Rakety Titan

náhled|Titan 23

Titan byly nosné rakety vesmírné agentury NASA a USAF, které se používaly od roku 1959 až do roku 2005. Projekt začal roku 1955 a měl sloužit jako doplněk nebo náhrada programu mezikontinentálních balistických střel SM-65 Atlas v případě jeho zpoždění nebo selhání. Na rozdíl od Atlasu, se jednalo o klasickou dvoustupňovou raketu. Prvním zástupcem rodiny raket byl Titan 1, značen též LGM-25 nebo SM-68, který spaloval v motorech obou stupňů kapalný kyslík a RP-1 a měl mít nosnost až 1800 kg na nízkou oběžnou dráhu. Jako kosmický nosič však nebyl použit a byl brzy nahrazen Titanem 2, který byl vyráběn jak pro potřeby kosmické dopravy, tak jako ICBM. S Titanem II přišla i zásadní koncepční změna, když místo kapalného kyslíku a RP-1, byl použit oxid dusičitý a Aerozin 50 (směs 50 % MMH a 50 % UDMH), díky čemuž se zvýšila reakceschopnost. Nově použité palivo nemuselo být tankováno těsně před startem a mohlo být skladováno v raketě dlouhodobě.

Vývoj Titanu v 60. letech probíhal současně se Saturnem I, Titan měl sice nižší nosnost, ale jeho relativní jednoduchost a schopnost rychlé reakce hrály ve prospěch Titanu. NASA i USAF používaly rakety Titan po dlouhou dobu a i přes solidní úspěšnost, 88,9 %, komerčně propadla. Titan 3 byl vybaven dvěma silnými pomocnými motory a byl tak schopen dopravit až 15 000 kg. Rakety Titan bývaly vybaveny rozličnými horními stupni: pokusně stupeň Able, Agena, Centaur, Transtage, a další. Titan byl počátkem 80. let pozastaven, jako další programy nosných raket, ve prospěch programu Space Shuttle a až po katastrofě raketoplánu Challenger, byl program znovu obnoven. USAF postupem času zvyšovalo nároky, až se původně levný systém stal příliš drahým a v jeho neprospěch hrála i toxicita použitých pohonných látek. Poslední start se konal v roce 2005 a poté byl založen společný podnik firem Boeing a Lockheed Martin United Launch Alliance, který již s Titanem nepočítal a soustředil se na Atlas V, Deltu II a Deltu IV.

Historie

Počátky vývoje náhled|Start Titanu II s kosmickou lodí Gemini 11 V polovině 50. let 20. století měly spojené státy již jasnou koncepci své první mezikontinentální balistické střely SM-65 Atlas a začínalo se s jeho testy. V roce 1954 byly uděleny kontrakty na vývoj alternativních prvků jako motory, naváděcí systém a návratový systém hlavic a roku 1955 bylo rozhodnuto o vývoji kompletní záložní rakety pro případ zpoždění nebo selhání programu Atlas. Vývojem trupu a kompletací rakety byla pověřena společnost Martin a projekt byl označen SM-68 Titan.

Společnost Martin se vydala zcela odlišnou cestou než Convair a General Dynamics a jejich Atlas. Atlas byl unikátní svou jedenapůlstupňovou koncepcí a jeho nosná konstrukce byla závislá na tlaku v nádržích, Titan oproti němu sázel na klasickou dvoustupňovou koncepci s vnitřní podpůrnou konstrukcí. Titan byl však brán doslova jako rezervní a práce postupovaly velmi pomalu a financování bylo také velmi skromné.

Zlom nastal v říjnu 1957, kdy byl vypuštěn Sputnik 1 a velení USAF rozhodlo o nasazení obou typů, Atlasů i Titanů do roku 1962. Letové zkoušky začaly ke konci roku 1958 a první úspěšný start zkušební jednostupňové verze XSM-68 se uskutečnil v únoru 1959. Testování pokračovalo dvoustupňovou verzí, která však zpočátku vykazovala nespolehlivost a docházelo k nehodám, až test v lednu 1960 byl úspěšný. Další testy spočívaly v ověření schopnosti odpalování z podzemních sil a první eskadra SM-68 nabyla operační způsobilosti v dubnu 1962.

Pozdější vývoj a kosmické využití náhled|vlevo|Start mise Viking 2 1975, raketa Titan 3E Centaur Práce na nástupci řady Titan 1 začaly již v roce 1957, tedy ještě před prvními letovými zkouškami. Společnosti Martin a Aerojet si uvědomovaly, že nutnost tankovat pohonné látky až těsně před startem není ideální a reakční doba 15 minut je také příliš dlouhá. Společnost Aerojet již měla zkušenosti s konstrukcí motorů na dlouhodobě skladovatelné pohonné látky (hydrazin apod.) a začala tak pracovat na úpravě motorů LR-87 a LR-91 pro použití těchto pohonných látek. Změna paliva vyžadovala i úpravy palivových nádrží, nově přepracované nádrže byly prodlouženy, jejich průměr zůstal zachován (3,05 m) a byly opatřeny ochrannou vrstvou proti korozivním účinkům nových pohonných látek. V roce 1960 se USAF rozhodlo pro výrobu Titanu II a o rok později byl vybrán jako nosič suborbitálního letounu Boeing X-20 Dyna-Soar a v červnu 1961 rozhodla NASA o použití Titanu II jako nosiče v programu Gemini, kde přes počáteční potíže (pogo oscilace) dosáhl 100% úspěšnosti.

Jako mezikontinentální balistická střela zůstal Titan 2 ve službě, i přes nahrazení všech raket na kapalné pohonné látky, až do roku 1987, kdy jej nahradila raketa LGM-118 Peacekeeper. Vyřazené rakety pak byly přestavěny na kosmické nosné rakety. Další úpravy spočívaly v přizpůsobení rakety pro použití standardních horních stupňů jako Agena, Centaur, Transtage a Inertial Upper Stage. Pozdější verze měly prodloužený první a druhý stupeň, silnější motory, úpravy naváděcího systému a postranní nosníky pro připojení pomocných motorů. Poslední použitou verzí byl Titan 404B, který naposled startoval 19. října 2005.

Varianty náhled|Titan 1

Titan 1

SM-68 Titan 1 byl záložní projekt pro případ zpoždění programu Atlas. Jednalo se o dvoustupňovou raketu spalující RP-1 a kapalný kyslík. Díky krizi vyvolané startem sputniku 1, byl program urychlen a rakety byly uvedeny do služby společně s SM-65 Atlas. První Titany však trpěly stejnými neduhy jako Atlasy; palivo nemohlo být skladováno v nádržích dlouhodobě a muselo být tankováno těsně před startem a před vypuštěním ze sila musela být raketa vyzvednuta na povrch. Titan 1 měl podobný osud jako SM-65 Atlas, do roku 1966 byly všechny jednotky nahrazeny modernějšími střelami Minuteman a Titan 2. Vyřazené rakety Titan 1 nebyly nikdy použity jako kosmické nosné rakety, na rozdíl od vyřazených Atlasů, které sloužily až do poloviny devadesátých let.

Z konstrukčního hlediska byl Titan 1 konvenčnější než jeho současník Atlas, který využíval v té době unikátní koncepci lehkých balonových nádrží a odhazovacích motorů. Titan 1 měl dva oddělitelné stupně a nádrže klasické konstrukce s vnitřní podpůrnou kostrou. První stupeň byl vybaven dvěma motory Aerojet LR-87-3 a druhý stupeň disponoval jedním motorem LR-91-3, což byla zmenšená verze LR-87-3. Teoretická nosnost na nízkou oběžnou dráhu Země byla přibližně 1800 kg, Titan 1 byl tedy přibližně o 30 % silnější než Atlas. Naváděcí soustava byla částečně inerciální ale řízení letu bylo ovládáno rádiem. Jaderné hlavice W-38 a návratový systém byly stejné jako na Atlasech. Celkem bylo vyrobeno přibližně 160 raket z nichž bylo přes 60 odpáleno při testech a několik bylo přestavěno na cvičné verze USM-68A.

Titan 2 náhled|vlevo|Titan 2 Titan 2 byla vylepšená verze Titanu 1, na rozdíl od něj však používala jiné pohonné látky a sice Aerozin 50 a oxid dusičitý. Vývoj začal roku 1957, tedy ještě před nasazením Titanů I. Díky použití nových, dlouhodobě skladovatelných pohonných látek, získal Titan 2 schopnost startovat přímo z podzemního sila a mohl být odpálen prakticky okamžitě. Byl vyráběn ve verzích pro kosmické lety i jako mezikontinentální balistická raketa (ICBM). Jako ICBM setrval ve službě téměř do konce studené války, než jej v polovině 80. let nahradila střela Peacekeeper. Kosmická verze byla značena Titan 2 GLV (Gemini Launch Vehicle) a oproti verzi ICBM měla navíc bezpečnostní systém pro detekci poruch, zdvojené řídící okruhy, vylepšený elektrický a hydraulický systém, inerciální naváděcí systém místo radiového a další. Motory obou verzí byly modifikované verze předchozích motorů Titanu 1 a nesly označení LR-87-7 a LR-91-7. Po vyřazení ICBM Titan 2 ze služby, prošly rakety lehkou úpravou a byly používány jako nosné rakety. Ačkoli bylo k dispozici 55 raket, přestavěno bylo pouze 14 z nich. Na vině byly toxické a silně korozivní pohonné látky, jejíchž používání se dostávalo do konfliktu se zpřísňujícími se ekologickými normami a tím rostly náklady na přestavbu. Nejvýznamnější kosmickou verzí byl Titan 2 GLV pro Program Gemini, pro starty ostatních satelitů a meziplanetárních sond byly vyvinuty prodloužené verze s lepšími motory ale žádná výrazná změna jako změna paliva se již nekonala. Poslední kosmická varianta Titanu II vzlétla v roce 2003.

náhled|Titan 3A

Titan 3A Raketa Titan 3A (alternativní značení IIIA) byla prototyp nosné rakety, testy probíhaly v letech 1964 a 1965. První a druhý stupeň byly vylepšené verze Titanu II značené Titan 3A-1 (první stupeň, motory 2xLR-87-11) a Titan 3A-2 (druhý stupeň, motor LR-91-11) a na druhý stupeň byl ještě připojen stupeň Transtage se dvěma motory AJ-10-138. Celkem se konaly čtyři starty, první dva testy v roce 1964 byly mely za úkol prověřit letuschopnost třetího stupně, přičemž první skončil nezdarem. Další dva testy v roce 1965 již byly částečně úspěšné a dopravili testovací satelity LES 1 a LES 2 na oběžnou dráhu (ačkoli byly vyneseny na nesprávné dráhy, poskytly cenná data). Stupeň Transtage a prodloužený první a druhý stupeň byly později použity na verzi Titan 3C.

Titan 3B Titan 3B je souhrnný název pro několik variant a konceptů používající vylepšené verze prvního a druhého stupně Titanu II. Použitý první stupeň Titan 3B-1 přibližně o 1,5 metru delší než Titan 3A-1, motory jsou shodné LR-87-11. Stejně jako první byl i druhý stupeň jen mírně pozměněn a prodloužen o přibližně 70 centimetrů, motor zůstal také stejný jako na předchozí verzi. Jako třetí stupeň byl použit stupeň Agena D, nebo se třetí stupeň nepoužil vůbec. Studie Titan 3BAS2 z roku 1965 počítala s připojením stupně Centaur, Burner a pomocných raket Castor, ale nikdy se nedostala z rýsovacích prken. Podvarianty Titanu 3B jsou Titan 23B, Titan 24B, Titan 33B a Titan 34B, jednotlivé varianty se liší rozměry aerodynamického krytu nákladu a také podle původu prvního a druhého stupně, který byl buď nově postavený Titan 3B nebo starší Titan 2 přestavěný na verzi 3B. Dohromady vykonaly všechny verze Titanu 3B 56 letů a to v letech 1966–1984. Většina misí měla za úkol vypouštění vojenských družic. Nosnost na nízkou oběžnou dráhu Země se pohybovala kolem 3000 kilogramů (záleží na variantě), délka rakety dosahovala 45 metrů a její maximální průměr byl shodný s předešlými verzemi, 3,05 metru. náhled|Titan 3C s maketou MOL

Titan 3C Raketa (označovaná i Titan IIIC) vznikla přidáním dvou pomocných pětisegmentových startovacích motorů UTC-1205-1 na TPL (tuhé pohonné látky) o tahu 2× 5100 kN k prvnímu stupni Titan 3A-1. Titan 3C byl původně zamýšlen pro dopravu kosmického letounu Boeing X-20 Dyna-Soar a pro program MOL. Nosnost na nízkou oběžnou dráhu, až 13 100 kg (záleží na třetím stupni), z ní dělala nejsilnější nosnou raketu ve službách USAF a překonal ji až Titan 4. Po zrušení projektu Dyna-Soar a MOL byla raketa využívána pro vynášení rozličných vědeckých a vojenských satelitů. Jednalo se o flexibilní systém a mohl být kombinován se stupněm Transtage, nebo bez třetího stupně. Byla využívána v letech 1965 až 1982 a vykonala celkem 36 startů. Délka v nejdelší možné konfiguraci dosahovala 42 metrů a startovní hmotnost byla až 626 100 kilogramů.

Titan 3D Jednalo se o upravenou verzi Titanu 3C bez třetího stupně. Raketa byla optimalizovaná pro vynášení nákladů na nízkou oběžnou dráhu Země a byla na ni schopna dopravit až 12 300 kg. Sloužila v letech 1971 až 1982 a všechny starty proběhly na letecké základně Vandenberg. Provozovatelem bylo americké letectvo, které ji využívalo pro vynášení špionážních a pozorovacích satelitů řady KH-9 a KH-11. Celkem se uskutečnilo 22 startů při 100% úspěšnosti. Startovní hmotnost činila 613 000 kg, dlouhá byla 36 metrů a průměr prvního stupně byl 3,05 m, tedy stejný jako u předchozích verzí. Alternativní značení je Titan IIID.

Titan 3E Centaur náhled|vlevo|Start Titanu 3E se sondou Voyager 2