögen besteht.

An der grundlegenden äußeren Form der Zelle musste auch im Zuge der angestellten Windkanalversuche – durchgeführt in Friedrichshafen (Unterschall) und Aachen (Überschall), da der Peenemünder Überschallwindkanal erst ab Herbst 1939 genutzt werden konnte – wenig geändert werden. Das bestätigten auch Fallversuche mit Modellraketen: Massive Modelle von 1,5 m Länge und 0,2 m Durchmesser wurden mit einer Heinkel 111, einem umgebauten Bomber-Flugzeug, in 7.000 Meter Höhe geschleppt und über See abgeworfen. Die Modelle passierten in stabiler Bahn die Schallgeschwindigkeitsgrenze.

Als „das wesentliche aerodynamische Problem“ (Reisig) erwies sich die Form der Heckflossen. Neben eingehenden Modellmessungen im Windkanal wurden größere Modelle angefertigt und mit einem einfachen Walter-Triebwerk von 120 kg Schub ausgerüstet. Die Brenndauer betrug 15 Sekunden, dann waren die 20 kg Treibstoff, die der Tank fasste, aufgebraucht. Bei diesen Modellen verwendete man unterschiedliche Heckflossen. Die Starts, zuerst vom Festland, dann von der Greifswalder Oie aus durchgeführt, zeigten am Ende, dass das Leitwerk etwas kürzer und breiter sein musste als beim A3.

Die Form der Zelle und der Flossen war aerodynamisch schließlich so günstig, dass sie mit nur sehr geringen Änderungen für das Aggregat 4 übernommen werden konnte. Dennoch gelang es nicht, das A5 über die Schallmauer zu beschleunigen, was aber hauptsächlich an den zahlreichen mitgeführten Messapparaturen lag, die die Rakete zu schwer für das Triebwerk werden ließ.

Der innere Aufbau des A5 war dem des A3 sehr ähnlich, „insbesondere traf dies auf die Anordnung des automatischen Steuerungssystems, der Treibstofftanks und des Raketenmotors zu. Die neue aerodynamische Formgebung bedingte jedoch einige Änderungen der Abmessungen der A5-Rakete. Zudem benötigten die umfangreichen neuen Kontroll- und Meßsysteme an Bord mehr Raum im Inneren. Entsprechend hatte der A5-Körper eine um 6% größere Länge und einen um 4% größeren Durchmesser. Durch die neue gedrungenere Form der Stabilisierungsflossen ist die Gesamtlänge der A5-Rakete (Spitze bis Flossen-Hinterkante) um etwas über 10% kürzer als die A3-Rakete.“

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Die Dimensionen des A5 (n. Reisig, S. 205)
Länge total [mm]	6.045
Zellenlänge ohne Flossen [mm]	5.750
Breite über Flossen [mm]	1.465
Flossenstärke [mm]	90
Durchmesser der Zelle [mm]	700
Leergewicht [kg]	574
Treibstoffgewicht [kg]	295
Brenndauer [sec]	33

Beim zweiten großen Entwicklungsbereich, das man mit dem A5 anging, dem der Lenkung und Navigation von Raketen, konnte man immerhin auf die Erfahrungen mit den Aggregaten 1 bis 3 zurückgreifen. Selbst die Fehlschläge, speziell die A3-Versager, lieferten verwertbare Erkenntnisse. Doch zeigte sich immer mehr, dass eine grundlegende mathematische Analyse der Raketen-Navigation unerlässlich war.

Eine Rakete lässt sich nur steuern während der Brennphase des Triebwerks. Nach Brennschluss folgt die Rakete einer ballistischen Flugbahn wie ein Geschoss, das den Pistolenlauf oder das Kanonenrohr verlassen hat; weder Geschwindigkeit noch Richtung lassen sich dann noch beeinflussen. Die Bahnkurve einer Rakete (und damit ihre maximale Entfernung und/oder Höhe), hängt ausschließlich von der Geschwindigkeit und der Richtung ab, die sie zum Zeitpunkt des Brennschlusses innehat.

Steuerung und Navigation einer Rakete haben im Wesentlichen zwei Aufgaben zu erfüllen: 1. Das Triebwerk muss immer exakt senkrecht zur Flugbahntangente brennen (da es ansonsten zu seitlichen Beschleunigungskräften käme). Dazu ist es notwendig, die Ausrichtung der drei Achsen der Rakete stabil zu halten. Und 2.: Die Kursabweichung der gesamten Rakete, das heißt ihres Schwerpunktes, muss ständig überwacht und gegebenenfalls korrigiert werden.

Um Abweichungen der Achsenausrichtung bzw. des Kurses unabhängig von Bodeneinrichtungen zu messen, ist es notwendig, dass die Rakete ihr eigenes Koordinatensystem, quasi den Nullpunkt aller Messungen, mitführt. Als solches Bezugssystem bietet sich der Kreisel an, der nichts anderes ist als eine schwere Metallscheibe; versetzt man diese in rasche Drehung – mehrere tausend Umdrehungen pro Minute – behält sie ihre Lage gegen alle Störeinflüsse von außen im Raum bei. Ein solches System, dessen Raumlage durch einen Kreisel festgelegt ist, nennt man ein Inertialsystem. Es verhält sich im Prinzip wie ein Kinderkreisel: In Drehung versetzt, kehrt seine Drehachse immer wieder in die gleiche Raumlage zurück, wenn man ihn anstupst. Er tut das jedoch auf einem „Umweg“, denn durch das Anstupsen (also dem Einwirken einer äußeren Kraft) reagiert der Kreisel mit einer Gegenkraft, die senkrecht auf der Rotationsachse steht und die dazu führt, dass der Kreisel einen Kreis im Raum beschreibt, das heißt die Drehachse pendelt sich mit einer gewissen Verzögerung wieder auf die ursprüngliche Raumlage ein. Und es ist diese Gegenkraft, die ein Steuerungssystem misst.

In der Rakete sind die Kreisel, einer pro Achse, so aufgehängt, dass sich der Raketenkörper frei um ihn herum bewegen kann (Kardanaufhängung). Wirkt nun eine Störkraft auf eine Raketenachse (zum Beispiel eine Windbö), dann reagiert der Kreisel mit der erwähnten Gegenkraft, die zu einer Auslenkbewegung seiner Rotationsachse führt. Diese Bewegung wird – als Beschleunigung – abgegriffen und als Korrekturgröße an die Ruder, die im Feuerstrahl des Triebwerks hängen, weitergegeben. Nach dem im Prinzip gleichen Verfahren werden Abweichungen des Schwerpunktes der Rakete, was einer (unbeabsichtigten) Kursänderung entspricht, korrigiert.

Mathematisch formuliert wird dieser Regelkreis als ein System von Differenzialgleichungen. Insgesamt benötigt man sechs Gleichungen, drei – je eine pro Achse – für die Lage der Raketenachse und noch einmal drei für den Kurs der Rakete. Die Achsengleichungen beinhalten je sechs Messgrößen, die Kursgleichungen bestehen aus je drei Größen. Ausgearbeitet wurde dieser mathematische Formalismus unter der Leitung des genialen Dr. Hermann Steuding und „seiner außergewöhnlich fähigen Mitarbeiter. Die analytischen Arbeiten dieser Gruppe sind in 165 wissenschaftlichen Berichten niedergelegt. Sie bilden auch in der Gegenwart noch das konzeptuelle Gerüst jeder Steuerungsentwicklung für selbstkontrollierte [das heißt autonome] Flugkörper.“

Neben Aerodynamik und Navigation, den größten Projekten innerhalb des A5-Projekts, wurden außerdem diverse Systeme so weit entwickelt, dass sie später für den Einsatz im A4 nur noch angepasst werden mussten. Dazu gehörten Geräte zur Aufzeichnung von Flugdaten, sowohl bordeigene als auch bodengebundene. Außerdem ein Boden-Radar (auf gut Deutsch damals Funkmessgerät genannt) zur Ermittlung der Fluggeschwindigkeit der Rakete, ein Boden-Leitstrahlsystem, das den Kurs der Rakete bestimmte und Einiges mehr.

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Insgesamt wurden, über 5 Jahre verteilt, von Herbst 1938 bis Sommer 1942, 28 Versuchsflüge mit dem Aggregat 5 gestartet. Das Ziel, das man sich mit dem Start des A5-Programms gesetzt hatte, wurde voll und ganz erreicht, denn „die intensive Erprobungsperiode des A5-Raketensystems auf der Greifswalder Oie“, zieht Gerhard Reisig das Fazit, „erbrachte einen Schatz von Erfahrungen und Erkenntnissen, die einen wichtigen Schritt vorwärts auf dem Weg zur Raketentechnologie führten“.