Корпус ракеты монококовой конструкции был разделён на два бака-отсека: верхний объёмом около 71 м3 — для жидкого кислорода и нижний объёмом около 44 м3 — для керосина. Жёсткость конструкции обеспечивалась за счёт наддува. Для изготовления корпуса применялась специально разработанная холоднокатаная сталь марки AISI-301. К толщине проката предъявлялись чрезвычайно высокие требования. Ошибка металлургов на 1/1000 дюйма могла стоить военным 160 км дальности полёта.
Фирма Convair получала сталь в рулонах шириной 0,9 м. Для изготовления секций корпуса полосы свёртывались в цилиндры и сваривались встык. Готовые секции устанавливались в специальное приспособление и, начиная с носовой части до 23-й секции включительно, сваривались внахлёст.
Верхнее днище топливного бака изготавливалось из свариваемых встык «лепестков» без подкрепляющих элементов, а нижнее днище подкреплялось штампованными профилями с тем, чтобы противостоять нагрузкам от работающего маршевого двигателя. После испытаний внутри баков постоянно поддерживалось избыточное давление не менее 0,4 кг/см2.
Верхняя переходная секция ракеты Atlas служила для установки отделяемой головной части (ГЧ). Последняя представляла собой тупой конус с углом при вершине 105 градусов и диаметром у основания 1,615 м. Благодаря такой форме ГЧ быстро тормозилась при входе в атмосферу и над целью летела на дозвуковой скорости. Теплопоглощающее покрытие конуса массой 500 кг изготавливалось из кованой меди.
Сбрасываемый в полёте отсек разгонных двигателей имел полумонококовую конструкцию со стрингерами и гофрированной обшивкой.
Бортовое оборудование ракеты находилось в обтекателях, размещённых по бокам бака для топлива.
Силовая установка состояла из двух разгонных ЖРД тягой на уровне моря 68 тс, и одного маршевого — тягой 27,2 тс на уровне моря и 36 тс — в вакууме. Для управления ракетой по крену служили два верньерных ЖРД тягой по 450 кгс, установленных по бокам корпуса, над главным шпангоутом двигательного отсека.
Общая тяга силовой установки при старте на уровне моря составляла 174 тс. Разгонные ЖРД вместе с закрывающей их «юбкой» сбрасывались приблизительно через 100 секунд после запуска.
Система наведения на ракете Atlas представляла собой комбинацию инерциальной и радиокомандной систем. Данные о величине и направлении вектора скорости посылались бортовой аппаратурой на наземные станции, где их обрабатывали в цифровом вычислителе и получали необходимые поправки, которые по кодированному радиоканалу передавались на борт ракеты.
После того как Atlas выходил из зоны видимости наземных станций слежения, выключалась радиокомандная система и в действие вступала инерциальная, работавшая до момента отделения ГЧ. Точность системы, показанная во время испытаний, оказалась невысокой. На дальности 8000 км средняя ошибка составляла 3 км.
Межконтинентальные баллистические ракеты Atlas.
Сборка первых трёх ракет закончилась в конце лета 1956 года. Две из них предназначались для прочностных испытаний, а третья — для статических испытаний пускового комплекса на мысе Канаверал.
1 октября 1956 года секретную ракету погрузили на трейлер, закутали в серебристую ткань, и она отправилась в путешествие из Сан-Диего во Флориду. Через девять дней Atlas А №3 закрепили на стартовом столе. Испытания пускового комплекса прошли успешно.
11 июня 1957 года его место занял Atlas А № 4, готовый к первому запуску. Начался обратный отсчёт…
Ракета легко оторвалась от стартового стола только за счёт тяги разгонных ЖРД. Маршевый двигатель на ракету не устанавливался. Через 23 секунды полёта отказали гироскопы системы управления и Atlas при почти полных топливных баках выполнил чрезвычайно резкий маневр, закончившийся «мёртвой петлей». Дальнейшее поведение «Атласа» было непредсказуемым, и дежурный офицер по безопасности полётов подорвал ракету.
Второй пуск состоялся 25 сентября. Ракету опять пришлось подорвать. На этот раз отказал регулятор подачи окислителя, в результате чего тяга двигателей резко упала.
Через девять дней произошло грандиозное событие — СССР запустил первый искусственный спутник Земли. Весело «попискивающий» шарик вывела на орбиту баллистическая ракета Р-7 конструкции С. П. Королёва. Америка была буквально раздавлена, ведь возможности русской «семёрки» позволяли ей нести сверхмощную термоядерную боеголовку.
Боссарт клятвенно заверил военных, что за третий пуск, намеченный на декабрь, краснеть не придётся. Еще бы! Ведь 5 октября 1957 года госсекретарь во всеуслышание заявил, что в декабре 1962 года США будет располагать четырьмя эскадрильями боевых ракет типа Atlas. Однако действительность оказалась менее радужной. 17 декабря ракета поднялась над мысом Канаверал и упала в Атлантический океан. Только пятый Atlas 10 января 1958 года прошёл по заданной программе.
Первый этап испытаний закончился 3 июня 1958 года пуском восьмой ракеты. Лишь три из них закончились успешно. Во всех пусках головная часть от ракеты не отделялась.
На второй этап испытаний выходил предсерийный образец ракеты —Atlas В. Первый пуск этой ракеты состоялся 19 июля 1958 года. На 43-й секунде полёта произошло самовыключение двигателей разгонной ступени. Эта неисправность повторялась и в некоторых последующих запусках.
Поставленная этими авариями в тупик, фирма Convair обратилась в научно-исследовательский центр ВВС им. Арнольда за помощью. Учёные провели обследование различных факторов, которые могли повлиять на процесс горения в двигателе. Оказалось, что выхлоп турбины привода топливных насосов был направлен прямо вниз, и в длинных стальных обтекателях двигателей создавалось разрежение, что приводило к всасыванию выхлопных газов обратно в обтекатели, в результате чего сгорала электрическая проводка цепей зажигания.
После того как выхлопное отверстие турбины перенесли в другое место и срезали нижние участки обтекателей, выключения прекратились.
Наиболее важным для всей программы был второй пуск ракеты Atlas В 2 августа. Он продемонстрировал первое отделение разгонных двигателей, стабильную работу маршевого двигателя и отделение носового конуса после включения тормозных двигателей.
28 ноября 1958 года ракета, наконец, достигла межконтинентальной дальности, пролетев 10 176 км. Это была расчётная дальность полёта без учёта вращения Земли. При запусках в восточном направлении, с учётом вращения Земли, дальность полёта могла превысить 14 000 км.
В декабре 1958 года на испытания вышел Atlas С, обладающий большей стартовой массой и, следовательно, несколько меньшим ускорением при старте, чем предыдущие модификации. Ракета предназначалась для испытаний отделяющейся ГЧ. Большие трудности во время испытаний вызывал поиск ГЧ с измерительной аппаратурой. И здесь ракетчикам вновь помог центр им. Арнольда. В аэродинамической трубе исследовали спутную струю падающего конуса. Ответ был неожиданным — парашюты не раскрывались из-за турбулентности воздуха позади падающей ГЧ.
Первая боевая модификация МБР Atlas D вышла на лётные испытания в начале 1959 года. На ракете стояла силовая установка типа МА-2, состоящая из разгонных двигателей XLR-89 и маршевого XLR-105 тягой в 69 и 25,6 тс, соответственно. Новая головная часть Mk.3 заострённого вида, с абляционным покрытием, рассчитывалась под термоядерную боеголовку W-49 мощностью 1,4 Мт.
Первый запуск Atlas D №3 состоялся 18 марта 1959 года с космодрома Канаверал. Во время пуска был порван обтекатель, окружающий двигатели, и ракету пришлось взорвать. Причина происшествия крылась в несовершенной конструкции пускового стола. Ракета удерживалась двумя стержнями на гидравлических замках.
Когда тяга двигателей превышала вес ракеты на 3,5 тс, из гидравлической системы замков сбрасывалось давление, подкосы выдергивали пальцы, стержни отбрасывались и ракета поднималась в воздух. Различное давление в гидравлических замках стало причиной того, что один из стержней начал отставать и резать уходящий вверх обтекатель.
Сбрасывание давления из гидросистемы замков изменили таким образом, что отставание стержня было устранено. Позднее удерживающий механизм заменили А-образной фермой, исключавшей возможность захвата юбки стержнями.
Второй и третий пуски Atlas D тоже закончились аварией. Первая ракета взорвалась в воздухе в результате разрушения верхней перегородки топливного бака, а вторая в результате ошибки обслуживающего персонала.
Обеспокоенные военные поставили инженерам задачу устранить все недостатки и довести ракету до стадии боевой готовности к 1 августа 1959 года.
После устранения причин аварий фирма Convair установила на стартовую позицию очередную ракету. 28 июля 1959 года она полностью выполнила программу полёта и пролетела около 10 ООО км. Через 14 дней состоялся последний успешный испытательный запуск. 31 августа МБР Atlas была доведена до стадии начальной боевой готовности.
Начались поставки «атласов» D в ВВС США. Первые ракеты поступили в 704-е ракетное стратегическое крыло ВВС США (Strategic Missile Wing — SMW) на базе Vandenberg. Это соединение являлось главной тренировочной базой для личного состава.
10 марта 1960 года военные попытались запустить Atlas D на максимальную дальность. Но ракета при запуске взорвалась. 20 мая попытку повторили. На этот раз пуск прошёл успешно. Макет ГЧ упал в Индийском океане в 1600 км юго-восточнее Кейптауна и 800 км северо-восточнее острова Принц Эдвард. Ракета преодолела 14 500 км за 53 минуты.
Следующей модификацией ракеты стал Atlas Е. На нём стояла новая силовая установка МА-3, состоящая из разгонных двигателей LR-89-NA-5 тягой 73,4 тс и маршевого LR-105-NA-5 тягой 25,6 тс. Кроме увеличения тяги, конструкторам удалось уменьшить массу и количество деталей в двигателях. Повышенная тяга силовой установки позволила оснастить ракету более мощной боеголовкой W-38 в 3,7 Мт, для которой была разработана новая ГЧ типа Mk.4. Расчётная дальность полёта Atlas Е составляла 16 000 км.
Для повышения точности ракеты на неё поставили чисто инерциальную систему наведения от МБР Titan.
Первый пуск Atlas Е состоялся 11 октября 1960 года. Этот и два последующих пуска закончились неудачей. Только через год конструкторам удалось устранить все недостатки ракеты и поставить её на вооружение.
Последней боевой модификацией ракеты Atlas стал её шахтный вариант Atlas F. Отличительными его особенностями стали:
— установка специального оборудования в топливных магистралях стартовых и маршевого двигателей до основных топливных клапанов, позволяющего длительно хранить ракету с заправленным баком;
— монтаж дренажного устройства для удаления осадка, который мог образоваться на дне бака при длительном хранении;
— установка на пусковом комплексе специального заправочного оборудования и дополнительных резервуаров с гелием для наддува баков при ускоренной подготовке к запуску.
На последних сериях ракет Atlas F устанавливалась ГЧ от ракеты Minuteman типа Mk.5.
Первый запуск Atlas F состоялся 8 августа 1961 года. Ракета пролетела по трассе Атлантического полигона около 9200 км и упала в заданном районе вблизи острова Вознесения.
Первым подразделением, освоившим новые ракеты, стала 576-я эскадрилья 704 SMW (579 SMS — Strategic Missile Squadron). 9 сентября 1959 года её личный состав произвёл первый удачный запуск.
Строительство боевых позиций для ракет на базе Ванденберг в штате Калифорния началось ещё 1957 году. Пусковые столы находились в лёгких укрытиях ангарного типа со сдвижными крышами. Ракета закатывалась в укрытие транспортёром в горизонтальном положении. Для её закрепления к стартовому столу последний поворачивался на 90 градусов. От пускового стола отходила жёсткая решётчатая ферменная конструкция подъёмника, простирающаяся вдоль всего корпуса и имеющая два захвата в виде кронциркулей, зажимавших переходное кольцо в хвостовой части снаряда. После крепления ракеты к кольцу начинались операции по установке ГЧ.
После принятия решения на пуск включалось питание системы подъёмника ракеты. Электрогидравлическая система мощностью 75 л. с. сдвигала крышу укрытия назад, после чего подъёмник начинал устанавливать Atlas в вертикальное положение — на это уходило около двух минут. Далее топливные системы ракеты продувались азотом, автоматически подавались окислитель и топливо, а затем начинался отсчёт предстартового времени.
Первым боевым соединением ракет Atlas, ставшим на боевое дежурство, стало 706-е SMW на базе Варрен в штате Вайоминг. 546-я эскадрилья крыла размещалась в шести пусковых комплексах открытого типа. 565-я эскадрилья имела три стартовых комплекса в лёгких ангарах с раздвигающейся в стороны крышей. 549-я эскадрилья располагала девятью пусковыми установками ангарного типа, углублёнными в землю.
Боевая готовность базы Варрен была достигнута в 1960 году. Вторая боевая база ракет Atlas Фарчайлд в штате Вашингтон была введена в строй в октябре 1961 года. На базе имелось девять пусковых установок по типу 549-й эскадрильи. База отличалась защищённой микроволновой системой связи. Третья база Форбс в штате Канзас вступила в строй тоже в октябре 1961 года. Количество пусковых установок и их тип были такими же, как и на базе Фарчайлд.
В 1959 году было принято решение — разработать для МБР Atlas полностью укреплённое укрытие шахтного типа. Ракета модификации F должна была в шахте только храниться, а для запуска её приходилось поднимать на поверхность. Глубина шахты составляла 53 м, диаметр — 15,8 м. Центр управления запуском находился в бетонированном укрытии на расстоянии около 30 м от шахты и связывался с ней тоннелем, проходящим приблизительно на уровне пятого этажа шахты. Укрытие обеспечивало полную защиту от радиации, а упругая подвеска ракеты в шахте предохраняла её от сильных сотрясений при близких ядерных взрывах.