Введение

Одноразовая система запуска, используемая ВВС США, представляла собой семейство тяжелых ракет-носителей, разработанных компанией Martin Marietta и эксплуатировавшихся ВВС США с 1989 по 2005 год. Запуски осуществлялись с авиабазы Кейп-Канаверал во Флориде и авиабазы Ванденберг в Калифорнии. Titan IV была последней из серии ракет Titan, первоначально разработанных компанией Glenn L. Martin Company в 1958 году. Она была выведена из эксплуатации в 2005 году из-за высокой стоимости эксплуатации и опасений, связанных с токсичными гиперголическими компонентами топлива, и заменена ракетами-носителями Atlas V и Delta IV в рамках программы EELV. Последний запуск (B 30) с мыса Канаверал состоялся 29 апреля 2005 года, а последний запуск с авиабазы Ванденберг – 19 октября 2005 года. Lockheed Martin Space Systems строила ракеты Titan IV недалеко от Денвера, штат Колорадо, по контракту с правительством США.

Титан IV-B

Titan IV B эволюционировал от семейства Titan III и был схож с Titan 34D. В то время как семейство ракет-носителей демонстрировало исключительно высокую надежность в течение первых двух десятилетий, ситуация изменилась в 1980-х годах: в 1985 году была потеряна ракета Titan 34D, а в 1986 году произошел катастрофический взрыв другой ракеты из-за отказа твердотопливного ракетного двигателя (SRM). В связи с этим, ракета-носитель Titan IV B должна была использовать новые твердотопливные ракетные двигатели с композитным корпусом. Однако из-за проблем при разработке, первые несколько запусков Titan IV B были осуществлены с использованием старых твердотопливных ракетных двигателей UA1207.

Испытательный стенд для модернизации твердотельных ракетных двигателей

В 1988–89 годах компания R. M. Parsons Company спроектировала и построила полномасштабную стальную башню и дефлекторное устройство, которое использовалось для испытаний модернизированного твердотопливного ракетного двигателя Titan IV (SRMU). Был смоделирован запуск и воздействие тяги SRMU на ракету-носитель Titan IV. Для оценки величины тяги SRMU был соединен со стальной башней через системы измерения нагрузки и запущен в стационарном положении. Это было первое полномасштабное испытание, проведенное для имитации влияния SRMU на ракету-носитель Titan IV.

Предлагаемые резервуары из алюминия и лития

В начале 1980-х годов компания General Dynamics разработала план по сборке лунного посадочного аппарата на орбите под названием Early Lunar Access. Космический челнок должен был вывести лунный посадочный модуль на орбиту, после чего ракета Titan IV с модифицированной ступенью Centaur G Prime должна была осуществить сближение и стыковку. Реализация плана требовала модернизации космического челнока и ракеты Titan IV с использованием более легких топливных баков из алюминиево-литиевого сплава. План так и не был реализован, однако в 1990-х годах внешний топливный бак челнока был переоборудован в бак из алюминиево-литиевого сплава для сближения с высокоэллиптической орбитой российской космической станции "Мир".

Идентификация типа

В IV A (40nA) использовались ускорители со стальными корпусами, в IV B (40nB) использовались ускорители с композитными корпусами (SRMU). Тип 401 использовал третью ступень Centaur, тип 402 – третью ступень IUS. Другие три типа (без третьей ступени) – 403, 404 и 405: тип 403 не имел верхней ступени и предназначался для вывода менее тяжелых полезных нагрузок на более высокие орбиты с космодрома Ванденберг. Тип 404 не имел верхней ступени и предназначался для вывода более тяжелых полезных нагрузок на низкие орбиты с космодрома Ванденберг. Ракета должна была нести только три военных полезных груза в связке со ступенями Centaur и стартовать исключительно с площадки LC-41 на мысе Канаверал. Однако авария шаттла "Челленджер" в 1986 году привела к возросшей зависимости от одноразовых ракет-носителей, и программа "Титан IV" была значительно расширена. На момент запуска "Титан IV" был крупнейшим и самым мощным одноразовым ракетным аппаратом, используемым ВВС США. После аварии "Челленджера" были добавлены модификации "Титан IV" с инерциальной верхней ступенью (IUS) или без нее, увеличено количество запусков и переоборудована площадка LC-40 на мысе Канаверал для запусков "Титан IV". К 1991 году было запланировано почти сорок запусков "Титан IV", и был внедрен новый, улучшенный корпус твердотопливного ракетного двигателя (SRM) из легких композитных материалов.

Стоимость программы

В 1990 году в отчете о выборочных закупках Titan IV была приведена оценка общей стоимости приобретения 65 ракет-носителей Titan IV в течение 16 лет в размере 18,3 миллиарда долларов США (с учетом инфляции – миллиард долларов США в ).

Запуск Кассини-Хьюигенса

В октябре 1997 года ракета "Титан IV B" запустила "Кассини–Гюйгенс" – пару аппаратов, отправленных к Сатурну. Это был единственный случай использования ракеты "Титан IV" для запуска, не связанного с Министерством обороны. "Гюйгенс" совершил посадку на Титан 14 января 2005 года. "Кассини" оставался на орбите вокруг Сатурна. Миссия "Кассини" завершилась 15 сентября 2017 года, когда космический аппарат был направлен в атмосферу Сатурна для сгорания.

Выход на пенсию

В то время как Титан IV был улучшением по сравнению с шаттлом, он оставался дорогим и ненадежным. К 1990-м годам также усилились опасения по поводу безопасности, связанной с его токсичными компонентами топлива. Программа Evolved Expendable Launch Vehicle (EELV) привела к разработке ракет-носителей Atlas V, Delta IV и Delta IV Heavy, которые заменили Титан IV и ряд других устаревших ракетно-космических систем. Новые ракеты EELV отказались от использования гиперголических компонентов топлива, снизили затраты и оказались гораздо более универсальными, чем предыдущие поколения ракет-носителей.

Оставшиеся примеры

В 2014 году Национальный музей ВВС США в Дейтоне, штат Огайо, начал проект по восстановлению ракеты Titan IV B. Эта работа увенчалась успехом, и экспозиция открылась 8 июня 2016 года. Другие сохранившиеся компоненты Titan IV находятся в Музее авиации и космоса "Крылья над Скалистыми горами" в Денвере, штат Колорадо, где представлены два двигателя первой ступени Titan, один двигатель второй ступени Titan и межступенчатый обтекатель на открытом воздухе, а также в Музее авиации и космоса Evergreen в Макминвилле, штат Орегон, где находятся основные ступени и части твердотопливного ракетного двигателя.

История запуска

Дата / Время (UTC) Место запуска S/N Тип полезной нагрузки Результат Примечания 14 июня 1989 13:18 CCAFS LC 41 K 1 402A / IUS USA 39 (DSP 14) Прогар сопла двигателя оставил незначительный запас прочности. 8 июня 1990 05:21 CCAFS LC 41 K 4 405A USA 60 (NOSS) USA 61 (NOSS) USA 62 (NOSS) USA 59 Диспенсер для запуска спутников (SLDCOM) 13 ноября 1990 00:37 CCAFS LC 41 K 6 402A / IUS USA 65 (DSP 15) 8 марта 1991 12:03 VAFB LC 4E K 5 403A USA 69 (Lacrosse) 8 ноября 1991 07:07 VAFB LC 4E K 8 403A USA 74 (NOSS) USA 76 (NOSS) USA 77 (NOSS) USA 72 SLDCOM 28 ноября 1992 21:34 VAFB LC 4E K 3 404A USA 86 (KH 11) 2 августа 1993 19:59 VAFB LC 4E K 11 403A NOSS x3 SLDCOM Твердотопливный ускоритель взорвался на T+101 секунде из-за повреждений, полученных при наземном обслуживании. 7 февраля 1994 21:47 CCAFS LC 40 K 10 401A / Centaur USA 99 (Milstar 1) 3 мая 1994 15:55 CCAFS LC 41 K 7 401A / Centaur USA 103 (Trumpet) 27 августа 1994 08:58 CCAFS LC 41 K 9 401A / Centaur USA 105 (Mercury) 22 декабря 1994 22:19 CCAFS LC 40 K 14 402A / IUS USA 107 (DSP 17) 14 мая 1995 13:45 CCAFS LC 40 K 23 401A / Centaur USA 110 (Orion) 10 июля 1995 12:38 CCAFS LC 41 K 19 401A / Centaur USA 112 (Trumpet) 6 ноября 1995 05:15 CCAFS LC 40 K 21 401A / Centaur USA 115 (Milstar 2) 5 декабря 1995 21:18 VAFB LC 4E K 15 404A USA 116 (KH 11) 24 апреля 1996 23:37 CCAFS LC 41 K 16 401A / Centaur USA 118 (Mercury) 12 мая 1996 21:32 VAFB LC 4E K 22 403A USA 120 (NOSS) USA 121 (NOSS) USA 122 (NOSS) USA 119 (SLDCOM) USA 123 Спутник физики "Tethers in Space" (TiPS) USA 124 (TiPS) 3 июля 1996 00:30 CCAFS LC 40 K 2 405A USA 125 (SDS) 20 декабря 1996 18:04 VAFB LC 4E K 13 404A USA 129 (KH 11) NROL 2 23 февраля 1997 20:20 CCAFS LC 40 B 24 402B / IUS USA 130 (DSP 18) 15 октября 1997 08:43 CCAFS LC 40 B 33 401B / Centaur CassiniHuygens 24 октября 1997 02:32 VAFB LC 4E A 18 403A USA 133 (Lacrosse) NROL 3 8 ноября 1997 02:05 CCAFS LC 41 A 17 401A / Centaur USA 136 (Trumpet) NROL 4 9 мая 1998 01:38 CCAFS LC 40 B 25 401B / Centaur USA 139 (Orion) NROL 6 12 августа 1998 11:30 CCAFS LC 41 A 20 401A / Centaur NROL 7 (Mercury) Короткое замыкание в системе управления на T+40 секунде из-за изношенного провода, аппарат потерял управление и был уничтожен службой безопасности полигона. 9 апреля 1999 17:01 CCAFS LC 41 B 27 402B / IUS USA 142 (DSP 19) Космический аппарат не отделился от ступени IUS. 30 апреля 1999 16:30 CCAFS LC 40 B 32 401B / Centaur USA 143 (Milstar 3) Ошибка в базе данных программного обеспечения Centaur привела к потере контроля над ориентацией, включение двигателей выполнено некорректно. Спутник выведен на бесполезную орбиту. 22 мая 1999 09:36 VAFB LC 4E B 12 404B USA 144 (Misty) NROL 8 8 мая 2000 16:01 CCAFS LC 40 B 29 402B / IUS USA 149 (DSP 20) 17 августа 2000 23:45 VAFB LC 4E B 28 403B USA 152 (Lacrosse) NROL 11 27 февраля 2001 21:20 CCAFS LC 40 B 41 401B / Centaur USA 157 (Milstar 4) 6 августа 2001 07:28 CCAFS LC 40 B 31 402B / IUS USA 159 (DSP 21) 5 октября 2001 21:21 VAFB LC 4E B 34 404B USA 161 (KH 11) NROL 14 16 января 2002 00:30 CCAFS LC 40 B 38 401B / Centaur USA 164 (Milstar 5) 8 апреля 2003 13:43 CCAFS LC 40 B 35 401B / Centaur USA 169 (Milstar 6) 9 сентября 2003 04:29 CCAFS LC 40 B 36 401B / Centaur USA 171 (Orion) NROL 19 14 февраля 2004 18:50 CCAFS LC 40 B 39 402B / IUS USA 176 (DSP 22) 30 апреля 2005 00:50 CCAFS LC 40 B 30 405B USA 182 (Lacrosse) NROL 16 19 октября 2005 18:05 VAFB LC 4E B 26 404B USA 186 (KH 11) NROL 20

Неудача запуска

"Титан IV" потерпел четыре катастрофических аварии при запуске.

Взрыв в 1993 году

2 августа 1993 года Titan IV K 11 стартовал с SLC 4E, неся спутник NOSS SIGNIT. Необычно для запусков Министерства обороны, ВВС пригласили гражданских журналистов освещать запуск, который обернулся более громкой историей, чем планировалось, когда первая ступень взорвалась через 101 секунду после старта. Расследование показало, что один из двух твердотопливных ускорителей (SRM) прогорел насквозь, что привело к уничтожению ракеты аналогично аварии 34D 9. В ходе расследования было установлено, что причиной аварии стал некачественный ремонт. После аварии Titan 34D 9 были приняты масштабные меры для обеспечения надлежащего состояния SRM, включая рентгеновский контроль моторных сегментов во время предстартовых проверок. SRM, установленные на K 11, изначально были отправлены на мыс Канаверал, где рентгеновские снимки выявили аномалии в составе твердого топлива одного из сегментов. Дефектный участок был удален клиновидным вырезом в топливном блоке. Однако к этому времени большинство квалифицированных специалистов ЦДЦК (CSD) покинули программу, и поэтому ремонтная бригада не знала правильной процедуры. После замены они не герметизировали место выреза в топливном блоке. Послеремонтные рентгеновские снимки были достаточны для того, чтобы специалисты мыса Канаверал признали SRM непригодными для полета, но ускорители все же были отправлены в Ванденберг и одобрены к использованию. В результате произошла почти точная копия аварии 34D 9: между топливом и корпусом SRM образовался зазор, и во время запуска снова произошел прогар.

1998 IV-A сбой в электроснабжении

В 1998 году произошла авария ракеты-носителя "Титан К-17" с разведывательным спутником ВМС "ELINT Mercury" с мыса Канаверал примерно через 40 секунд после старта. K 17 был несколько лет в эксплуатации и последней ракетой Titan IV A, которая была запущена. Послеаварийное расследование показало, что у ракеты-носителя были десятки поврежденных или перетертых проводов, и ее не следовало запускать в таком состоянии, однако ВВС оказывали сильное давление на стартовые группы, чтобы те уложились в сроки программы. Фюзеляж "Титана" был заполнен многочисленными острыми металлическими выступами, из-за чего установка, регулировка или снятие проводки без повреждений были практически невозможны. Контроль качества на заводе Lockheed в Денвере, где осуществлялась сборка ракет "Титан", был описан как "ужасный". Непосредственной причиной аварии стало короткое замыкание, вызвавшее кратковременное отключение питания бортового компьютера на 39-й секунде полета. После восстановления питания компьютер отправил ошибочную команду на тангаж вниз и рыскание вправо. На 40-й секунде "Титан" двигался почти со сверхзвуковой скоростью и не мог выполнить этот маневр без структурных повреждений. Резкий тангаж вниз и возникшие аэродинамические перегрузки привели к отделению одного из твердотопливных ускорителей (SRM). Автоматически сработала система ISDS (Inadvertent Separation Destruct System), разрушив SRM и увлекая за собой остальную часть ракеты-носителя. На 45-й секунде офицер безопасности полетов отдал команду на самоликвидацию, чтобы убедиться в разрушении всех крупных обломков ракеты. Была развернута масштабная операция по поиску и извлечению обломков, как для установления причины аварии, так и для сбора фрагментов с секретного спутника. Все обломки "Титана" упали в океан на расстоянии от трех до пяти морских миль от места старта, и не менее 30% ракеты-носителя было извлечено со дна моря. Обломки продолжали выбрасываться на берег в течение нескольких дней, а спасательная операция продолжалась до 15 октября. ВВС настаивали на программе "запуск по требованию" для полезных нагрузок Министерства обороны, что было практически нереализуемо, особенно учитывая длительное время подготовки и предстартовой обработки, необходимое для запуска Titan IV (не менее 60 дней). Незадолго до выхода в отставку в 1994 году генерал Чак Хорнер назвал программу "Титан" "кошмаром". График на 1998-1999 годы предусматривал четыре запуска менее чем за 12 месяцев. Первым из них был запуск "Титана К-25", который успешно вывел на орбиту разведывательный спутник Orion SIGNIT 9 мая 1998 года. Вторым стал провал K 17, а третьим – провал K 32.

Неудача отделения

После задержки, вызванной расследованием предыдущего отказа, запуск K 32 9 апреля 1999 года вывел на орбиту спутник раннего предупреждения DSP. Вторая ступень IUS не отделилась, в результате чего полезная нагрузка оказалась на бесполезной орбите. Расследование этого отказа показало, что жгуты проводов в IUS были слишком плотно обмотаны изолентой, из-за чего штекер не смог разъединиться должным образом и помешал разделению двух ступеней IUS.

Ошибка программирования

Четвертый запуск, K 26, состоялся 30 апреля 1999 года и вывел на орбиту спутник связи Milstar. Во время участка свободного полёта разгонного блока Centaur двигатели управления креном работали в разомкнутом контуре до полного расхода топлива системы RCS, что привело к быстрому вращению верхней ступени и полезной нагрузки. При повторном запуске Centaur потерял управление и вывел полезную нагрузку на бесполезную орбиту. Причиной аварии оказалась ошибка в программе, содержащейся в бортовом компьютере навигации. Эта ошибка привела к игнорированию данных гироскопов, определяющих скорость вращения, бортовым компьютером.