Titan (raketa)

Štart Titanu II s vesmírnou loďou Gemini 11

V polovici 50. rokov 20. storočia mali Spojené štáty už jasnú koncepciu svojej prvej medzikontinentálnej balistickej strely SM-65 Atlas a začínalo sa s jej testami. V roku 1954 boli udelené kontrakty na vývoj alternatívnych prvkov ako motorov, navigačných systémov a návratového systému hlavíc a roku 1955 bolo rozhodnuté o vývoji kompletnej záložnej rakety pre prípad meškania alebo zlyhanie programu Atlas. Vývojom trupu a zostavením rakety bola poverili spoločnosť Martin a projekt označili SM-68 Titan.

Spoločnosť Martin sa vydala úplne inou cestou ako Convair a General Dynamics a ich Atlas. Atlas bol unikátny svojou jeden a pol stupňovou koncepciou a jeho nosná konštrukcia bola závislá na tlaku v nádržiach, Titan oproti nemu vsádzal na klasickú dvojstupňovú koncepciu s vnútornou podpornou konštrukciou. Titan bol však braný doslova ako rezervný, práce postupovali veľmi pomaly a financovanie bolo tiež veľmi skromné.

Zlom nastal v októbri 1957, kedy bol vypustený Sputnik 1 a velenie USAF rozhodlo o nasadení oboch typov, Atlasu aj Titanu do roku 1962. Letové skúšky začali ku koncu roku 1958 a prvý úspešný štart skúšobnej jednostupňovej verzie XSM-68 sa uskutočnil vo februári 1959. Testovanie pokračovalo dvojstupňovou verziou, ktorá však spočiatku vykazovala nespoľahlivosť, dochádzalo k nehodám. Až test v januári 1960 bol úspešný. Ďalšie testy spočívali v overení schopnosti odpaľovania z podzemných síl a prvá eskadra SM-68 nadobudla operačnej spôsobilosť v apríli 1962.

Štart misie Viking 2 1975, raketa Titan 3E Centaur

Práce na nástupcovi radu Titan 1 začali už v roku 1957, teda ešte pred prvými letovými skúškami. Spoločnosť Martin a Aerojet predpokladali, že nutnosť tankovať pohonné látky až tesne pred štartom nie je ideálna a reakčný čas 15 minút je tiež príliš dlhý. Spoločnosť Aerojet už mala skúsenosti s konštrukciou motorov na dlhodobo uskladnené pohonné látky (hydrazín a pod.) a začala tak pracovať na úprave motorov LR-87 a LR-91 pre použitie týchto pohonných látok. Zmena paliva vyžadovala aj úpravy palivových nádrží, novo prepracované nádrže boli predĺžené, ich priemer zostal zachovaný (3,05 m) a boli vybavené ochrannou vrstvou proti korozívnym účinkom nových pohonných látok. V roku 1960 sa USAF rozhodlo pre výrobu Titanu II a o rok neskôr bol vybraný ako nosič suborbitálneho letúňa Dyna-soar a v júni 1961 rozhodla NASA o použití Titanu II ako nosiča v programe Gemini, kde napriek počiatočným ťažkostiam (pogo oscilácia) dosiahol 100 % úspešnosť.

Ako medzikontinentálna balistická strela zostal Titan 2 v službe aj po nahradení všetkých rakiet na kvapalné pohonné látky, až do roku 1987, kedy ho nahradila raketa LGM-118 Peacekeeper. Vyradené rakety potom boli prestavané na kozmické nosné rakety. Ďalšie úpravy spočívali v prispôsobení rakety pre použitie štandardných horných stupňov ako Agena, Centaur, Transtage a Inertial Upper Stage. Neskoršie verzie mali predĺžený prvý a druhý stupeň, silnejšie motory, úpravy navádzacieho systému a postranné nosníky pre pripojenie pomocných motorov. Posledná použitá verzia bol Titan 404B, ktorý naposledy štartoval 19. októbra 2005.

SM-68 Titan 1 bol záložný projekt pre prípad meškania programu Atlas. Išlo o dvojstupňovú raketu spaľujúcu RP-1 a kvapalný kyslík. Vďaka kríze vyvolanej štartom Sputnika 1, bol program urýchlený a rakety boli uvedené do služby spolu s SM-65 Atlas. Prvé Titany však trpeli rovnakými neduhmi ako Atlasy; palivo nemohlo byť skladované v nádržiach dlhodobo a muselo byť tankované tesne pred štartom a pred vypustením zo sila musela byť raketa vyzdvihnutá na povrch. Titan 1 mal podobný osud ako SM-65 Atlas, do roku 1966 boli všetky jednotky nahradené modernejšími strelami Minuteman a Titan 2. Vyradené rakety Titan 1 neboli nikdy použité ako vesmírne nosné rakety, na rozdiel od vyradených Atlasov, ktoré slúžili až do polovice deväťdesiatych rokov.

Z konštrukčného hľadiska bol Titan 1 konvenčnejší ako jeho súčasník Atlas, ktorý využil v tej dobe unikátny koncept ľahkých balónových nádrží a odhadzovacích motorov. Titan 1 mal dva oddeliteľné stupne a nádrže klasickej konštrukcie s vnútornou podpornou kostrou. Prvý stupeň bol vybavený dvoma motormi Aerojet LR-87-3 a druhý stupeň disponoval jedným motorom LR-91-3, čo bola zmenšená verzia LR-87-3. Teoretická nosnosť na nízku obežnú dráhu Zeme bola približne 1 800 kg, Titan 1 bol teda približne o 30 % silnejší ako Atlas. Navigačná sústava bola čiastočne inerciálna ale riadenie letu bolo ovládané rádiom. Jadrové hlavice W-38 a návratový systém boli rovnaké ako na Atlase. Spolu bolo vyrobených približne 160 rakiet, z ktorých bolo viac ako 60 odpálených pri testoch a niekoľko bolo prestavaných na cvičné verzie USM-68A.

Titan 2

Titan 2 bola vylepšená verzia Titanu 1, na rozdiel od neho však používala iné pohonné látky a síce Aerozin-50 a oxid dusičitý. Vývoj sa začal roku 1957, teda ešte pred nasadením Titanu I. Vďaka použitiu nových, dlhodobo skladovateľných pohonných látok, získal Titan 2 schopnosť štartovať priamo z podzemného sila a mohol byť odpálený prakticky okamžite. Bol vyrábaný vo verziách pre vesmírne lety aj ako medzikontinentálna balistická raketa. Ako ICBM zotrval v službe takmer do konca studenej vojny, keď ho v polovici 80. rokov nahradila strela Peacekeeper. Kozmická verzia bola označená Titan 2 GLV (Gemini Launch Vehicle) a oproti verzii ICBM mala navyše bezpečnostný systém pre detekciu porúch, zdvojené riadiace okruhy, vylepšený elektrický a hydraulický systém, inerciálny navigačný systém miesto rádiovýškomera a ďalšie. Motory oboch verzií boli modifikované verzie predchádzajúcich motorov Titanu 1 a niesli označenie LR-87-7 a LR-91-7. Po vyradení ICBM Titan 2 zo služby, prešli rakety ľahkou úpravou a boli používané ako nosné rakety. Hoci bolo k dispozícii 55 rakiet, využitých bolo iba 14 z nich. Na vine boli jedovaté a silne korozívne pohonné látky, ktorých používanie sa dostávalo do konfliktu so sprísňujúcimi sa ekologickými normami a tým rástli náklady na prestavbu. Najdôležitejšie kozmické použitie Titanu II bolo v programe Gemini, pre štarty ostatných satelitov a medziplanetárnych sond boli vyvinuté predĺžené verzie s lepšími motormi, ale žiadna výrazná zmena ako zmena paliva sa už nekonala. Posledný vesmírny variant Titanu II vzlietol v roku 2003.

Titan 3A

Raketa Titan 3A (alternatívne označovanie IIIA) bola prototyp nosnej rakety, ktorej testy prebiehali v rokoch 1964 a 1965. Prvý a druhý stupeň boli vylepšené verzie Titanu II označené Titan 3A-1 (prvý stupeň, motory 2xLR-87-11) a Titan 3A-2 (druhý stupeň, motor LR-91-11). Na druhý stupeň bol ešte pripojený stupeň Transtage s dvoma motormi AJ-10-138. Celkom sa uskutočnili štyri štarty, prvé dva testy v roku 1964 mali za úlohu preveriť letuschopnosť tretieho stupňa, pričom prvý sa skončil neúspechom. Ďalšie dva testy v roku 1965 už boli čiastočne úspešné a dopravili testovacie satelity LES 1 a LES 2 na obežnú dráhu (hoci boli vynesené na nesprávne dráhy, poskytli cenné dáta). Stupeň Transtage a predĺžený prvý a druhý stupeň boli neskôr použité vo verzii Titan 3C.

Titan 3B je súhrnný názov pre niekoľko variantov a konceptov používajúcich vylepšené verzie prvého a druhého stupňa Titanu II. Použitý prvý stupeň Titan 3B-1 bol približne o 1,5 metra dlhší ako Titan 3A-1, motory boli zhodné LR-87-11. Rovnako ako prvý bol aj druhý stupeň len mierne pozmenený a predĺžený o približne 70 centimetrov, motor zostal tiež rovnaký ako v predchádzajúcej verzii. Ako tretí stupeň bol použitý stupeň Agena D, alebo sa tretí stupeň nepoužil vôbec. Štúdia Titan 3BAS2 z roku 1965 počítala s pripojením stupňa Centaur, Burner a pomocných rakiet Castor, ale nikdy sa nedostala z rysovacie dosiek. Podvarianty Titanu 3B boli Titan 23B, Titan 24B, Titan 33B a Titan 34B, jednotlivé varianty sa líšili rozmermi aerodynamického krytu nákladu a aj podľa pôvodu prvého a druhého stupňa, ktorý bol buď novo postavený Titan 3B alebo starší Titan 2 prestavaný na verziu 3B. Dohromady vykonali všetky verzie Titanu 3B 56 letov a to v rokoch 1966 až 1984. Väčšina misií mala za úlohu vypustenie vojenských satelitov. Nosnosť na nízku obežnú dráhu Zeme sa pohybovala okolo 3000 kilogramov (záleží na variante), dĺžka rakety dosahovala 45 metrov a jej maximálny priemer bol zhodný s predchádzajúcimi verziami, 3,05 metra.

Titan 3C s maketou MOL

Raketa (označovaná aj Titan IIIC) vznikla pridaním dvoch pomocných päť-segmentových štartovacích motorov UTC-1205-1 na TPL (tuhé pohonné látky) s ťahom 2x5100 kN k prvému stupňu Titan 3A -1. Titan 3C bol pôvodne určený pre dopravu kozmického letúňa Dyna-Soar a program MOL. Nosnosť na nízku obežnú dráhu, až 13 100 kg (záležalo na treťom stupni), z nej urobila najsilnejšiu nosnú raketu v službách USAF a prekonal ju až Titan 4. Po zrušení projektu Dyna-Soar a MOL bola raketa využívaná pre vynášanie rozličných vedeckých a vojenských satelitov. Išlo o flexibilný systém a mohol byť kombinovaný so stupňom Transtage, alebo bez tretieho stupňa. Bola využívaná v rokoch 1965 až 1982 a vykonala celkom 36 štartov. Dĺžka v najdlhšej možné konfiguráciu dosahovala 42 metrov a štartovacia hmotnosť bola až 626 100 kilogramov.

Išlo o upravenú verziu Titanu 3C bez tretieho stupňa. Raketa bola optimalizovaná pre vynášanie nákladov na nízku obežnú dráhu Zeme a bola na ňu schopná prepraviť až 12 300 kg. Slúžila v rokoch 1971 až 1982 a všetky štarty prebehli na leteckej základni Vandenberg. Prevádzkovateľom bolo americké letectvo, ktoré ju využívalo pre vynášanie špionážnych a pozorovacích satelitov série KH-9 a KH-11. Spolu sa uskutočnilo 22 štartov pri 100% úspešnosti. Štartovacia hmotnosť bola 613 000 kg, dlhá bola 36 metrov a priemer prvého stupňa bol 3,05 m, teda rovnaký ako u predchádzajúcich verzií. Alternatívne značenie je Titan IIID.

Štart Titanu 3E so sondou Voyager 2

Pri variante rakety Titan 3B bol nahradený stupeň Transtage kyslíkovodíkovým stupňom Centaur. Mala nosnosť až 17 100 kg na nízku obežnú dráhu, alebo 3 600 kg na dráhu únikovú. Pri vypúšťaní sond ku vzdialeným planétam sa pridával ďalší urýchľovací stupeň na TPL. Štartovacia hmotnosť bola cca 615 ton, celková dĺžka 39,8 m. Spolu vykonala v rokoch 1974-1977 7 pokusov o vypustenie, z toho 1 neúspešný (spoľahlivosť 85,71%). Táto raketa vyniesla napr. obe sondy programu Helios.

Variant rakety vznikol ako modifikácia Titanu 3D na prechodné obdobie pred uvedením raketoplánov do pravidelného prevádzky. Boli vybavené predĺženými nádržami prvého aj druhého stupňa a silnejšími pomocnými motormi UA1206 na TPL s ťahom 2 x 6226 kN. Ako tretí stupeň mohli byť použité celkom tri typy: TOS (Transfer Orbit Stage), IUS (Inertial Upper Stage) a Transtage. Nosnosť na nízku dráhu až 14 500 kg. Štartovacia hmotnosť bola cca 705 ton, celková dĺžka 41,5 m. Spolu sa uskutočnilo 21 pokusov o vypustenie v rokoch 1982-1992, z toho 4 neúspešné.

Niekoľko rakiet typu Titan 34D bolo prestavaných pre komerčné využitie. Ako dôvod bola uvádzaná prehra v súťaži o stredný nosný systém, ktorú vyhrala spoločnosť Douglas so svojou sériou rakiet Delta 7000 (Delta II). Komerčný Titan sa líšil hlavne predĺženým druhým stupňom a rozšíreným aerodynamickým krytom, ktorý bol zväčšený na priemer 4 metre, aby dokázal pojať duálne náklady aké vynášal raketoplán alebo raketa Ariane 4. Prvý štart bol kvôli úpravám odpaľovacej rampy 40 na Cape Canaveral odložený až na rok 1990. Celkom sa uskutočnili štyri štarty, prvý bol britský komunikačný satelit Skynet A4, druhý a tretí náklad tvorili satelity konzorcia Intelsat a posledná bola sonda Mars Observer.

Titan 4

Raketa Titan 4 bola navrhnutá po havárii raketoplánu Challenger (pri misii STS-51-L), ako náhrada za vtedy prerušený program Space Shuttle. Projektovaná nosnosť bola porovnateľná s nosnosťou raketoplánu Space Shuttle, v najsilnejšej verzii až 21 680 kg na nízku obežnú dráhu Zeme. Základom boli prvý a druhý stupeň staršieho Titanu 34D, doplnené o dva sedem-segmentové štartovacie motory na tuhé pohonné látky UA1207, ktoré boli pôvodne určené pre program MOL, ale po jeho zrušení ležali 25 rokov nepoužité v sklade. Ako tretí stupeň bolo možné zvoliť IUS (Inertial Upper Stage) alebo Centaur G, ktorý bol pôvodne navrhnutý pre štarty z nákladového priestoru raketoplánu. Kompletnej revízie sa dočkala aj elektronika a navigačný systém. Všetky tieto úpravy, bezpečnostné opatrenia kvôli toxickému palivu a nákladná predštartová príprava, spôsobili mohutný nárast ceny, udáva sa až 432 miliónov dolárov za jediný štart (ceny z roku 1999).

Raketa bola používaná takmer výlučne americkým letectvom a ostatnými zložkami americkej armády ako US Navy a NRO (Národný úrad pre prieskum). Vynášala sériu prieskumných satelitov, radarových satelitov, satelity systému včasného varovania, námorné sledovacie satelity a ďalšie vojenské satelity. Jedinou výnimkou bola sonda NASA k Saturnu a jeho mesiacom - Cassini-Huygens, vypustená roku 1997. V roku 1997 začala byť staršia verzia Titan 4A nahradzovaná novšou verziou Titan 4B, ktorá ju plne nahradila v roku 1998. Verzia 4B mala nové a bezpečnejšie pomocné motory, ktoré mali menší počet spojov a boli teda jednoduchšie a menej náchylné k poruchám. Hlavný vplyv na zvýšenie bezpečnosti pomocných motorov mala havária Challengeru a explózie Titanu 34D, ktoré boli obe spôsobené chybou pomocných motorov na tuhé palivo.

Titan 4 bol prispôsobený na štarty z Cape Canaveral aj Vandenberg AFB. V aktívnej službe bol 16 rokov a vykonal celkom 39 štartov z čoho boli štyri neúspešné. Posledný štart sa konal 19. októbra 2005 na leteckej základni Vandenberg. Titan 4 bol posledným zástupcom vývojovej série rakiet Titan. Dnes (marec 2009) jeho funkciu plnia rakety Atlas V a Delta IV s porovnateľnou nosnosťou, nižšími nákladmi a bezpečnejším palivom.

Na Cape Canaveral boli na konci 50. rokov 20. storočia vybudované celkom štyri odpaľovacie komplexy. Išlo sa o komplexy 15, 16, 19 a 20. Na všetkých štyroch komplexoch prebiehali od roku 1959 skúšky medzikontinentálnych rakiet Titan 1. Komplexy 15 a 16 boli po dokončení testov vyradené. Komplex 19 bol odovzdaný NASA a upravený pre lety programu Gemini, konali sa tu dva lety bez posádky a desať letov s ľudskou posádkou. V roku 1967 bol vyradený a roku 1984 bol vyhlásený za národnú historickú pamiatku.[2] Komplex 20 bol prestavaný a používaný pre štarty Titanu 3A, vyradený bol v roku 1967.[3]

Ďalšie odpaľovacie komplexy boli postavené na začiatku 60. rokov 20 storočia. Išlo o komplexy 40 [4] a 41 [5], ktoré už boli určené primárne pre vesmírne aplikácie. Štartovalo odtiaľto veľa sond NASA, rovnako ako vojenských špionážnych satelitov. Komplex 41 bol vyradený roku 1977 a v rokoch 1986 -88 prešiel prestavbou, aby vyhovoval potrebám Titanu 4. Roku 1999 bol zbúraný a na jeho mieste bol postavený nový komplex pre Atlas V. Komplex 40 bol uvedený do prevádzky v roku 1965 a slúžil takmer 30 rokov, keď bol v rokoch 1992-93 kompletne prestavaný na Titan 4.

Titan 23 so sondou Clementine, 1994 Vandenberg AFB

Štarty a testy rakiet Titan prebiehali na leteckej základni Vandenberg medzi rokmi 1961-2005, teda celú dobu služby rakiet Titan. V priebehu 60. rokov 20. storočia tu bolo postavených niekoľko odpaľovacích komplexov a testovacích zariadení. Pre testy Titan 1 boli postavené rampy 395-A1[6], 395-A2[7] a 395-A3[8] a ďalšie dva komplexy s názvami SLTF [9] a OSTF[10]. Rampy 395-A1/A2 boli využívané do roku 1965 pre testy Titanu 1. Komplex OSTF (Operational Suitability Test Facility) mal slúžiť na overenie schopnosti rakety štartovať z podzemného sila. V decembri 1960 tu však došlo k nehode výťahu, pri ktorej sa plne natankovaná raketa zrútila späť do sila. Komplex SLTF (Silo Launch Test Facility) mal slúžiť k testom Titanu 2. Uskutočnil sa tu len jediný štart Titanu 1 a komplex potom slúžil ako výcvikové stredisko pre personál raketových základní. Po uvedení Titanu 2 boli postavené komplexy 395-B[11], 395-C[12] a 395-D[13]. Na nich prebiehali testy a cvičné štarty, najdlhšie bol v prevádzke komplex 395-C, ktorý bol vyradený až v roku 1976.

Pre kozmické lety Titanov boli prestavané dve rampy komplexu SLC-4, ktoré pôvodne slúžili pre štarty rakiet Atlas-Agena. Prvý Titan štartoval na rampe SLC-4W[14] v roku 1966, išlo o verziu Titan 3B. Spolu tu štartovalo približne 70 Titanov, z čoho 12 boli upravené verzie medzikontinentálnej strely Titan 2. V roku 1994 tu štartovala jediná misia k Mesiacu zo základne Vandenberg - sonda Clementine. Posledný štart sa konal roku 2003. Ako druhá bola uvedená do prevádzky rampa SLC-4E[15], na ktorej sa uskutočnil prvý štart Titanu v júni 1971. Štartovali tu Titan 3D, Titan 34D a Titan 4. Posledný štart sa uskutočnil v októbri 2005.

Letecká základňa Ellsworth

Vojenská kariéra Titanu 1 bola veľmi krátka, rovnako ako v prípade Atlasu boli rakety stiahnuté krátko po ich nasadení. Maximálny počet súčasne rozmiestnených Titanov 1 bol roku 1963, keď ich bolo rozmiestnených 63. Základňami pre Titan 1 sa stali:

• Ellsworth AFB[16]
• Beale AFB[17]
• Lowry AFB[18]
• Larson AFB[19]
• Mountain Home AFB[20]

Titan 2 zotrvával v službe do polovice 80. rokov, keď americký prezident Ronald Reagan oznámil vyradenie všetkých Titanov 2. Základňami pre Titan 2 boli:

• Davis-Monthan AFB[21]
• McConnell AFB[22]
• Little Rock AFB[23]