Titan (raketa)

Titan boli nosné rakety vesmírnej agentúry NASA a USAF, ktoré sa používali od roku 1959 až do roku 2005. Projekt začal roku 1955 a mal slúžiť ako doplnok alebo náhrada programu medzikontinentálnych balistických striel SM-65 Atlas v prípade jeho zlyhania alebo oneskorenia. Na rozdiel od Atlasu, išlo o klasickú dvojstupňovú raketu. Prvým zástupcom rodiny rakiet bol Titan 1, označovaný tiež LGM-25 alebo SM-68, ktorý v motoroch oboch stupňov spaľoval kvapalný kyslík a RP-1. Mal mať nosnosť až 1 800 kg na nízku obežnú dráhu. Ako kozmický nosič však nebol použitý a čoskoro bol nahradený Titanom 2, ktorý bol vyrábaný pre potreby kozmickej dopravy, ale aj ako ICBM. S Titanom II prišla aj zásadná koncepčná zmena: namiesto kvapalného kyslíka a RP-1, bol použitý oxid dusičitý a Aerozín 50, vďaka čomu sa zvýšila reakcieschopnosť. Nové použité palivo nemuselo byt tankované tesne pred štartom, ale mohlo byt skladované v rakete dlhodobo.
Vývoj Titanu v 60. rokoch prebiehal súčasne so Saturnom I. Titan mal síce nižšiu nosnosť, ale relatívna jednoduchosť a schopnosť rýchlej reakcie hrali v jeho prospech. NASA aj USAF používali rakety Titan dlhú dobu, ale aj napriek solídnej úspešnosti (88,9%) komerčne prepadli. Titan 3 bol vybavený dvoma silnými pomocnými motormi a bol tak schopný dopraviť až 15 000 kg. Rakety Titan bývali vybavené rozličnými hornými stupňami: pokusne stupeň Able, Agena, Centaur, Transtage, a ďalšie.
Titan bol začiatkom 80. rokov pozastavený, ako aj ďalšie programy nosných rakiet, v prospech programu Space Shuttle. Program obnovili až po katastrofe raketoplánu Challenger. USAF časom zvyšovalo nároky, až sa pôvodne lacný systém stal príliš drahý a úlohu v jeho neprospech zohrala aj toxicita použitých pohonných látok. Posledný štart sa konal v roku 2005 a potom bol založený spoločný podnik firiem Boeing a Lockheed Martin United Launch Alliance, ktorý už s Titanom nepočítal a sústredil sa na Atlas V, Deltu II a Deltu IV.

Začiatky vývoja

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.

Neskorší vývoj a vesmírne využitie

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.

Titan 1

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 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

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

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.

Titan 3D

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.

Titan 3E Centaur

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.

Titan 34D

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.

Výrobcovia

Východiskový kontrakt na vývoj záložnej rakety pre prípad zlyhania Atlasu bol udelený spoločnosti Glenn L. Martin Company. Krátko po uvedení prvej série Titanov do služby sa spoločnosť Martin spojila so spoločnosťou American Marietta Corporation a novo vzniknutá spoločnosť, Martin Marietta, vyvíjala a vyrábala Titan až do roku 1995, kedy sa spojila s Lockheed Corporation. Lockheed Martin potom zabezpečovala prevádzku Titanov až do ich vyradenia roku 2005. Vývoj motorov LR-87 a LR-91 pre prvý a druhý stupeň zabezpečovala firma Aerojet. Pomocné motory UA1200 vyvíjala spoločnosť United Technologies a neskoršiu vylepšenú verziu SRMU, používanú na Titane 4B, dodávala spoločnosť Alliant TechSystems. Avioniku dodávala spoločnosť Honeywell a aerodynamický kryt nákladu z kompozitných materiálov, ktorý sa používal u neskorých modelov, vyrábala spoločnosť McDonnell Douglas. Navádzací systém Titan 2 bol vyrábaný spoločnosťou AC Spark Plug  a navigačný počítač vyrábala spoločnosť IBM. Tretí stupeň Centaur bol vyrábaný spoločnosťou General Dynamics, stupeň Agena vyrábal Lockheed, Transtage bol vyrábaný, rovnako ako samotná raketa , spoločnosťami Martin-Marietta a neskôr Lockheed Martin, stupeň IUS (Inertial Upper Stage) vyrábal Boeing Aerospace Co.