Plantilla:Infobox rocket/StagePlantilla:Infobox rocket/StagePlantilla:Infobox rocket/StagePlantilla:Infobox rocket/StagePlantilla:Infobox rocket/Stage

El Titan IV va ser una família de vehicles de llançament pesant que va desenvolupar Martin Marietta i va ser operat per les Forces aèries dels Estats Units del 1989 al 2005.[2] Els llançaments van ser efectuats des de la Estació de la Força Aèria de Cap Canaveral, i la Base de la Força Aèria de Vandenberg[3][4]

Titan IV
Titan4B on Launch Complex 40.jpg
Un Titan IV-B portant la sonda Cassini-Huygens abans d'enllairar-se, 12 d'octubre de 1997 (NASA).
Funció Vehicle de llançament pesant
Fabricant Lockheed Martin
País d'origen Estats Units
Cost de llançament (2022) $432 millions (USD)
Mides
Alçada 50-62 m (164-207 ft)
Diàmetre 3.05 m (10 ft)
Massa 943,050 kg (2,079,060 lb)
Trams 3-5
Capacitat
Càrrega útil en
LEO
21,680 kg (47,790 lb)
Càrrega útil en
OP
17,600 kg (38,800 lb)
Càrrega útil en
GSO
5,760 kg (12,690 lb)
Càrrega útil en
HCO
5,660 kg (12,470 lb)
Coets relacionats
Família Titan
Comparable Atlas V, Delta IV Heavy, Falcon 9
Història de llançaments
Estat Retirat del servei
Llocs de llançament SLC-40/41, Cap Canaveral
SLC-4E, Vandenberg AFB
Llançaments totals 39[1]
(IV-A: 22, IV-B: 17)
Reeixits 35
(IV-A: 20, IV-B: 15)
Fracassos 4 (IV-A: 2, IV-B: 2)
Vol inaugural IV-A: 14 June 1989
IV-B: 23 February 1997
Últim vol IV-A: 12 August 1998
IV-B: 19 October 2005
Càrregues importants Lacrosse
DSP
Milstar
Cassini-Huygens

El Titan IV va ser l'últim de la família de coets Titan, desenvolupat originalment per la companyia Glenn L. Martin el 1958. Es va retirar el 2005 a causa del seu alt cost d’operació i preocupacions pels seus combustibles tòxics, i es va substituir pels vehicles de llançament Atlas V i Delta IV sota el programa EELV. El llançament final (B-30) des de Cap Canaveral es va produir el 29 d'abril de 2005, i el llançament final des de Vandenberg es va produir el 19 d'octubre de 2005. Lockheed Martin Space Systems va construir els Titan IV a prop de Denver, Colorado, sota contracte amb el govern dels Estats Units.

Dos Titan IV són actualment exposats al Museu Nacional de la Força d'Aire dels Estats Units dins Dayton, Ohio i el Evergreen Aviation and Space Museum a McMinnville, Oregon.

Identificació dels tipusModifica

El IV A (40nA) feia servir revestiments d'acer als coets auxiliars de combustible sòlid, el IV B (40nB) feia servir un revestiment de materials compostos (el SRMU).

El tipus 401 feia servir un Centaur com a 3a etapa, tipus 402 feia servir un IUS. L'altre 3 tipus (sense 3es etapes) eren 403, 404, i 405:

  • El tipus 403, per més càrregues menys pesants a òrbites més altes, per llançaments des de Vandenberg.[5]
  • El tipus 404, per càrregues pesants a òrbites baixes, per llançaments des de Vandenberg.[5]
  • El tipus 405, per més càrregues menys pesants a òrbites més altes, per llançaments des de Cap Canaveral.[5]

Descripció de vehicleModifica

 
LR91-AJ-11 motor de coet injector i cambra de combustió

El Titan IV va ser desenvolupat per proporcionar capacitat assegurada per llançar càrregues de classe Transbordador espacial per la Força Aèria. El Titan IV podria ser llançat sense etapa superior, Etapa Superior Inercial (IUS), o una etapa superior Centaur.

El Titan IV es compon de dos coets de combustible sòlid de grans dimensions i propulsor central de dos fases de combustible líquid. Pel propulsor central es van fer servir combustibles no criogènics (emmagatzemables a temperatura ambient), per ambdues etapes van utilitzar Aerozine 50 com a combustible i Tetraòxid de dinitrogen com a oxidant. Aquests propulsors són hipergols, és a dir, al entrar en contracte entren en ignició i són líquids líquids a temperatura ambient, aquest fet fa que les parets dels tancs de combustible no requereixin d'aïllant. Això permetia que el coet estigués en preparat pel llançament durant grans períodes de temps sense que els combustibles s'evaporin, però ambdós químics són extremadament tòxics i perillosos pel medi ambient.

El Titan IV podria ser llançat tant de la costa est dels Estats Units com de la oest: SLC-40 o 41 a la Estació de la Força Aèria de Cap Canaveral a la SLC-4E, a la Base de la Força Aèria de Vandenberg. Els llançaments a òrbites polars s'efectuaven des de Vandenberg, amb més altres llançaments que tenen lloc a Cap Canaveral.

Característiques generalsModifica

  • Constructor: Lockheed-Martin Astronautics
     
    Motor de la primera etapa del Titan IV
    Motors:
    • Etapa 0 dos motors de combustible sòlid.
    • Etapa 1 Un LR87-AJ-11 de combustible líquid.
    • Etapa 2 Un LR91-AJ-11 de combustible líquid.
    • Les etapes superiors opcionals van incloure el Centaur i Inertial Upper Stage.
  • Sistema de guiatge: Un sistema de guiatge basat en el giroscopi d'anell làser fabricat per Honeywell.
  • Empenyiment:
    • Etapa 0: 7,56 MN per motor a l'enlairament.
    • Etapa 1:el LR87-AJ-11 proporciona de mitjana 2,44 MN
    • Etapa 2:el LR91-AJ-11 proporcionava de mitjana 467 kN (0,467 MN).
    • Etapa 3 opcional: Centaur 147 kN (0,147 MN) i la Inertial Upper Stage fins 185 kN (0,185 MN) .
  • Longitud: Fins a 62 m.
  • Capacitat de càrrega:
  • Carenat:[6]
  • Pes màxim a l'enlairament: Aproximadament 1,000,000 kg
  • Cost: Aproximadament entre 250 i 350 milions de dòlars, depenent damunt configuració de llançament.
  • Data de posada en servei: juny 1989
  • Llocs de llançament: Cap Canaveral AFS, i Vandenberg AFB.

HistòriaModifica

 
Model 3D interactiu del Titan IV, conjunt sencer (esquerre) i explosionat (dreta).

La família de coets Titan va ser establerta al octubre de 1955 quan la Força Aèria va atorgar a la Glenn L. Martin Company (més tard Martin-Marietta, ara part de Lockheed Martin) un contracte per construir un míssil balístic intercontinental (SM-68). El resultant Titan I era el primer ICBM de dues etapes dels Estats Units i va complementar l'ICBM d'Atles com el segon ICBM d'emmagatzematge soterrani vertical a un silo. Ambdues etapes del Titan vaig utilitzar RP-1 i oxigen líquid mentre propulsors.

Una versió posterior del Titan, el Titan II, era una evolució de dues etapes del Titan I, però era molt més potent i de combustibles diferents. Designat com LGM-25C, el Titan II era el míssil més gran desenvolupat per les USAF en aquell temps. El Titan II va haver-hi novament va desenvolupar motors que van utilitzar Aerozine 50 i tetraòxid de dinitrogen , hipergols, aquesta combinació permetent el Titan II ser enmagatzemat a punt per llançar. El Titan II va ser el primer Titan utilitzat com a llençador espacial.

El desenvolupament del Titan III, que ja era únicament un llençador espacial, va començar al 1964, resultant en el Titan IIIA, finalment seguit pel Titan IV-Un i IV-B.

CELVModifica

A mitjans dels anys vuitanta el govern dels Estats Units es va preocupar per que el Transbordador espacial, dissenyat per llançar tot tipus de càrregues i reemplaçar tota la resta de coets no tripulats, no seria fiable prou per les aplicacions militars i classificades. Al 1984 Sota Secretari de la Força d'Aire i Director de la Oficina Nacional de Reconeixement (NRO) Pete Aldridge decidit per adquirir Vehicles de Llançament Consumibles Complementaris (CELV) per deu llançaments de NRO; el nom prové de l'expectativa del govern que els coets "complementarien" el transbordador. Més tard es va rebatejar Titan IV, el coet només portaria tres càrregues militars amb les etapes Centaur i s'enlairaria exclusivament del Cap Canaveral a la LC-41.[7][8] Tanmateix, el accident del transbordador espacial Challenger al 1986 va causar una dependència renovada en sistemes de llançament consumible, amb això el programa Titan IV es va expandir significativament. Al temps de la seva introducció, el Titan IV era el més gran i més versàtil vehicle de llançament consumible utilitzat per les USAF.[9]

El programa post-Challenger va afegir les versions de Titan-IV amb l'Inertial Upper Stage (IUS) o cap etapa superior, va augmentar el número de vols i va reformar la plataforma LC-40 de Cap Canaveral per l'ús del Titan-IV. All1991, gairebé quaranta llançaments van ser planificats i un nou i millorat motor de coet sòlid amb un recobriment amb materials compostos, més lleuger, va ser introduït.

Cost del programaModifica

Al 1990, es va calcular el cost total per l'adquisició de 65 vehicles Titan-IV durant un període de 16 anys, el qual ascendia a 18300 milions de dòlars (l'equivalent a 36300 milions de dòlars de 2021).[10]

Llançament de la sonda Cassini–HuygensModifica

A l'octubre de 1997, un Titan IV-B va llançar Cassini–Huygens, un parell de sondes enviades a Saturn. Va ser l'únic ús d'un Titan IV per un llançament que no fos pel Departament de Defensa. Huygens va aterrar a Tità al 14 de gener de 2005. Cassini es va quedar orbitant al voltant de Saturn. La missió va acabar damunt 15 de setembre de 2017 quan l'aeronau va ser maniobrada per que reentrés a l'atmosfera de Saturn.

Retirada del serveiModifica

Mentre era una clara millora sobre el Shuttle, el Titan IV era car i poc fiable.[7] Al 1990s,també creixia preocupacions de seguretat sobre els seus combustibles tòxics. El Vehicle de Llançament Consumible Evolucionat (EELV) programa va resultar en el desenvolupament de l'Atlas V, Delta IV, i Delta IV Heavy, el qual va reemplaçar al Titan IV i un seguit d'altres sistemes de llançament. Els nous EELVs va eliminar l'ús de hipergols, va reduir costos, i és molt més versàtil que el, però a l'actualitat és desafiat per les noves empreses espacials comercials com SpaceX, el qual va introduir a coets reutilitzables com el Falcon 9 durant la dècada del 2010.

Exemplars superviventsModifica

Al 2014, el Museu Nacional de la Força d'Aire dels Estats Units, va començar un projecte per restaurar un Titan IV-B. Aquest esforç va resultar exitós, obrint l'exhibició el 8 de juny del 2016.[11] La resta de peces que han sobreviscut són en exhibició al Evergreen Aviation and Space Museum, incloent les etapes de nucli i parts dels motors de combustible sòlid.[12]

Historial de llançamentsModifica

Data /

Hora (UTC)
Lloc de Llençament Nombre de sèrie Tipus Càrrega Resultat Comentaris
14 Juny 1989

13:18
CCAFS LC-41 K-1 402A / IUS USA-39 (DSP-14) Èxit
8 Juny 1990

05:21
CCAFS LC-41 K-4 405A USA-60 (NOSS)

USA-61 (NOSS)

USA-62 (NOSS)

USA-59 Satellite Launch Dispenser Communications (SLDCOM)
Èxit
13 Novembre 1990

00:37
CCAFS LC-41 K-6 402A / IUS USA-65 (DSP-15) Èxit
8 Març 1991

12:03
VAFB LC-4E K-5 403A USA-69 (Lacrosse) Èxit
8 Novembre 1991

07:07
VAFB LC-4E K-8 403A USA-74 (NOSS)

USA-76 (NOSS)

USA-77 (NOSS)

USA-72 SLDCOM
Èxit
28 Novembre 1992

21:34
VAFB LC-4E K-3 404A USA-86 (KH-11) Èxit
2 Agost 1993

19:59
VAFB LC-4E K-11 403A NOSS x3

SLDCOM
Fracàs El coet de combustible sòlid va explotar al T+101s pels desperfectes ocasionats per tasques de manteniment.
7 Febrer 1994

21:47
CCAFS LC-40 K-10 401A / Centaur USA-99 (Milstar-1) Èxit
3 Maig 1994

15:55
CCAFS LC-41 K-7 401A / Centaur USA-103 (Trumpet) Èxit
27 Agost 1994

08:58
CCAFS LC-41 K-9 401A / Centaur USA-105 (Mercury) Èxit
22 Desembre 1994

22:19
CCAFS LC-40 K-14 402A / IUS USA-107 (DSP-17) Èxit
14 Maig 1995

13:45
CCAFS LC-40 K-23 401A / Centaur USA-110 (Orion) Èxit
10 Juliol 1995

12:38
CCAFS LC-41 K-19 401A / Centaur USA-112 (Trumpet) Èxit
6 Novembre 1995

05:15
CCAFS LC-40 K-21 401A / Centaur USA-115 (Milstar-2) Èxit
5 Desembre 1995

21:18
VAFB LC-4E K-15 404A USA-116 (KH-11) Èxit
24 Abril 1996

23:37
CCAFS LC-41 K-16 401A / Centaur USA-118 (Mercury) Èxit
12 Maig 1996

21:32
VAFB LC-4E K-22 403A USA-120 (NOSS)

USA-121 (NOSS)

USA-122 (NOSS)

USA-119 (SLDCOM)

USA-123 Tethers in Space Physics Satellite (TiPS)

USA-124 (TiPS)
Èxit
3 Juliol 1996

00:30
CCAFS LC-40 K-2 405A USA-125 (SDS) Èxit
20 Desembre 1996

18:04
VAFB LC-4E K-13 404A USA-129 (KH-11) Èxit NROL-2
23 Febrer 1997

20:20
CCAFS LC-40 B-24 402B / IUS USA-130 (DSP-18) Èxit
15 Octubre 1997

08:43
CCAFS LC-40 B-33 401B / Centaur Cassini

Huygens
Èxit
24 Octubre 1997

02:32
VAFB LC-4E A-18 403A USA-133 (Lacrosse) Èxit NROL-3
8 Novembre 1997

02:05
CCAFS LC-41 A-17 401A / Centaur USA-136 (Trumpet) Èxit NROL-4
9 Maig 1998

01:38
CCAFS LC-40 B-25 401B / Centaur USA-139 (Orion) Èxit NROL-6
12 Agost 1998

11:30
CCAFS LC-41 A-20 401A / Centaur NROL-7 (Mercury) Fracàs Curtcircuit al sistema de guiat al T+40s per un cable deteriorat, el vehicle va perdre el control i va ser destruit.
9 Abril 1999

17:01
CCAFS LC-41 B-27 402B / IUS USA-142 (DSP-19) Fracàs Fallida de separació de les etapes.
30 Abril 1999

16:30
CCAFS LC-40 B-32 401B / Centaur USA-143 (Milstar-3) Fracàs Error de programació del Centaur que va provocar una pèrdua de Control d'orientació, això va provocar que la maniobra d'inserció fos incorrecta. Satèl·lit desplegat en una òrbita inútil.
22 Maig 1999

09:36
VAFB LC-4E B-12 404B USA-144 (Misty) Èxit NROL-8
8 Maig 2000

16:01
CCAFS LC-40 B-29 402B / IUS USA-149 (DSP-20) Èxit
17 Agost 2000

23:45
VAFB LC-4E B-28 403B USA-152 (Lacrosse) Èxit NROL-11
27 Febrer 2001

21:20
CCAFS LC-40 B-41 401B / Centaur USA-157 (Milstar-4) Èxit
6 Agost 2001

07:28
CCAFS LC-40 B-31 402B / IUS USA-159 (DSP-21) Èxit
5 Octubre 2001

21:21
VAFB LC-4E B-34 404B USA-161 (KH-11) Èxit NROL-14
16 Gener 2002

00:30
CCAFS LC-40 B-38 401B / Centaur USA-164 (Milstar-5) Èxit
8 Abril 2003

13:43
CCAFS LC-40 B-35 401B / Centaur USA-169 (Milstar-6) Èxit
9 Setembre 2003

04:29
CCAFS LC-40 B-36 401B / Centaur USA-171 (Orion) Èxit NROL-19
14 Febrer 2004

18:50
CCAFS LC-40 B-39 402B / IUS USA-176 (DSP-22) Èxit
30 Abril 2005

00:50
CCAFS LC-40 B-30 405B USA-182 (Lacrosse) Èxit NROL-16
19 Octubre 2005

18:05
VAFB LC-4E B-26 404B USA-186 (KH-11) Èxit NROL-20

Fracassos de llançamentModifica

El Titan IV va experimentar quatre fallides catastròfiques.

Explosió del 1993Modifica

 
El Titan IVA K-11 moments abans de l'explosió.

El 2 d'agost de 1993, un Titan IV K-11 va enlairar-se des del SLC-4E portant un satèl·lit NOSS SIGNIT. Inusualment pels llançaments del DoD, la Força Aèria va convidar a la premsa civil a cobrir el llançament, el qual esdevenia més interessant de l'esperat quan el coet va explotar 101 segons després de enlairament. La investigació trobada que un del dos coets de combustible sòlid hi havia cremat a través del revestiment resultant en la destrucció del vehicle en una manera similar al 34D-9. Una investigació va trobar que les tasques de manteniment mal fetes eren la causa de l'accident.[13]

Després del Titan 34D-9, mesures extenses havien estat disposades per assegurar que els coets de combustible sòlid reunien totes les condicions operatives necessàries, incloent proves amb Raigs X a segments de motor durant controls pre-enlairament. El coet de combustible sòlid que va anar a vehicle al principi hi havia estat transportat a Cap Canaveral, on les radiografies van revelar anomalies en la mescla de propulsor sòlida dins un segment. L'àrea defectuosa va ser treta amb un tall amb forma de pastís del bloc propulsor. Tanmateix, la majoria del personal qualificat de CSD hi havia deixat el programa a aquestes alçades i així que el personal de manteniment en qüestió no coneixia el procediment apropiat. Després de substitució, no van segellar l'àrea on s'havia fet el tall. Les radiografies posteriors a la reparació haguessin sigut suficients per desqualificar el coet abans que volés, però el coet va ser enviat cap a Vandenberg i aprovat de totes maneres. El resultat era un gairebé una repetició del accident del 34D-9; un buit va quedar entre el propulsor i el recobriment del coet i part del combustible va cremar a través del recobriment durant llançament.

Fallida electrica del Titan IV-A al 1998Modifica

Al 1998 es va veure el fracàs del Titan K-17, amb un satèl·lit Mercury de la US Navy , que es va enlairar des de Cap Canaveral, al voltant 40 segons al vol. El K-17 era diversos anys vells i l'últim Titan IV-A per ser llançat. La investigació de l'accident va mostrar que el coet tenia dotzenes de cables fets malbé o pelats i mai hauria d'haver-se enlairat en aquella condició operativa, però la Força d'Aire hi havia posat pressió extrema damunt tripulacions de llançament per conèixer dates límit de programa. El fuselatge dels Titan estava plé de nombroses superfícies afilades de metall que fan gairebé impossible d'instal·lar, ajustar, o treure cablejat sense fer-ho malbé. El control de qualitat la planta de Denver de Lockheed on els Titan es muntaven, va ser descrit com "terrible" pels investigadors.

La causa del fracàs va ser un curtcircuit que va causar una pèrdua de tensió a l'ordinador de guiatge als T+39 segons. Després que la tensió es restaurés, l'ordinador va enviar comandes errònies de baixar el morro coet al màxim i virar cap a la dreta al màxim. Als T+40 segons, el Titan viatjava gairebé a velocitat supersònica i no podia tolerar aquesta acció sense patir una fallida estructural. El viratge sobtat cap a baix i el resultant estrès aerodinàmic va causar que un dels coets de combustible sòlid es separés. Aquest fet va provocar que L'ISDS (Sistema de destrucció per separació inadvertida) s'activés, trencant el coet de combustible sòlid i provocant l'autodestrucció de la resta del coet. Als T+45 segons, l'Agent de Seguretat va enviar l'ordre d'autodestrucció per assegurar-se de que qualssevol peça gran restant del vehicle quedava destruida a gran alçada.[14]

Una gran operació de recuperació va ser llençada, per diagnosticar la causa de l'accident i recuperar restes del satèl·lit classificat. Totes les restes del Titan van impactar al mar, entre tres i cinc milles mar endins, i com a mínim 30% del coet va ser recuperat del fons de mar. Les restes però van continuar apareixent a les platges molts dies després, i l'operació va continuar fins al 15 d'octubre.

La Força d'Aire hi havia empès per un programa de "llançament a petició" per les càrregues del Departament de Defensa, cosa que era gairebé impossible d'aconseguir especialment donat la preparació llarga i temps de processament que requereix un Titan-IV (com a mínim 60 dies). Poc abans de retirar-se al 1994, el General Chuck Horner va qualificar al programa Titan de "malson". Al programa de 1998-99 hi havien demanat quatre llançaments en menys de 12 mesos. El primer d'aquests era el Titan K-25 el qual va succeir amb èxit orbitat un satèl·lit Orion SIGNI el 9 de maig de 1998. El segon era el K-17, un fracàs, i el terç era el K-32, també un fracàs.

Fallida de l'etapa per separar-seModifica

Després d'un retard causat per la investigació del fracàs anterior, al 9 d'abril del 1999 el llançament del K-32 va portar un DSP, satèl·lit d'avís primerenc. El IUS no es va separar de la segona etapa, deixant la càrrega en una òrbita inútil. La investigació a aquest fracàs va trobar que el cablejat al IUS havia estat embolicat massa estretament amb cinta aïllant de manera que una de les connexions entre etapes no es va desconnectar correctament i va impedir que les dues etapes es separessin.

Error de programacióModifica

El quart llançament era el K-26 el 30 d'abril de 1999, portant un Milstar, satèl·lit de comunicacions. Durant l'espera a l'òrbita els propulsors de control de gir del Centaur van quedar-se engegats fins que el combustible del RCS va ser exhaurit, provocant que l'etapa superior i la càrrega giressin ràpidament. Quan es va engegar el Centaur va girar fora de control i va deixar la seva càrrega en una òrbita inútil. Aquest fracàs va ser el resultat d'una equació incorrectament programada en l'ordinador de guiatge. L'error va causar que la taxa de gir donada pels giroscopis fos ignorada per l'ordinador de vol.[15]

ReferènciesModifica

  1. «Lockheed Martin's Last Titan IV Successfully Delivers National Security Payload to Space», 19-10-2005. Arxivat de l'original el 14 gener 2008.
  2. «Space and Missile System Center Mission and Organization». Space and Missile Systems Center's History Office. [Consulta: 20 setembre 2008].
  3. «Titan 4B and Cape Canaveral».
  4. «Spaceflight Now - Titan Launch Report - Titan 4 rocket expected to launch Lacrosse spy satellite».
  5. 5,0 5,1 5,2 http://www.astronautix.com/t/index.html
  6. Michael Timothy Dunn. «Analysis of Titan IV launch responsiveness». Air Force Institute of Technology, Dec 1992. [Consulta: 8 juliol 2011].
  7. 7,0 7,1 Day, Dwayne A. "The spooks and the turkey" The Space Review, 20 November 2006.
  8. Eleazer, Wayne. «National spaceports: the past». The Space Review, 06-07-2020. [Consulta: 7 juliol 2020].
  9. «Titan IV». USAF Air University.
  10. Kingsbury, Nancy R. «TITAN IV LAUNCH VEHICLE --- Restructured Program Could Reduce Fiscal Year 1992 Funding Needs». US General Accounting Office, setembre 1991.
  11. «National Museum of the U.S. Air Force fourth building now open».
  12. http://www.spacearchive.info/news-2006-09-26-laafb.htm
  13. Titan 403A
  14. Titan Centaur 401A
  15. Leveson, Nancy G. , Ph.D. «The Role of Software in Recent Aerospace Accidents». sunnyday.mit.edu. 19th International System Safety Conference, September 10–14, 2001. [Consulta: 19 abril 2020].

Enllaços externsModifica