Die Titan Trägerrakete Teil 2
- ️Bernd Leitenberger
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Die Titan Trägerraketen: Die Titan 3+4
Dies ist Teil 2 der Geschichte der Titan Trägerrakete. Sie behandelt die Titan 3+4 Versionen, die zivile und militärische Nutzlasten beförderten. Teil 1 behandelt die Titan 1+2, die als Interkontinentalrakete und Trägerakete für Gemini genutzt wurde sowie die Titan 2G Flüge, welche ab 1988 erfolgten.Die Titan 3A / Titan IIIA
Schon 1962 schlug die Herstellerfirma der Titan, Martin Marietta der NASA vor, die Titan 2 durch eine zusätzliche Oberstufe zu einer zivilen Trägerrakete auszubauen. Daher ergibt sich auch die Bezeichnung Titan III (für drei Stufen). Die Schreibweise mit den römischen Ziffern ist ebenso gängig wie die mit arabischen Ziffern.Die NASA benutzt zwar die Titan 2 als Träger für die Gemini Raumschiffe, hatte aber die weitere Planung auf die Atlas ausgerichtet. Für schwerere Nutzlasten sollte diese mit einer Centaur Oberstufe erheblich größere Nutzlasten als eine Titan 2 befördern. Auch die US Luftwaffe war zuerst nicht interessiert. Dies änderte sich als man an die Planung schwerer Satelliten für den geostationären Orbit ging. Nun kam der Vorschlag von Martin Marietta, dem Hersteller der Titan, der US Luftwaffe gelegen.
Die zusätzliche Oberstufe mit dem Namen Transtage war mehrfach wiederzündbar und primär dazu gedacht militärische Aufklärungssatelliten des KH 8 Programms in den Orbit zu befördern. Sie konnte auch nach Stunden und Tagen erneut gezündet werden. Die Transtage verwandte dieselben Treibstoffe (Stickstofftetroxid und Aerozin 50) wie die ersten beiden Stufen und wurde von der Nutzlastverkleidung umhüllt. Mit der Einführung einer neuen Oberstufe ging die USAF wie auch in anderen Programmen einen Sonderweg, denn schon vor der Entwicklung der Transtage entwickelte die NASA die Centaur Oberstufe, die auch wiederzündbar war, jedoch erheblich leistungsfähiger als die Transtage.
Die Transtage ähnelt ein bisschen der Agena ist jedoch moderner als diese, verfügt
über einen höheren spezifischen Impuls und etwa doppelt so schwer. Ihre Tanks aus der
Titanlegierung 6 A 1-4 V haben eine Wanddicke von 0.76-2.3 mm. Die Struktur besteht aus
Aluminium. Jedes der beiden Aerojet AJ10-138 Triebwerke hat einen Schub von 36 kN und wiegt 95
kg. Neben den Haupttriebwerken setzt die Transtage kleinere Lageregelungstriebwerke ein, die
Hydrazin katalytisch zersetzen. Die Titan ist qualifiziert für Freiflugphasen von bis zu 6.5
Stunden Dauer. Das Design der Transtage ergibt eine sehr kompakte Stufe, so dass sehr viel Platz
für die Nutzlast bleibt. Die Transtage ist nur 4.57 m hoch.
Die Titan 2 litt damals aber noch unter starken Entwicklungsproblemen, und so bekam Martin Marietta nur einen Auftrag für 5 Träger des Typs Titan 3A die als Entwicklungsmodelle für die neue Oberstufe fungieren sollten. Mehr als diese 5 Raketen wurden aber auch später nie gefertigt. Der wahrscheinliche Grund dafür ist, dass die Transtage eine relativ teure Oberstufe ist. Die wesentlich preiswerte Agena Oberstufe wurde stattdessen in der Titan 3B verwendet, welche fast dieselbe Nutzlast hatte. Die Transtage kam zum Einsatz als Oberstufe der wesentlich größeren Titan 3C. Von den 5 gebauten Raketen wurde auch eine zu einer Titan 3C umgebaut, so dass es nur 4 Starts der Titan 3A gab. Im Vergleich zu der Titan 2 waren die erste und zweite Stufe leicht verlängert worden. Diese verlängerten Stufen wurden im ganzen Titan 3A-E Programm beibehalten. Auch wurde die zweite Stufe so modifiziert, dass sie eine größere Last tragen konnte. Über die Nutzlast der Titan 3A herrscht auch heute noch Unklarheit. Oftmals wird eine Nutzlast von 3.2 Tonnen genannt, jedoch für einen höheren polaren Orbit. Die höchste Nutzlastmasse die eine Titan 3A nachweislich transportiert hat, waren 4077 Kilogramm.
Die zweite Stufe wurde etwas schwerer, da sie nun auch eine wesentlich schwerere Nutzlast (Transtage und Satellit wogen zusammen fast 16 t) aufnehmen musste. Auch die Transtage war für die Aufnahme von schweren Nutzlasten ausgelegt. Dies ist auch erkennbar an der relativ hohen Leermasse.
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Titan 3 ANutzlast 3200-4100 kg in einen 185 km Orbit4 Flüge zwischen dem 1.9.1964 und 6.5.1965, davon 1 Fehlstart Stufe 1 (Core 1): |
Stufe 2 (Core 2) Vollmasse 33425 kg. Leermasse 2802 kg (3057 bei Brennschluss) Spezifischer Impuls 3130 m/s (Vakuum) Schub 445 kN Brennzeit: 160 sec Durchmesser 3.05 m Länge 9.14 m Treibstoff: N2O4/Aerozin 50 1 Triebwerk LR-91-7 Stufe 3 (Transtage) |
Charakteristisch an der Titan 3B ist der Durchmesser von 1.52 m der Agena Oberstufe, die der Rakete das Aussehen einer überdimensionalen Kugelschreibermine gibt. Da die KH-8 Satelliten von den KH-7 Satelliten abstammten und auf die Agena Oberstufe ausgelegt waren, war es nicht nötig die breite (und schwere) Nutzlastverkleidung der Titan 3A zu verwenden. Die US Air Force hat für die Titan 2 auch zwei andere Bezeichnungen verwendet: Titan 23 für zwei Starts im Jahre 1971 und Titan 24 für die folgenden Starts bis 1975. Mehr über die Agena Oberstufe in diesem separaten Aufsatz.
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Titan 3BNutzlast 3220 kg in einen polaren 185 km Orbit3630 kg in einen Orbit mit 28.8° Neigung 59 Flüge zwischen dem 29.7.1966 und dem 17.4.1984 Davon 2 Fehlstarts Stufe 1 (Core 1): |
Stufe 2 (Core 2) Vollmasse: 29199 kg Leermasse: 2653 kg Spezifischer Impuls: 3100 m/s (Vakuum) Schub: 450 kN Brennzeit: 185 sec Durchmesser: 3.05 m Länge: 7.5 m Treibstoff: N2O4/Aerozin 50 1 Triebwerk: LR-91-11 Stufe 3: Agena D |
Die Titan 34B
Mitte des siebziger Jahre kam eine neue Variante der Titan 3B zum Einsatz. Die als Titan 34B bezeichnete Rakete unterschied sich von der normalen Titan 3B durch eine verlängerte erste und zweite Stufe und konnte auch teilweise eine durchgängige Nutzlastverkleidung von 3.05 Meter Durchmesser einsetzen. Diese Nutzlastverkleidung schloss auch die 1.54 Meter breite Agena Oberstufe mit ein. Die meisten Raketen behielten aber die 1.54 m breite Nutzlastverkleidung der Titan 3B. Wahrscheinlich weil diese leichter war und so die Nutzlast etwas höher lag. Die Nutzlast der Titan 34D lag mit 3900 kg um etwa 300 kg höher als bei der Titan 3B. Diese Rakete beförderte keine KH 8 Spionagesatelliten sondern andere Nutzlasten vor allem des Programms Jumpseat und SDS. Sie war jedoch wie die Titan 3B eine Rakete die nur für militärische Nutzlasten eingesetzt wurde. |
Titan 34BNutzlast 3500 kg in einen polaren 185 km Orbit3900 kg in einen Orbit mit 28.8° Neigung 11 Flüge zwischen dem 10.3.1975 und 12.2.1987 davon 2 Fehlstarts Stufe 1 (Core 1): |
Stufe 2 (Core 2) Vollmasse: 34622 kg Leermasse: 4117 kg Spezifischer Impuls: 3128 m/s (Vakuum) Schub: 452 kN Brennzeit: 185 sec Durchmesser: 3.05 m Länge: 7.5 m Treibstoff: N2O4/Aerozin 50 1 Triebwerk: LR-91-11 Stufe 3: Agena D |
Die Titan 3C
Eine beträchtliche Steigerung der Nutzlast erfuhr die Titan durch
den Anbau von 2 Feststoff Boostern. Nachdem die Titan 3A erfolgreich Ihr Erprobungsprogramm
abgeschlossen hatte, war die Titan 3C der folgerichtige weitere Weg zur Ausbau dieses Trägers.
Der wesentliche Unterschied gegenüber der Titan 3A waren zwei seitlich angeflanschte Feststoff
Booster. Diese wurden von United Alliant gefertigt. Wie die Titan 3A wurde hier die Transtage als
Oberstufe eingesetzt. Die Booster sind erheblich schwerer als die gesamte Titan 3A. Jeder
einzelne wiegt über 230 t. Es war der erste Einsatz so großer Booster.
Im Vergleich dazu haben die bei der Delta verwendeten Castor 2 und 4 Booster nur 4.4 bzw. 11 t Masse (allerdings werden dort bis zu 9 dieser Booster eingesetzt). Die Booster bestehen wiederum aus kleineren Segmenten, bei der Titan 3C-E aus je 5 Segmenten. In dem konischen Abschluss sitzt ein Injektor, der die Booster zündet. Die Gehäuse sind aus durch Hitze gehärtetem Stahl und können einem Druck von 13700 Bar widerstehen.
Der Maximalschub der Booster beträgt etwa 5250-5340 kN, je nach Quelle. Der Hersteller nannte 2.36 Mlbs für beiden Booster, das entspricht 5352 kN pro Booster. Der mittlerer Schub liegt bei 4551.638 kN pro Booster. Die Düsen der beiden Booster sind um 6 Grad nach außen geneigt, dadurch verläuft der Schub wieder durch den Schwerpunkt der Rakete. Sie sind anders als modernere Konstruktionen noch nicht schwenkbar.
Die Booster haben denselben Durchmesser wie die zentrale Stufe von 3.05 m und eine Länge von 25.92 m. Der Treibstoff besteht aus Aluminium als Verbrennungsträger und Ammoniumperchlorat als Oxidator. Gebunden werden beide in einer Masse aus Polybutadien-Acrylsäure-Arcylnitril. (PBAA). Die Titan 4 setzt die modernere Mischung HTPB (Hydroyterminiertes Polybutadien als Binder ein.
Durch die Booster wurde die erste Stufe erst kurz vor Ausbrennen der Booster gezündet (10 Sekunden vor dem Ausbrennen, 12 Sekunden vor dem Abtrennen). Dies geschieht in 50 km Höhe, also schon fast im Vakuum. Der Schub der ersten Stufe wuchs dadurch an, da die Stufe nun in der Höhe mit niedrigeren Außendruck gezündet wurde. In der neuen Benennung der Rakete werden die Booster als "0.te Stufe" bezeichnet. Die Hauptstufe muss also nicht in der Schwerelosigkeit gezündet werden. Dies vermeidet Änderungen an den Triebwerken die beim Zünden in der Schwerelosigkeit nötig sind. Die Zentralstufe wird lediglich etwas schwerer, weil die Struktur verstärkt werden muss um Kräfte welche die Booster beim Abbrand entwickeln aufzunehmen.
Da die Haupttriebwerke der erst kurz vor Ausbrennen der Booster gezündet werden muss man die Schubrichtung bei dem Betrieb der Booster variieren können, schließlich startet die Rakete vertikal und wird dann langsam in die Horizontale überführt. Um dies zu bewerkstelligen, führt die Titan 3C einen 22 Fuß (6.7 m) langen Tank mit einem Durchmesser von 3.5 Fuß (105 cm) mit. In diesem Tank sind 3821 kg Stickstofftetroxid unter Druck (289 kg Druckgas) untergebracht. Ursprünglich waren es 5900 kg, doch zeigte sich das bei normalen Missionen nur die Hälfte dieses Vorrats gebraucht wurde.
Das Stickstofftetroxid wird in die Düse eingespritzt und verändert das Brennverhalten. Dadurch wird die Richtung des Düsenstrahls um bis zu 5 Grad verändert. (Schubvektorsteuerung). Das System ist fähig eine Kraft von bis zu 110 kN zusätzlich auszuüben.
Auch in den Maßen der ersten und zweiten Stufe gab es leichtere Änderungen. Die Stufen wurden leicht verlängert (8 t mehr Treibstoff in der ersten und 3.5 t in der zweiten Stufe). Neu an der Titan 3C waren auch verbesserte Triebwerke für die erste und zweite Stufe. Das Triebwerk LR-87-11 arbeitete nun mit 58.5 Bar Brennkammerdruck und einem Entspannungsverhältnis von 15:1. Der Startschub stieg durch die Zündung in der Höhe von 1910 auf 2360 kN, der Vakuumschub von 2060 auf 2475 kN. Das Zweitstufentriebwerk LR-89-11 steigerte seinen Schub von 445 auf 467 kN. Die zweite Stufe wurde etwas schwerer, da sie nun auch eine wesentlich schwerere Nutzlasten (Transtage und Satellit wogen in der Version Titan 3D zusammen fast 26 t) aufnehmen musste.
Die Titan 3C profitierte von der wiederzündbaren Transtage Stufe, und beförderte vor allem militärische Kommunikations- und Überwachungssatelliten in den geostationären Orbit. Der einzige zivile Start war der des 1.6 t schweren experimentellen Kommunikationssatelliten ATS-6 der NASA.
Die Rakete sollte ursprünglich ein militärisches Labor namens MOL (Manned Orbital Laboratory) starten. 1963 untersuchte das Verteidigungsministerium erstmals die Möglichkeit mit Astronauten militärische Erderkundung zu betreiben - ähnlich wie dies auch die Sowjets in den militärischen Saljut Stationen (Almaz) tun sollten. 1965 lag der Plan für das Projekt MOL vor: Mol stand für Manned Orbital Laboratory. 1966 begann man das Projekt zu entwickeln. Träger war für Mol die Titan 3C, die dafür schon entwickelt wurde, als MOL schwerer wurde, wich man auf eine Titan 3M aus, eine verlängerte Titan 3C, in etwa der späteren Titan 34D vergleichbar. (Diese wurde dann aber nie gebaut). Die Kosten für MOL stiegen jedoch rasch von 1.5 auf 3 Mrd. USD an. Die ansteigenden Kosten des Vietnamkriegs führten schließlich 1969 zur Aufgabe des Projektes. Gestartet wurde lediglich ein MOL Mockup mit dem ersten Titan 3C Testflug. Die Astronauten, die schon für MOL trainierten, wanderten ab zur NASA und flogen später auf dem Space Shuttle.
Mol selbst bestand aus 3 Teilen:
- Einer Gemini B Rückkehrkapsel mit einer Masse von 1983 kg - Eine Gemini Kapsel die erleichtert wurde um das Lebenserhaltungssystem, hätte die Astronauten nach einem 30-40 Tage Flug zurückgebracht.
- Das 8620 kg schwere Labor hätte ein 140 m³ großes Wohnvolumen gehabt, mit einer Länge von 9.3 m und einem Durchmesser von 3.05 m. Die Stromversorgung hätte mit Solarzellen und Brennstoffzellen erfolgt.
- Der Titan 3C Transtage - Ähnlich wie die Agena bei den kleineren Satelliten verbunden geblieben ist wäre hier die Titan 3C Oberstufe Transtage eingesetzt worden. Der nach dem Einschuss in den Orbit verbliebene Resttreibstoff von 2500 kg hätte ausgereicht um die Geschwindigkeit um max. 760 m/s zu ändern.
Die Gesamtmasse von MOL betrug anfangs 11340 kg, nach verschiedenen Änderungen 14430 kg. Ein 9.8 t schweres Mol Mockup wurde in eine 280-298 km hohe Bahn geschossen.
Die Kamera KH-10 an Bord von MOL soll je nach Autor 10-23 cm Auflösung am Boden gehabt haben. Der Film soll je nach Autor mittels 4 Rückkehrkapseln oder durch die Astronauten zur Erde zurückgebracht werden. Das Verteidigungsministerium gab dafür Aufträge für schwere Aufklärungssatelliten, die ab 1971 von der Titan 3D gestartet wurden.
Die Titan 3C war eine sehr preiswerte Trägerrakete. Ende der 70 er Jahre wurde ein Startpreis von 20 Millionen USD genannt. Die Titan 3C wurde vor allem eingesetzt zum Start von Satelliten in hohe und geostationäre Bahnen. Beispielsweise transportiere die Titan 3C jeweils 2 VELA Satelliten in hohe Umlaufbahnen oder 6 militärische IDCSP Satelliten auf einmal.
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Titan 3CNutzlast:12410 kg in einen 185 km hohen polaren Orbit 4770 kg in eine geostationäre Transferbahn 1600 kg in einen geostationären Orbit 13150 kg in einen 185 km hohen Orbit Erststart 18.6.1965, letzter Start 6.3.1982 36 Flüge, davon 5 Fehlstarts Stufe 0: Booster 2 × UA1205 Stufe 1 (Core 1): |
Stufe 2 (Core 2) Vollmasse: 34005 kg Leermasse: 2680 kg (3763 kg mit Stufenadapter) Spezifischer Impuls: 3128 m/s (Vakuum) Schub: 455 kN Brennzeit: 206 sec Durchmesser: 3.05 m Länge: 7.9 m (11.3 m mit Stufenadapter) Treibstoff: N2O4/Aerozin 50 1 Triebwerk LR-91-11 Stufe 3 (Transtage) |
Die Titan 3D
Für den Transport von schweren Spionagesatelliten in einen niedrigeren Orbit war die Transtage Oberstufe überflüssig. Sie erhöhte die Nutzlast nur leicht für niedrige Umlaufbahnen, verteuerte aber die Rakete. Für die Satelliten des KH 9 und 11 Programms wurde Anfang der siebziger Jahre die Titan 3D eingesetzt. Von der Titan 3C unterschied sich diese Rakete nur durch das Fehlen der Transtage Oberstufe. Dafür stand eine nun 17 Meter lange Nutzlastverkleidung für die großen Satelliten des KH 9 und 11 Programms zur Verfügung. Diese Rakete startete daher vor allem Aufklärungssatelliten des Typs KH-9 und KH-11 von 10-12 t Gewicht in erdnahe Bahnen. Es gab keine zivilen Einsätze dieser Rakete.Die Satelliten des Typs KH-9 und KH-11 waren praktisch ein unbemannter Ersatz des MOL Labors. Riesige busgroße Satelliten mit einer Hochleistungskamera und diversen (bis zu 6 ) Kapseln in denen der belichtete Film zurückgeführt wurde. Es gab keinen zivilen Einsatz der Titan 3D, ganz einfach weil es keine zivilen Nutzlasten dieser Größe gab.
Im Jahre 1966 gab es schon Vorstudien für die Titan 3C. Sie untersuchten die Möglichkeit eine Titan 3 ohne Transtage mit verschieden langen Boostern im "Lifting Body" Programm der Air Force einzusetzen. Gedacht war an Versionen mit 2, 3, 5, 5.5 und 7 Segmenten. Die Nutzlast wurde angegeben mit:
| Segmente | Nutzlast (polare 185 km Bahn) |
|---|---|
| 2 | 8100 kg |
| 3 | 10100 kg |
| 5 | 12900 kg |
| 7 | 17200 kg |
Diese umfassten aber eine Titan 34, also eine verlängerte Titan 3, wie sie später in der Titan 34D eingesetzt wurde.
Die Core 2 Stufe ist nicht wiederzündbar. Damit ist die Titan 3D kein guter Träger um höhere Kreisbahnen zu erreichen. Selbst ohne Nutzlast kann die Titan 3D keine kreisförmige 1000 km Bahn im direkten Aufstieg erreichen. Elliptische Umlaufbahnen mit einem niedrigen erdnächsten Punkt sind jedoch möglich. Daher wurden die meisten Aufklarungssatelliten in sehr elliptische Orbits ausgesetzt. Für eine 185 x 1000 km Bahn beträgt die Nutzlast immer noch 10 t.
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Titan 3DNutzlast 1100 kgin einen 185 km hohen Orbit 1000 kg auf einen Fluchtkurs Erststart 15.6.1971, letzter Start 17.11.1982 22 Starts, davon kein Fehlstart Stufe 0: Booster 2 × UA1205 |
Stufe 1 (Core 1): Vollmasse: 124047 kg Leermasse: 6900 kg (7676 mit Stufenadapter) Schub: 2326 kN (Meereshöhe) Schub: 2475 kN (Vakuum) Brennzeit: 147 sec Spezifischer Impuls: 2452 m/s (Meereshöhe) Spezifischer Impuls: 2932 m/s (Vakuum) Länge: 22.22 m Durchmesser: 3.05 m Treibstoff: N2O4/Aerozin 50 2 Triebwerke LR-87-11 Stufe 2 (Core 2) Nutzlasthülle: 1489 kg |
Die Titan 3E
Nachdem bisher alle Titan 3 Raketen militärischer Natur
waren, auch wenn eine Titan 3C einen wissenschaftlichen Satelliten der NASA transportiert hatte,
benötigte nun die NASA einen Träger für schwere Raumsonden und hohe Geschwindigkeiten. Die
folgerichtige Wahl war die auf die Titan 3D zurückzugreifen und sie durch eine leistungsfähigere
Oberstufe zu erweitern. Hierfür wurde auf die Titan 3D die Centaur Oberstufe aufgesetzt und diese
mit einer Nutzlastverkleidung von 4,27 Metern Durchmesser umgeben. Diese umfasste sowohl die
Centaur Oberstufe wie auch die eigentliche Nutzlast. Gegenüber der Transtage arbeitet die Centaur
mit den Treibstoffen Wasserstoff und Sauerstoff. Deren Energiegehalt ist wesentlich höher als der
Transtage, so dass die Nutzlast stark ansteigt. Die Titan 3C konnte 3.1 Tonnen in eine
geostationäre Übergangsbahn befördern oder 1,6 Tonnen in den geostationären Orbit. Für eine
Fluchtbahn waren 2.9 t Tonnen möglich. Demgegenüber konnte die Titan 3E 6.8 Tonnen in den
geostationären Übergangsorbit, 3.5 Tonnen in den geostationären Orbit und 5.1 Tonnen in eine
Fluchtbahn befördern. Insgesamt wurden nur sieben Raketen dieses Typs gestartet. Der erste Flug
mit einem kleinen Satelliten und einem Masse Modell der Viking Raumsonden war jedoch ein
Fehlschlag. Die folgenden Flüge mit den Raumsonden Helios 1+2 und
Viking 1+2 und Voyager 1+2 waren jedoch
erfolgreich. Dabei waren die Flüge mit den Helios und Voyager Sonden noch mit einer zusätzlichen
fünften festen Oberstufe. Damit hat die Titan 3E die wohl prominentesten Nutzlasten aller Titan
Trägerraketen befördert.
Die Centaur für die Titan war eine normale auf der Atlas eingesetzte Version, die Centaur D-1, die manchmal auch die Bezeichnung D-1T (T für Titan erhielt). Sie hatte einen eigenen Bordrechner, so wie auch die Transtage einen Bordrechner hatte, der unabhängig von der Avionik der Titan ist. Er hatte einen Speicher von 16384 Worten, ein eigenes Intertialsystem mit 3 Kreiseln und ein Telemetriesystem mit 1536 Datenkanälen. Dieses übertrug im S-Band in PCM Modulation. Für die Nutzlast gab es ein zweites Telemetriesystem im UKW Band, welches Messwerte analog übertrug. Mehr über die Centaur und ihre Geschichte finden Sie in einem weiteren Aufsatz.
Da Atlas und Titan einen Durchmesser von 3.05 m haben war die Anpassung der Titan relativ einfach. Komplexer war sicherlich die sehr große Nutzlastverkleidung. sie war für ihre Zeit einfach riesig. Sie hatte eine Länge von 14.64 m und einen Durchmesser von 4.27 m. Es war jedoch einfacher eine Nutzlastverkleidung dieser Größe (3 t Gewicht) zu entwickeln die auch die Centaur umhüllte als das System der Tankisolation der Centaur an die Titan anzupassen. Die Nutzlastverkleidung wurde kurz nach Zündung der zweiten Stufe abgetrennt.
Überraschenderweise übernahm das Militär nicht die Centaur als Oberstufe für fast 20 Jahre. Als Anfang der achtziger Jahre die Titan 3 wie nicht mehr den gesteigerten Nutzlasten genügte, verlängerte man die Titan, übernahm aber nicht die Centaur Oberstufe, welche ähnliche Nutzlasten transportieren hätte können. Erst mit der Titan 4 wurde auch die Centaur Oberstufe wieder eingesetzt, diesmal jedoch in einer speziellen für die Titan angepassten Version. Die Titan 3E verwandte die normale Oberstufe, wie sie auch für die Atlas verwendet wurde. Die angegebenen Nutzlasten über 5000 kg sind allerdings als theoretische Werte zu sehen. Die normale Centaur war nicht für Nutzlasten dieser Masse ausgelegt, da man die Stufe weitgehend unverändert von der Atlas übernommen hatte. Neu waren nur der Stufenadapter und eine Isolation, welche eine Freiflugphase von bis zu 4 Stunden erlaubte.
Man testete bei den Helios Raumsonden, die zwar zu schwer für eine Atlas waren, aber noch viel Treibstoff in den Tanks der Centaur hinterließen mehrere Zündungen und lange Freiflugperioden der Centaur. Dies war erfolgreich und erlaubte es die Centaur in der Atlas mit nur kleinen Änderungen für eine viel längere Freiflugphase auszulegen.
Es gab zwei verfügbare Oberstufen für die Titan 3E: Die TE-364-4 und die Burner II. Beide stammten aus dem Delta Programm. Die TE-364-4 wurde mitsamt ihrem Dralltisch von der Delta übernommen und kam bei Helios 1+2 zum Einsatz. Da sie zusammen mit der Nutzlast auf 120 U/m rotiert war gab es noch eine alternative Oberstufe, die Burner II Oberstufe, welche denselben Antrieb einsetzt aber nicht drallstabilisiert ist. Sie reduziert die Nutzlast um 90 kg. Die TE-364-4 steigert die Nutzlast ab einer Geschwindigkeit von 14 km/s.
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Titan 3ENutzlast 15400 kg in einen 185 km hohen Orbit6980 kg in eine GTO Bahn 3550 kg in eine geostationäre Bahn 5400 kg für eine Fluchtbahn 3900 kg zum Mars 1500 kg zum Jupiter 300 kg zum Pluto Erststart 11.2.1974, letzter Start 15.9.1977 Stufe 0: Booster 2 × UA1205 Vollmasse: 124047 kg Leermasse: 6900 kg (7676 mit Stufenadapter) Schub: 2326 kN (Meereshöhe) Schub: 2475 kN (Vakuum) Brennzeit: 147 sec Spezifischer Impuls: 2452 m/s (Meereshöhe) Spezifischer Impuls: 2932 m/s (Vakuum) Länge: 22.22 m Durchmesser: 3.05 m Treibstoff: N2O4/Aerozin 50 2 Triebwerke LR-87-11 |
Stufe 2 (Core 2) Vollmasse: 33643 kg Leermasse: 3450 kg Spezifischer Impuls 3128 m/s (Vakuum) Schub: 450 kN Brennzeit: 210 sec Durchmesser 3.05 m Länge 7.9 m Treibstoff: N2O4/Aerozin 50 1 Triebwerk LR-91-11 Stufe 3: Centaur D Stufe 4: Star 37E Nutzlasthülle: 2976 kg |
Die Titan 34D
Ende der siebziger Jahre sollte die Titan Fertigung endgültig nach 424 Exemplaren in allen Linien auslaufen. Der Space Shuttle sollte alle unbemannten Trägeraketen der USA ersetzen. Der Space Shuttle sollte sowohl billiger wie auch leistungsfähiger als die Titan sein. So transportiert eine Titan 3C 12 Tonnen in eine niedrige Erdumlaufbahn, der Space Shuttle aber bis zu 29 Tonnen. Jedoch zeichnete sich bald ab, dass der Erststart sich beträchtlich verzögern würde. Geplant war dieser für 1978. Neben der Startverzögerung war schon vor dem ersten Start abzusehen, dass die geplante hohe Startrate nicht möglich sein würde. Da einige Nutzlasten schon auf den Shuttle ausgelegt waren, insbesondere schwere Satelliten für den geostationären Orbit, gab es eine Lücke zu füllen.Daher wurde nach einer Lösung gesucht, um aus der alten Titan 3 eine leistungsfähigere Version für den Transport größerer Satelliten zu bekommen. Martin Marietta, Hersteller der Titan arbeitet seit 1977 an einem Plan für ein Upgrade. Er sah den Einsatz der Titan 34B mit ihrer verlängerten Erststufe und Zweitstufe mit Boostern mit 5.5 Segmenten anstatt 5 Segmenten vor. Als Oberstufe wäre eine normale Transtage möglich gewesen. Im Prinzip ist dies also eine "gestreckte" Titan 3C. Dies genügte um die Nutzlast für den niedrigen Erdorbit auf über 14 Tonnen zu steigern. Die neuen Feststoffbooster kosteten Anfänglich 6.29 Millionen USD pro Stück, bei einem Auftrag über 10 Stück.
Das US Verteidigungsministerium war mit der Grundkonzeption einverstanden, bevorzugte jedoch anstatt der Transtage eine neue Oberstufe. Es war die IUS Oberstufe, die auch im Space Shuttle Programm eingesetzt wird. Diese weist gegenüber der Transtage zwar keine höhere Nutzlast auf, hat aber für die US Air Force den Vorteil, dass Nutzlasten sowohl für den Space Shuttle wie auch für die Titan ausgelegt werden können. (Identischer Nutzlastadapter und Anforderungen). Bei der Titan hat die IUS jedoch weniger Treibstoff als die Shuttle Version Sie wiegt nur 13.1 anstatt 14.55 t. Dies liegt darin, dass die IUS erst in einer erdnahen Umlaufbahn gezündet wird, also die IUS mit Nutzlast in einen Erdorbit befördert werden. So transportiert die IUS nur 1,9 Tonnen (gegenüber 2,3 Tonnen beim Space Shuttle) in den geostationären Orbit. Trotzdem gab es nun für die US Air Force ein Backupsystem für Starts mit dem Space Shuttle.
Die IUS ist eine zweistufige Feststoffrakete. Der Name IUS (Internal Upper Stage) verrät ihre Besonderheit. Sie verfügt über eine eigene Steuerung mit einem Navigationssystem und einem Bordcomputer. Die Lage wird durch kleine Steuertriebwerke kontrolliert. Frühere Feststofftriebwerke, wie die bei einigen Starts der Titan 3E eingesetzten Oberstufen waren hier einfacher gestrickt. Sie rotierten schnell um die eigene Achse (Drallstabilisierung) und mussten von der Unterstufe vor dem Start genau ausgerichtet werden. Die IUS ist so ausgelegt, dass die erste Stufe einen geostationären Übergangsorbit erreicht. Diese wird dann abgetrennt und nach einer Freiflugphase zündet im erdfernsten Punkt in etwa 36000 km Höhe die zweite Stufe um die Bahn zu zirkularisieren.
Nachdem man ganz vom Space Shuttle abkam, setzte man in der Folge auch die Transtage wieder ein. Mit der Titan 34D begann ein Trend, der auch heute noch anfällt: Die Titan wurde immer teurer. Die Titan war früher im amerikanischen Raumfahrt Programm der preiswerteste Träger bezogen auf 1 kg Nutzlast. So wurde Mitte der siebziger Jahre ein Startpreis von 55 Millionen Dollar für eine Titan 3C und 66 Millionen Dollar für eine Titan 3E angegeben. Dagegen kostete ein Titan 34D Start 154 Millionen USD, also fast das 3 fache einer Titan 3C, bei nur 20 % mehr Nutzlast. Grund für den Trend lag an der geringeren Zahl der Starts der Titan 34D. Es wurden nur 16 Raketen gebaut, von denen 15 innerhalb von sieben Jahren gestartet wurden. Zum Vergleich: in den sieben Jahren zuvor wurden gestartet: 14 Titan 3C, 15 Titan 3B, 11 Titan 3D, und sieben Titan 3E für die NASA. Zusammen sind bis 47 Starts gegenüber 15 im gleichen Zeitraum danach. Im Startpreis dürften auch Entwicklungskosten für die neue Version bzw. Änderungen an den Startanlagen enthalten sein.
Auch die Zuverlässigkeit der Titan 34 ließ zu wünschen übrig: während vorher alle Starts reibungslos verliefen waren von den 15 Flügen nur zwölf erfolgreich. Die Titan 34D wurde nicht zivil eingesetzt.
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Titan 34DNutzlast 14515 kg in einen polaren 185 km Orbit1900 kg in einen geostationären Orbit (Mit IUS) 15 Flüge zwischen dem 30.10.1982 und dem 4.9.1989 davon 3 Fehlstarts Stufe 0: Booster 2 × UA1206 Stufe 1 (Core 1): Stufe 2 (Core 2) |
Stufe 3: IUS (fest) Gesamt: 13100 kg Masse Länge 5.18 m Unterstufe: TOS Oberstufe: |
Die Commercial Titan
Mit dem Space Shuttle veränderte sich für die Firma Martin Marietta viel: Bisher war das Verteidigungsministerium mit den vielen Flügen der Titan ein guter Kunde. Nun aber sollten alle Flüge von Satelliten mit dem Space Shuttle absolviert werden und die Titan Anfang der achtziger Jahren auslaufen. Zwar gab es mit der Titan 34D einen weiteren Auftrag als Lückenbüßer für die Startverzögerungen des Space Shuttles, aber dies war nur ein geringer Teil der Produktionskapazität. So erwog man wie das europäische Konsortium Arianespace privat Satelliten zu starten. 1984 erhielt man die Freigabe der Titan für kommerzielle Starts. Die Startanlagen der Air Force wurden dabei jeweils gemietet. Trotzdem konnten lange Zeit für die Commercial Titan keine Nutzlasten gewonnen werden. Zum einen war mit Ariane ist schon ein Konkurrent fest etabliert, zum anderen nahm die NASA jeden erreichbaren Auftrag an um den Space Shuttle auszulasten. Die Commercial Titan beruhte im wesentlichen auf der Titan 34.Grundlegende Änderungen war eine wesentlich größere Nutzlasthülle von vier Meter Durchmesser. Zudem standen für die Rakete verschiedene Oberstufen zur Verfügung. Dies war zum einen die Transtage und die IUS, die schon auf der Titan 34 verwendet wurden, zum anderen auch die Oberstufe PAM aus dem Space Shuttle und Delta Programm. Für Doppelstarts wurde eine Verkleidung für den unteren Satelliten mitgeführt. Diese wurde wie die Sylda der Ariane von der DASA gefertigt. Auch die Nutzlastverkleidung stammte von der gleichen Schweizer Firma, die eine ähnliche für die Ariane produziert.
Starts für die Commercial Titan gab es erst als nach dem Challenger Unglück der Space Shuttle nicht starten konnte. Es waren jedoch nur drei Flüge, die von der Arianespace aufgrund Auftragsschwemme nach dem Ausstieg des Space Shuttle aus dem kommerziellen Transport nicht übernommen werden konnten. Später wurde eine weitere Commercial Titan für den Start des Mars Observers geordert. Seit 1992 fand kein weiterer Flug mehr statt, obwohl die Rakete weiterhin angeboten wurde. Der Grund: sie ist zu teuer. Ohne Oberstufe kostet eine Rakete 158-170 Millionen Dollar. Dazu kommt noch die Oberstufe mit Kosten von ca. 30 Millionen Dollar. Damit ist die Rakete etwa 50 Prozent teurer als eine Ariane 44 L mit der gleichen Nutzlast, die zudem wesentlich schneller starten kann - 30 Monate vergehen von der dem Ordern bis zu dem Start. Arianespace konnte dagegen weil immer Raketen in der Produktion sind einen Satelliten schon 3 Monate nach Vertragsunterzeichnung starten. Lockheed Martin wurde durch seinen treuen Kunden DoD (Department of Defence: US Verteidigungsministerium) träge und teuer: Schließlich kauften die doch Titan 4 zu jedem Preis ab, wozu also sich noch um weitere Aufträge bemühen. Nachdem ab 2002 mit der Atlas V Lockheed Martin eine ähnlich leistungsfähige Rakete wie die Titan Commercial hat, wird es keine weiteren Titan 3 Flüge mehr geben. Schon 1992 wurde nach dem Start von Mars Observer die Produktion eingestellt.
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Commercial TitanNutzlast 14515 kg in einen 185 km Orbit1900 kg in einen geostationären Orbit (Mit IUS) GTO Orbits: 2 × 1850 kg (PAM DII) 4310 kg (Transtage, Doppelstarts) 5000 kg (TOS) 4944 kg (IUS) 4 Flüge zwischen dem 1.1.1990 und dem 25.9.1992, davon 1 Fehlstart (2 × integriert, 2 × PAM D2, 1 × TOS) Stufe 0: Booster 2 × UA1206 Stufe 1 (Core 1): Stufe 2 (Core 2) |
Stufe 3 (Transtage) Stufe 3: PAM D2 Stufe 3:TOS |
Stufe 3: IUS (fest) Gesamtmasse: 13100 kg Länge 5.18 m Unterstufe: Oberstufe: |
Die Titan 4
Schon 1985 begann die Air Force zunehmend mit dem Space Shuttle unzufrieden zu werden. Fast 5 Jahre nach dem Erstflug erfolgte erst der erste militärische Start. Dabei war der Space Shuttle schon 3 Jahre im Zeitplan verzögert. Da die NASA sowohl Probleme mit den Flugplan hatte, und auch andere Nutzlasten höhere Prioritäten als die militärischen Satelliten genossen. Zudem war das Militär mit dem öffentlichen Interesse an den Starts nicht zufrieden. So begann unmittelbar nach dem ersten ein militärischen Start des Space Shuttles im Februar 1985 die Planung für die Titan 4, welche die Startverzögerungen des Space Shuttles auffangen sollte und als Alternative zur Verfügung stehen sollte.Dazu musste sowohl die Nutzlast der Titan gesteigert werden, wie auch die Nutzlasthülle und Struktur den größeren Nutzlasten angepasst werden. Diese nutzen den großen Raum des Shuttles von 18.3 m Länge und 4.3 m Durchmesser. So verfügt die Titan 4 über eine Nutzlasthülle mit einem Durchmesser von 5 Metern und einer Länge von 17-26 Metern (Je nach eingesetzter Oberstufe). Die wesentlichen Änderungen betrafen sowohl die Booster, die von 5,5 auf 7 Segmente verlängert wurden, wie auch die erste und zweite Stufe, die beide verlängert wurden und neue überarbeitete Triebwerke mit höheren Schub erhielten. Jeder der SRM wiegt 302512 kg wovon 257440 kg auf den Treibstoff (67.8 % Ammoniumperchlorat, 16 % Aluminium und 10.2 % Polybutadienacrylnitril) entfallen.
Einzigartig an der Titan 4 ist die Verfügbarkeit von mehreren Oberstufen. Die Transtage wird nicht mehr verwendet, ihre Rolle übernimmt die IUS. Für noch größere Nutzlasten steht die Centaur zur Verfügung.
Nach 12 Jahren ist dies wieder der erste Flug einer Centaur auf einer Titan. Dabei wird auf der Titan die Centaur G verwendet. Diese Stufe wurde ursprünglich für den Space Shuttle modifiziert. Gegenüber der normalen Centaur ist der Durchmesser von 3.05 auf 4.3 Meter erhöht, die Stufe verkürzt und die Startmasse von 15.8 auf 23.86 Tonnen erhöht. Die verbesserten RL-10 Triebwerke haben 83.2 kN anstatt 66.7 kN Schub. Bei der Titan 4 setzt sich jedoch ein Trend durch der schon bei der Titan 3 begann. Die Rakete wurde durch immer weniger Starts immer teurer. Die ersten 13 Raketen hatten einen Umfang von 1.97 Milliarden US Dollar. Bis 1989 wurde sukzessive immer mehr Raketen geordert bis schließlich 41 Raketen (plus 16 Optionen) im Gesamtwert von 12.2 Milliarden Dollar geordert wurden. Diese Summe umfasst nur die Trägerrakete, ohne Start und ohne Oberstufe. Wie teuer ein Titan 4 Start ist, hängt weiterhin von der Frequenz ab. Seit dem Erststart ist die Frequenz immer geringer geworden. Heute wird von einem realistischen Startpreis von 250-325 Millionen Dollar (ohne Oberstufe) ausgegangen. Die IUS wird bei dieser Titan in den schwereren Space Shuttle Ausführung verwendet. Aufgrund struktureller Beschränkungen konnte bisher die IUS auf der Titan 34D nicht voll gefüllt werden, so das sie nur 13.1 anstatt 14.9 t wog. Nach Einführung der Titan 4B ist die Produktion der Titan 4 eingestellt worden.
Anders als die Titan 3 Rakete wird die Titan 4 vollständig in der Fabrik montiert (Mit Ausnahme der Feststoffbooster). Die Titan 3 wurde noch beim Cape aus den Stufen und der Elektronik zusammengebaut. Besonderes Merkmal ist ein einheitliches Interface für die Nutzlast und Navigationselektronik, unabhängig von der verwendeten Oberstufe. Durch die Feststoffbooster wird nun die Nutzlastverkleidung noch früher abgetrennt. Dies erfolgt in der Regel nach 181 Sekunden, 60 Sekunden nach Zündung der ersten Stufe.
Für die Nomenklatur der Starts gibt es ein Air Force Schema:
- Titan 401: Mit Centaur-G Oberstufe für GEO Orbits.
- Titan-402: Mit IUS
- Titan-403: Keine Oberstufe oder in Nutzlast integriert, Vandenberg (LEO)
- Titan-404: Keine Oberstufe oder in Nutzlast integriert, Vandenberg (LEO)
- Titan-405: Keine Oberstufe oder in Nutzlast integriert, Cape Canaveral (LEO)
Die Modelle 403/404 unterscheiden sich im verwendeten Nutzlastadapter. Für einen polaren Orbit in 185 km Höhe beträgt die Nutzlast bei der 403 Version 13.4 t und bei der 404 Version 14.0 t. Die Titan 4 war für eine Zuverlässigkeit von 0.96 (1 Fehlstart auf 25 Starts) projektiert und erreichte eine Zuverlässigkeit von 0.91.
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Titan 4Nutzlast 18140 kg in einen 185 km Orbit2364 kg in einen geostationären Orbit (IUS) 4545 kg in einen geostationären Orbit (Centaur) Erststart: 14.6.1989, letzter Start 24.10.1997 22 Starts, davon 2 Fehlstarts. Stufe 0: Booster 2 × UA1207 Stufe 1 (Core 1): Stufe 2 (Core 2) |
Stufe 3: IUS (fest) Gesamtmasse: 14800 kg Länge 5.18 m Unterstufe: Oberstufe: Stufe 3: Centaur G |
Die Titan 4B
Jedoch war die Titan 4 nicht der Endpunkt der Entwicklung. Bei immer weiter steigenden Nutzlasten genügte bald auch die Titan 4 nicht mehr den Ansprüchen. Es begann die Planung der Titan 4B. Wesentliche Änderungen gab es bei den Feststoff Boostern. Die neuen Booster bestehen nur noch aus 3 anstatt 7 Segmenten, und besitzen sowohl eine geringere Leermasse, wie auch einen höheren spezifischen Impuls. Sie halten derzeit den Rekord für Brennzeit bei Feststoffboostern. Dadurch konnte die Nutzlastmasse auf über 21 Tonnen gesteigert werden. Die Nutzlast für den GEO Orbit steigt sogar um 25 Prozent. Die Centaur wurde verstärkt um die volle Nutzlast von 5760 kg in den geostationären Orbit zu transportieren. Die Centaur G der Titan IV (ohne B) ist für maximale Nutzlast von 5220 Kilogramm ausgelegt.Die erste Stufe ist identisch zur Titan 4. Sie verwendet 101760 kg Stickstofftetroxid und 53240 kg Aerozin. Das gleiche gilt für die zweite Stufe die 22239 kg NTO und 12435 kg Aerozin einsetzt.
Die neuen Booster USRM entwickeln jeweils 7562 kN Schub und brennen 130 Sekunden lang, Sie wiegen mit 351220 kg etwa 15 % mehr als die SRM, wobei ihre Leermasse nur 38188 kg beträgt. Dazu kommen noch 6019 kg für die Befestigung an der Zentralstufe. Die Füllung ist moderner als bei den SRM und besteht aus 69 % Ammoniumperchlorat als Oxidator, 19 % Aluminium als Verbrennungsträger, 8.84 % Hydroxiterminiertes Polybutadien als Binder und 3.16 % Zusätze und Katalysatoren.
10 Sekunden bevor Sie ausgebrannt sind wird die zweite Stufe gezündet. Durch schwenkbare Düsen ist keine Einspritzung von Stickstofftetroxid in den Düsenhals nötig, um den Schubvektor zu steuern. Die Reduktion der Verbindungen von 5 auf 2 soll die Sicherheit steigern. Mit 5 statischen Tests wurden die Booster 1993 geprüft.
Neu ist auch die Navigation und der Bordcomputer. Dies war nötig, weil man die verwendete Hardware nun nicht mehr beziehen konnte. Die neue Navigation verwendet Laserkreisel anstatt Gyros und der Bordcomputer hat die doppelte Rechenleistung des Titan 4 Pendants. Gleichzeitig konnten Kosten um 50 % und das Gewicht um 18 kg gesenkt werden.
Die Titan 4 B ersetzte sehr bald die normale Titan IV. Bei einem Fehlstart im April 99 wurde ein Startpreis von 433 Millionen USD, beim Start von Cassini wurden von der NASA 422 Millionen USD genannt (Ein internes Papier spricht allerdings von 451.7 Millionen USD Gesamtkosten). Beim letzten Start wurde ein Startpreis von 411 Millionen USD genannt. Alleine durch den hohen Startpreis - bedingt durch die extrem teuren Boostern - ist diese Rakete der Schlusspunkt in der bisherigen Steigerung der Titan Startkosten. Eine Titan kostet nun ebensoviel wie ein Space Shuttle Start, doch wird dieser vom Militär wegen der öffentlichen Aufmerksamkeit und der mangelnden Verfügbarkeit nicht mehr benutzt. Nachteilig sind auch die extrem langen Vorbereitungszeiten für den Start. Bei der vorletzten Titan 4B wurden 4 Monate genannt. Zum Vergleich: Eine Ariane 4 hat Startvorbereitungszeiten von 30 Tagen, und wenn es schnell gehen soll ist auch ein Start nach 18 Tagen möglich gewesen.
Am 11.4.2002 wurde die letzte Titan 4, und damit die letzte Titan überhaupt an die NASA übergeben. Nach den bisherigen Planungen sollte diese im Frühjahr 2005 starten, der Start wurde dann jedoch auf den Herbst wegen Problemen bei dem Satelliten verschoben. Damit endet die mehr als 40 Jahre alte Geschichte der Titan. Insgesamt werden 39 der 41 georderten Titan 4+4B als Träger eingesetzt, eine bleibt Reserve und die Order der letzten wurde wieder annulliert, da man bei den Orders der Titan auch davon ausging, dass die NASA bis zu 8 Träger einsetzen würde, doch außer Cassini wurde keine Titan 4 genutzt.
Wie bei der Titan 4 wurde das Klassifikationsschema mit den Unterversionen 401...404 eingesetzt:
- Titan 401B: Mit Centaur-G Oberstufe für GEO Orbits.
- Titan-402B: Mit IUS
- Titan-403B: Keine Oberstufe oder in Nutzlast integriert, Vandenberg (LEO)
- Titan-404B: Keine Oberstufe oder in Nutzlast integriert, Vandenberg (LEO)
Die Version 405 (Keine Oberstufe, Start vom Cape aus) wurde nicht bei der Titan 4B genutzt. Die Titan 4B wird 16 mal eingesetzt werden. Der letzte Flug fand am 20.10.2005 statt. Zwei Flüge misslangen wegen Versagen der Oberstufe. Die Nachfolge der Titan 4 für GEO Missionen werden die Delta 4 und Atlas 5 sein. Für LEO Missionen die Heavy Variante der Delta 4. Für 325 der 425 Personen bei Lockheed Martin die bislang exklusiv an der Titan arbeiteten gab es die Entlassungspapiere unmittelbar nach dem vorletzten Start. Die anderen 100 wandern ab ins Atlas Programm.
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Titan 4BNutzlast 22640 kg in einen 185 km Orbit5760 kg in den geostationären Übergangsorbit mit Centaur 2869 kg in den geostationären Orbit mit IUS Erststart: 23.2.1997, letzter Start am 19.10.2005 16 Flüge, 2 Fehlstarts, Zuverlässigkeit 87.5 % Stufe 0: 2 × USRM Stufe 1 (Core 1): Stufe 2 (Core 2) |
Stufe 3: IUS (fest) Gesamtmasse: 14800 kg Länge 5.18 m Unterstufe: Oberstufe: Stufe 3: Centaur G |
Das Ende der Titan
Nach Übernahme von General Dynamics durch Lockheed sieht es
schlecht für die Titan aus. Lockheed Martin hat nun zwei eigene Raketenmodelle, die Atlas und die
Titan. Die Titan schneidet im Vergleich zur Atlas in fast allen Belangen schlecht ab: Sie ist
wesentlich teurer, die Produktion dauert länger, die Atlas V ist durch verschiedene Booster
flexibler.
Mit dem 1997 aufgelegten EELV Programm sollen die Delta und Atlas in ihrer Leistung für GTO Bahnen gesteigert werden, die Atlas auf 8670 kg GTO, das entspricht ca. 4700 kg in den GEO Orbit, bei geringeren Kosten als bei der heutigen Atlas. Damit ist eine Titan nur noch für große LEO Nutzlasten nötig. Eine neuere Delta Version (Delta 4 Heavy) würde aber bis 23.2 t in den LEO Orbit bringen, so dass die Geschichte der Titan nach fast 40 Jahren als Trägerrakete im Jahre 2005 mit dem letzten Flug einer Titan 4B endet.
Das folgende Diagramm gibt die 40 Jährige Geschichte der Titan als Statistik wieder: Anzahl der Flüge pro Modell im Vergleich zu der Erfolgsquote in %. Die Titan war in diesen 40 Jahren ein Träger mit wechselvoller Geschichte: In den 60 er und 70 er Jahren zuverlässiger Träger für Aufklärungssatelliten und große geostationäre Satelliten. Doch mit dem Verlust der hohen Startrate dieser Typen wurde die Rakete immer teurer, was wiederum die Zahl der Nutzlasten senkte. Anders als die Atlas und Delta war die Titan vorwiegend militärischer Träger. Es gab nur 29 Flüge für die NASA (1 Titan 3C, 7 Titan 3E, 1 Titan 4B, 1 Commercial Titan, 7 Titan 2G, 12 Titan 2). Dies entspricht nur 13.8 % der 220 Flüge der Rakete. Noch geringer war das kommerzielle Interesse. Es gab nur 3 kommerzielle Flüge.
Dafür gewann man das DoD als treuen Kunden, der jeden Preis für die Rakete bezahlte. Für den Preis den das DoD nur für die Entwicklung der Titan 4 bezahlt hat, hätte man eine neue Schwerlastrakete wie eine Ariane 5 bauen können, und trotzdem noch 41 Raketen herstellen können. Erst als mit der Delta 4 Heavy eine Rakete mit ähnlich starker LEO Nutzlast und mit der Atlas V eine zweite Trägerrakete mit ähnlicher GEO Nutzlast bereit steht, ließ auch das DoD die Titan 4 fallen.
Die
Vereinigung amerikanischer Wissenschaftler hat den Kostenanstieg untersucht. Er ist vor allem auf
den Rückgang der Startrate zurückzuführen. Als Lockheed Martin den Vertrag der Air Force über die
ersten 13 Titan 4 Raketen unterschrieb sollten diese noch 1.97 Milliarden Dollar kosten, wobei
man von 10 Starts pro Jahr ausging. Die Fabrik für die Titan 4 ist sogar für 20 Raketen pro Jahr
ausgelegt. In der Realität startet die Titan seit 10 Jahren 2-3 mal pro Jahr. Die Folge sind sehr
hohe Fixkosten, denn die Spezialisten, die die Titan bauen kann man ja nicht einfach entlassen
und dann für 4 Monate im Jahr einstellen... Würde die Titan 10 mal pro Jahr starten, so wäre eine
Startpreis von 200 Millionen USD möglich. Die reinen Produktionskosten sollten 1990 bei 100
Millionen für die Titan IV und 50-60 Millionen USD für die Centaur G liegen.
Titan Versionen die nie flogen
Die Titan war lange Zeit die leistungsfähigste Trägerakete die den USA zur Verfügung stand. Zwar gab es die Saturn Serie, doch diese war man-rated und erheblich teurer als eine Titan. Es gab daher nicht wenige Vorschläge, vor allem vom Hersteller der Titan Martin-Marietta, die Titan in der Leistung zu steigern. Diese sollen im folgenden kurz angesprochen werden. Keine der angegebenen Varianten wurde je gebaut.
Titan 3B + Centaur + Algol Booster (Titan 3BAS2)
Von Martin Marietta im Jahre 1965 postulierte Version der Titan für schwere Raumsonden. Die Titan sollte durch 2 Algol Stufen als Startbooster verstärkt werden. Diese hätten es erlaubt die ersten beiden Stufen Core 1+2 zu verlängern auf eine Startmasse von 139.5 bzw. 37.5 t. Als dritte Stufe war eine Centaur vorgesehen. Als optionale vierte Stufe hätte die Burner II Oberstufe eingesetzt werden können. Die Nutzlast dieser Titan wäre bei 6600 kg für einen 185 km Orbit oder bei 1900 kg für eine GTO Transferbahn gelegen. Als mit der Titan 3C eine wesentlich stärkere Rakete entwickelt wurde, wurde diese Version ad acta gelegt.
Titan 3B Centaur / AlgolNutzlast 6600 kg für einen 185 km Orbit1900 kg in eine GTO Transferbahn postuliert 1965 Stufe 0: 2 × Algol: Stufe 1 (Core 1): |
Stufe 2 (Core 2) Vollmasse 37560 kg. Leermasse 2900 kg Spezifischer Impuls 3100 m/s (Vakuum) Schub 445 kN. Brennzeit: 230 sec Durchmesser 3.05 m, Länge 8.60 m Treibstoff: N2O4/Aerozin 50 1 Triebwerk LR-91-11 Stufe 3 (Centaur D) Stufe 4 (Burner 2) Vollmasse 774 kg, Leermasse 116 kg |
Titan 3C mit Boostern aus 7 Segmenten
Als man die Titan 3 baute dachte Martin Marietta auch an eine Version mit Boostern aus 7 anstatt 5 Segmenten. Die Booster wären länger als die Core 1+2 gewesen und hätten der Rakete ein gedrungenes Aussehen gegeben. Die Nutzlast dieser Rakete für LEO Einsätze wäre nur gering höher gewesen (15.8 anstatt 13 t), für GTO Missionen wäre sie aber um 50 % von 3100 auf 4300 kg angestiegen, da man die Transtage um 20 Prozent verlängert hatte. Da es zu diesem Zeitpunkt keine so schweren GTO oder GEO Nutzlasten gab wurde die Rakete nie gebaut.
Titan 3C 7 SegementboosterNutzlast 15800 kg in einen 185 km hohen Orbit4300 kg in einen geostationären Übergangsorbit Studie 1965 Stufe 0: Booster 2 × UA1207 Stufe 1 (Core 1): |
Stufe 2 (Core 2) Vollmasse 29188 kg Leermasse 2653 kg Spezifischer Impuls 3130 m/s (Vakuum) Schub 445 kN Brennzeit: 205 sec Durchmesser 3.05 m Länge 7.9 m Treibstoff: N2O4/Aerozin 50 1 Triebwerk LR-91-11 Stufe 3 (Transtage) |
Titan mit 15 Fuß starker Zentralstufe
Der hohe Startschub von 7 Segment Boostern hätte es erlaubt eine wesentlich schwerere Zentralstufe zu transportieren. Eine Studie von 1965 von Martin Marietta vergrößerte den Durchmesser der Zentralstufe von 10 auf 15 Fuß. (Ein "Fuß" = 30.5 cm). Entsprechend steigt die Treibstoffmenge um rund 225 Prozent an. Die Anzahl der Triebwerke in Core 1+2 wurde verdoppelt, zusätzlich hätte man für GTO Missionen eine Centaur mitführen können.
Diese Titan sollte vor allem aber Man Rated sein. Wie bei der Titan 3C erläutert verfolgte das Militär lange Zeit Pläne für eine eigene militärische Raumfahrt mit dem bemannten Labor MOL und der "Blue Gemini". (So benannt, weil die Farbe der Air Force Blau ist). Martin Marietta erkannte, dass MOL ein recht kleines Labor ist und die 15 Fuß Titan hätte mehr als die doppelte Nutzlast einer Titan 3C transportieren können. Das Militär hatte jedoch schon genügend Probleme mit dem MOL Projekt und daher kam es niemals zu einem Flug einer 15 Fuß Titan. Für diese waren 2 oder 4 Booster als Startverstärkung vorgesehen.
Titan 3 mit 15 Fuß Core (Titan 3L4)Nutzlast:23000 kg in einen 185 km hohen Orbit (4 Booster) 30000 kg in einen 185 km hohen Orbit (2 Booster) 15000 kg in einen GTO (4 Booster) 11000 kg in einen GTO (2 Booster) Studie 1965 Stufe 0: Booster 2/4 × UA1207 Stufe 1 (Core 1): |
Stufe 2 (Core 2) Vollmasse 65600 kg Leermasse 6000 kg Spezifischer Impuls 3130 m/s (Vakuum) Schub 890 kN Brennzeit: 231 sec Durchmesser 4.57 m Länge 7.9 m Treibstoff: N2O4/Aerozin 50 2 Triebwerke LR-91-9 Stufe 3 (Centaur D) |
Titan 3M
Wie schon erwähnt wurde das MOL im Laufe seiner Entwicklung immer schwerer und sprengte schließlich die maximale Nutzlastkapazität einer Titan 3C von etwa 12-13 t. Martin Marietta schlug dem DoD eine Mischung aus der Titan 34B und der Titan 3C mit 7 Segmentboostern vor. Man hätte wie bei der Titan 34B die erste und zweite Stufe verlängert und die Booster um 2 Segmente vergrößert. Dieses Konzept, die Titan 3M sollte ab 1970 das MOL Labor mit einer Gemini Kapsel starten und später überschwere Aufklärungssatelliten. Als MOL 1969 eingestellt wurde, verschwand dieses Konzept wieder in der Schublade um als Titan 34 (Verlängerte Core Stufen) und Titan 4 (7 Segment Booster) mit modernisierten Komponenten neu aufgelegt zu werden.
Titan 3MNutzlast 17000 kg in einen 185 km OrbitStudie Martin-Marietta 1968 Stufe 0: Booster 2 × UA1207 Stufe 1 (Core 1): |
Stufe 2 (Core 2) Stufe 3 (Transtage) |
SDI Titan
In den 80 er Jahren glaubte der US Präsident Ronald Reagan mit einem Programm namens SDI (Space Defence Initiative, nach einer Äußerung eines Senators bei der Vorstellung "Das ist so utopisch wie Star-Wars" nur noch "Star Wars Programm" genannt) Amerika schützen zu können. Dazu wären im Weltall und auf der Erde Waffen stationiert worden die russische Interkontinentalraketen vor dem Einschlag zerstören könnten. Da im Ernstfall über 10000 Sprengköpfe Kurs auf die USA genommen hätten kann man sich vorstellen was man so an Waffen im Weltall stationieren musste.
Für die benötigten Nutzlasten waren alle verfügbaren Träger inklusive des Space Shuttles zu klein und so gab es Vorschläge für neue Trägersysteme. Unter diesen war auch eine Titan mit 5 Boostern von je 7 Segmenten, 15 Fuß Durchmesser und 5 Triebwerken des Typs LR-87 in der ersten und einem LR-87 in der zweiten Stufe. Die Startmasse der Rakete hätte bei 2100 t gelegen und die Nutzlast in einen niedrigen Erdorbit bei 45 t. Der Startpreis wurde damals auf 400-500 Millionen USD geschätzt.
Bevor diese Idee umgesetzt wurde brach die Sowjetunion zusammen und damit war auch das SDI Programm überflüssig geworden. Es gab ein Mockup der ersten Stufe, die für die 15 Fuß Titan gebaut wurde. Dieses wurde aufpoliert und in einer Fernsehsendung zusammen mit einem Modell der Laserwaffen (24 m Länge und 4.57 Durchmesser) bei einer Rede von Reagan gezeigt. Anders als das abgebildete Mockup hätte die spätere Version 5 Triebwerke in der ersten Stufe gehabt. Die Rakete ist auch als Barbarian MM bekannt.
SDI TitanNutzlast:45400 kg in einen 300 km hohen Orbit Studie 1986 Startmasse 2100000 kg Startschub 32000 kN |
Stufe 0: Booster 5 × UA1207 Stufe 1 (Core 1): |
Stufe 2 (Core 2) Vollmasse 80000 kg Leermasse 6000 kg Spezifischer Impuls 2962 m/s (Vakuum) Schub 1170 kN Brennzeit: 175 sec Durchmesser 4.57 m Länge 7.9 m Treibstoff: N2O4/Aerozin 50 2 Triebwerke LR87-11 |
© des Textes: Bernd Leitenberger. Jede Veröffentlichung dieses Textes im Ganzen oder in Auszügen darf nur mit Zustimmung des Urhebers erfolgen.
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