Титан IV — семейство тяжелых космических ракет-носителей, разработанных Мартином Мариеттой и эксплуатировавшихся ВВС США с 1989 по 2005 год. [4] Запуски проводились со станции ВВС на мысе Канаверал , Флорида [5] и ВВС Ванденберг. База , Калифорния. [6]
Титан IV был последней ракетой семейства Титан , первоначально разработанной компанией Glenn L. Martin в 1958 году. Она была снята с вооружения в 2005 году из-за высокой стоимости эксплуатации и опасений по поводу токсичного гиперголического топлива и заменена на Атлас. Ракеты-носители V и Delta IV по программе EELV . Последний запуск (B-30) с мыса Канаверал произошел 29 апреля 2005 г., а последний запуск с авиабазы Ванденберг произошел 19 октября 2005 г. [7] Lockheed Martin Space Systems построила Titan IV недалеко от Денвера, штат Колорадо, по контракту с Правительство США . [1]
Два автомобиля Titan IV в настоящее время выставлены в Национальном музее ВВС США в Дейтоне, штат Огайо, и в Музее авиации и космонавтики «Эвергрин» в Макминнвилле, штат Орегон .
Титан IV был разработан для обеспечения гарантированной возможности запуска полезной нагрузки класса «Спейс Шаттл» для ВВС. «Титан IV» мог быть запущен без разгонного блока , инерционного разгонного блока (IUS) или разгонного блока «Кентавр» .
Титан IV состоял из двух больших твердотопливных ракетных ускорителей и двухступенчатой жидкостной активной зоны. В двух хранимых ступенях активной зоны с жидким топливом использовалось топливо Aerozine 50 и окислитель тетроксид азота . Эти топлива являются гиперголическими (воспламеняются при контакте) и представляют собой жидкости при комнатной температуре, поэтому изоляция резервуара не требуется. Это позволяло хранить пусковую установку в готовом состоянии в течение длительного времени, однако оба топлива чрезвычайно токсичны.
Titan IV мог быть запущен с любого берега: SLC-40 или 41 со станции ВВС на мысе Канаверал недалеко от Какао-Бич, штат Флорида, и с SLC-4E на стартовых площадках базы ВВС Ванденберг в 55 милях к северо-западу от Санта-Барбары, штат Калифорния. Запуски на полярные орбиты происходили из Ванденберга, большинство других запусков происходило с мыса Канаверал.
Титан IV-A летал с твердотопливными ракетными двигателями UA1207 (SRM) в стальном корпусе производства Chemical Systems Division. [8] [9] [10]
Titan IV-B произошел от семейства Titan III и был похож на Titan 34D.
Хотя семейство ракет-носителей имело чрезвычайно хорошие показатели надежности в первые два десятилетия своего существования, ситуация изменилась в 1980-х годах с потерей Титана 34D в 1985 году, за которой последовал катастрофический взрыв еще одного в 1986 году из-за отказа SRM . В связи с этим на машине Titan IV-B предполагалось использовать новые модернизированные твердотопливные ракетные двигатели с композитным корпусом. [11] Из-за проблем с разработкой первые несколько запусков Titan IV-B выполнялись с использованием SRM UA1207 старого образца.
В 1988–89 годах компания RM Parsons спроектировала и построила полномасштабную стальную башню и дефлекторную установку, которая использовалась для испытаний модернизации твердотопливного ракетного двигателя Titan IV (SRMU). [13] Моделировались пуск и воздействие силы тяги СРМУ на корабль «Титан IV». Чтобы оценить величину силы тяги, SRMU подключили к стальной башне через системы измерения нагрузки и запустили на месте. Это было первое полномасштабное испытание, проведенное для моделирования воздействия SRMU на корабль Titan IV. [14]
В начале 1980-х годов компания General Dynamics разработала план сборки на орбите лунного космического корабля под названием Early Lunar Access . Космический шаттл поднимет на орбиту лунный посадочный модуль, а затем запустит ракету Титан IV с модифицированной ступенью «Кентавр G-Прайм» для встречи и стыковки. План требовал модернизации космических кораблей «Шаттл» и «Титан IV» для использования более легких топливных баков из алюминиево-литиевого сплава . [15] План так и не был реализован, но в 1990-х годах внешний бак шаттла был переоборудован в алюминиево-литиевые баки для сближения с сильно наклоненной орбитой российской космической станции «Мир ». [16]
В IV A (40nA) использовались усилители со стальным корпусом, в IV B (40nB) использовались усилители с композитным корпусом (SRMU).
Тип 401 использовал 3-ю ступень «Кентавр», тип 402 использовал 3-ю ступень IUS. Остальные 3 типа (без 3-й ступени) были 403, 404 и 405:
Семейство ракет «Титан» было создано в октябре 1955 года, когда ВВС заключили с компанией Glenn L. Martin Company (позже Martin-Marietta , ныне часть Lockheed Martin ) контракт на создание межконтинентальной баллистической ракеты ( SM-68 ). Получившаяся в результате «Титан I» стала первой в стране двухступенчатой межконтинентальной баллистической ракетой и дополнила межконтинентальную баллистическую ракету «Атлас» в качестве второй подземной межконтинентальной баллистической ракеты шахтного базирования вертикального хранения. Обе ступени «Титана I» использовали в качестве топлива жидкий кислород и РП-1 .
Последующая версия семейства Титанов, Титан II , представляла собой двухступенчатую эволюцию Титана I, но была гораздо более мощной и использовала другое топливо. Обозначенная как LGM-25C, Titan II была самой крупной ракетой, разработанной для ВВС США в то время. Титан II имел недавно разработанные двигатели, в которых в качестве топлива и окислителя использовалась аэрозин 50 и тетраоксид азота в самовоспламеняющейся гиперголической комбинации топлива, что позволяло хранить Титан II под землей, готовый к запуску. Титан II был первым кораблем Титан, который использовался в качестве космической ракеты-носителя.
Разработка космического запуска только Титана III началась в 1964 году, в результате чего появился Титан IIIA, за которым в конечном итоге последовали Титан IV-A и IV-B.
К середине 1980-х годов правительство Соединенных Штатов забеспокоилось, что «Спейс Шаттл», предназначенный для запуска всей американской полезной нагрузки и замены всех беспилотных ракет, не будет достаточно надежным для военных и секретных миссий. В 1984 году заместитель министра ВВС и директор Национального разведывательного управления (NRO) Пит Олдридж решил приобрести дополнительные одноразовые ракеты-носители (CELV) для десяти полезных нагрузок NRO; название произошло от ожидания правительства, что ракеты «дополнят» шаттл. Позже переименованная в Титан IV, [18] ракета будет нести только три военных груза [19] в паре со ступенями «Кентавр» и летать исключительно с LC-41 на мысе Канаверал. Однако авария «Челленджера» в 1986 году вызвала новую зависимость от одноразовых систем запуска , при этом программа «Титан IV» значительно расширилась. На момент своего появления Титан IV был самой крупной и наиболее мощной одноразовой ракетой-носителем , используемой ВВС США. [20]
В программу после «Челленджера» были добавлены версии Titan IV с инерционным разгонным блоком (IUS) или без верхних ступеней, увеличено количество полетов и переоборудован LC-40 на мысе для запусков Titan IV. По состоянию на 1991 год было запланировано почти сорок запусков Титана IV и был представлен новый, улучшенный корпус SRM ( твердотопливный ракетный двигатель ) с использованием легких композитных материалов.
В 1990 году в отчете о выбранных приобретениях Titan IV общая стоимость приобретения 65 автомобилей Titan IV в течение 16 лет оценивалась в 18,3 миллиарда долларов США (41 миллиард долларов США с поправкой на инфляцию в 2024 году). [21]
В октябре 1997 года ракета «Титан IV-B» запустила «Кассини-Гюйгенс» , пару зондов, отправленных к Сатурну . Это был единственный случай использования Титана IV для запуска, не связанного с Министерством обороны. «Гюйгенс» приземлился на Титане 14 января 2005 года. «Кассини» остался на орбите Сатурна. Миссия Кассини завершилась 15 сентября 2017 года, когда космический корабль был отправлен в атмосферу Сатурна, чтобы сгореть.
Титан IV был усовершенствованным по сравнению с шаттлом, но был дорогим и ненадежным. [18] К 1990-м годам также росли опасения по поводу безопасности токсичного топлива. Программа Evolved Expendable Launch Vehicle (EELV) привела к разработке ракет-носителей Atlas V , Delta IV и Delta IV Heavy , которые заменили Titan IV и ряд других устаревших систем запуска. Новые EELV исключили использование гиперголического топлива, снизили затраты и были гораздо более универсальными, чем устаревшие машины.
В 2014 году Национальный музей ВВС США в Дейтоне, штат Огайо , начал проект по восстановлению ракеты Titan IV-B. Эта попытка увенчалась успехом : выставка открылась 8 июня 2016 года . 2 двигателя и межкаскадная «юбка» на открытом дисплее; [23] и в Музее авиации и космонавтики «Эвергрин» в Макминвилле, штат Орегон, включая основные ступени и части сборки твердотопливного ракетного двигателя. [24]
Титан IV потерпел четыре катастрофических неудачных запуска.
.jpg/1280px-Titan_IVA_K-11_failure_(August_1993).jpg)
2 августа 1993 года с SLC-4E поднялся Титан IV К-11 со спутником NOSS SIGNIT. Что необычно для запусков Министерства обороны, ВВС пригласили гражданскую прессу освещать запуск, который стал более интересным, чем предполагалось, когда ракета-носитель взорвалась через 101 секунду после старта. Расследование показало, что один из двух SRM сгорел, что привело к разрушению машины аналогично предыдущему отказу 34D-9. Расследование установило, что причиной аварии стал ненадлежащий ремонт. [25]
После Титана 34Д-9 были приняты масштабные меры по обеспечению надлежащего рабочего состояния СРМ, включая рентгенографию сегментов двигателя во время предстартовых проверок. РРМ, поступившие на К-11, изначально были отправлены на мыс Канаверал, где рентгеновские снимки выявили аномалии в твердотопливной смеси в одном сегменте. Дефектный участок удалили путем кругового разреза в метательном блоке. Однако к этому моменту большая часть квалифицированного персонала CSD покинула программу, и поэтому ремонтная бригада не знала правильной процедуры. После замены не заклеили место пореза в топливном блоке. Рентгеновских снимков после ремонта хватило персоналу CC, чтобы отстранить SRM от полета, но затем SRM были отправлены в Ванденберг и все равно одобрены. Результатом стало почти повторение 34D-9; Между топливом и корпусом РРМ остался зазор, и при запуске произошел еще один прожог.
В 1998 году произошел сбой Титана К-17 со спутником ВМФ ELINT «Меркурий» с мыса Канаверал примерно через 40 секунд после начала полета. К-17 было несколько лет, и это был последний запущенный Титан IV-А. Расследование после аварии показало, что у ракеты-носителя были десятки поврежденных или перетертых проводов, и ее ни в коем случае нельзя было запускать в таком рабочем состоянии, но ВВС оказали огромное давление на стартовые экипажи, чтобы они уложились в сроки программы. Фюзеляж Титана был заполнен многочисленными острыми металлическими выступами, из-за которых было практически невозможно установить, отрегулировать или снять проводку без ее повреждения. Контроль качества на заводе Lockheed в Денвере, где собирались автомобили Titan, был назван «ужасным».
Непосредственной причиной отказа стало короткое замыкание, вызвавшее кратковременное отключение питания компьютера наведения через Т+39 секунд. После того, как питание было восстановлено, компьютер послал ложный сигнал о понижении и рыскании по правильной команде. В момент Т+40 секунд Титан двигался со сверхзвуковой скоростью и не смог справиться с этим действием, не потерпев структурного разрушения. Внезапный наклон вниз и возникшая в результате этого аэродинамическая нагрузка привели к отделению одного из SRM. Система ISDS (система непреднамеренного разделения и разрушения) сработала автоматически, разорвав SRM и унеся с собой остальную часть ракеты-носителя. В Т+45 секунд офицер по безопасности полигона послал команду на уничтожение, чтобы убедиться, что все оставшиеся крупные части ракеты-носителя были разбиты на части. [26]
Были начаты масштабные восстановительные работы, направленные как на диагностику причины аварии, так и на сбор обломков засекреченного спутника. Все обломки Титана упали в море, на расстоянии трех-пяти миль вниз, и по крайней мере 30% ракеты-носителя было поднято со дна моря. Обломки продолжали выбрасывать на берег в течение нескольких дней, а спасательная операция продолжалась до 15 октября.
Военно-воздушные силы настаивали на программе «запуска по требованию» полезных нагрузок Министерства обороны США, чего было практически невозможно осуществить, особенно с учетом длительного времени подготовки и обработки, необходимого для запуска Титана IV (не менее 60 дней). Незадолго до выхода на пенсию в 1994 году генерал Чак Хорнер назвал программу «Титан» «кошмаром». График на 1998-99 годы предусматривал четыре запуска менее чем за 12 месяцев. Первым из них был Титан К-25, который успешно вышел на орбиту спутника Орион SIGNIT 9 мая 1998 года. Вторым был отказ К-17, а третьим - отказ К-32.
После задержки, вызванной расследованием предыдущей аварии, 9 апреля 1999 года при запуске К-32 был установлен спутник раннего предупреждения DSP . Вторая ступень IUS не смогла отделиться, в результате чего полезная нагрузка осталась на бесполезной орбите. Расследование этой неисправности показало, что жгуты проводов в ВМС были слишком туго обмотаны изоляционной лентой, так что вилка не могла правильно отсоединиться и препятствовала разделению двух ступеней ВМС.
Четвертым запуском был К-26 30 апреля 1999 года со спутником связи Milstar . Во время полета по инерции «Кентавра» двигатели управления по крену работали в разомкнутом контуре до тех пор, пока топливо RCS не было исчерпано, в результате чего верхняя ступень и полезная нагрузка начали быстро вращаться. При перезапуске «Кентавр» вышел из-под контроля и оставил свою полезную нагрузку на бесполезной орбите. Было обнаружено, что этот сбой является результатом неправильно запрограммированного уравнения в компьютере наведения. Из-за ошибки бортовой компьютер игнорировал данные гироскопа о скорости крена. [27]
A_Centaur_-_ELINT-Payload.jpg/1280px-Titan-4(01)A_Centaur_-_ELINT-Payload.jpg)
{{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )