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Ungeflogene Titan Versionen

Im Laufe der Zeit wurden einige Titan-Versionen untersucht, die nie eingesetzt wurden. In diesem Artikel will ich die von der NASA und dem Verteidigungsministerium untersuchten Versionen vorstellen. Dazu kommt eine Version die nie offiziell geplant wurde, aber möglich gewesen wäre und von mir durchgerechnet wurde.

Titan 2 Centaur

Eine von der NASA in den frühen Sechzigern untersuchte Version war die Titan mit der Centaur als Oberstufe. Durch den Beschluss, die Titan als militärische Rakete nur für Gemini einzusetzen, kam es zu keinem Einsatz dieser Version. Stattdessen nutzte die NASA eine auf der Atlas D basierende "zivile" Atlas. Umgekehrt hatte die USAF kein Interesse am Einsatz der zivil entwickelten Centaur. Die Centaur-Oberstufe, auf die sich die Referenz von 1962 bezieht, ist eine noch frühe Version. Sie unterscheidet sich in der Masse und dem RL10 deutlich von der später eingesetzten Centaur C. Die Titan 2 Centaur hätte rund 50 Prozent mehr Nutzlast als eine Atlas Centaur auf die Fluchtgeschwindigkeit befördert.

In den Siebziger Jahren kam man nochmals auf diese Idee zurück. Nun kannte man die Performance der Centaur D-1 (die deutlich schwerer wurde als geplant). Die Titan 2 Centaur erschien 1972 in einer Präsentation als Option für den Weiterbetrieb der Titan-Flotte während der Shuttle Ära. Immerhin offerierte sie mehr Nutzlast. Die schwere Centaur war nur transportierbar, weil die LR87-11 Triebwerke rund 300 kN mehr Schub als ihre Vorgänger entwickelten. Ed Kyle gibt für diese Version eine Nutzlast an, die leicht über der einer Atlas Centaur D liegt. Ich halte das für zu niedrig, da eine Titan 3B eine um 1.000 kg höhere Nutzlast als eine Atlas Agena D hatte. Dies kann daran liegen, das die Version von Ed Kyle die sehr große und schwere Nutzlastverkleidung der Titan 3E einsetzt. Ed Kyle gibt auch die Bahnhöhe für den Orbit nicht an. Diese Version der Titan 2 Centaur wäre praktisch eine Titan 3E ohne Booster gewesen. Der Autor errechnet mit der Standardverkleidung der Titan 33B eine Nutzlast von 2.300 kg für den GTO. Für den LEO bleibt es bei 5.800 kg Nutzlast. Ich habe beide Angaben im Datenblatt angegeben.

Eine zweite Möglichkeit, das die Centaur die zweite Stufe der Titan ersetzt, wurde nie erwogen. Diese Version hätte in der Tat die Nutzlast gehabt, die Ed Kyle angibt.

Referenz:
Melvin Salvage: Launch Vehicles Handbook
Ed Kyle: Unflown Titan Variants https://www.spacelaunchreport.com/titannot.html

Titan 3BAS2 und Titan 3BAS6

Als 1969 die Arbeiten an dem militärischen Labor MOL eingestellt wurden, suchte die US Air Force nach Alternativen. Denn die Kamera für MOL war schon weitestgehend fertiggestellt. Eine Lösung war, die GAMBIT Satelliten umzubauen. Damit konnten sie die größere Kamera mit 711 cm Brennweite (die normalen GAMBIT-Kamera hatte eine Brennweite 445 cm) aufnehmen. Damit begannen die Planungen für GAMBIT 4, die auch unter dem Kürzel VHR (Very High Resolution) liefen.

Die größere Kamera machte die GAMBIT Satelliten schwerer. Daher wurde parallel untersucht, wie man die Nutzlast der Titan 3B steigern konnte. Man kam auf zwei Möglichkeiten:

Die einfache Möglichkeit war, an die Titan 34B bis zu sechs Algol-Feststoffbooster anzubringen. Die Algol war seit 1963 die erste Stufe der Scout. Sie wog anfangs 11 t und hatte eine kurze Brennzeit von 47 Sekunden. 1972 war die Version Algol IIIA aktuell, die bereits 14 t wog. Der Algol brachte nicht nur enorm viel Schub auf, er reduzierte damit auch die Aufstiegsverluste. Der Nachteil war eine hohe Beschleunigungsspitze von 5 g beim Brennschluss. Mit dem Algol I konnte die Titan rund 5 t in einen 556 km hohen Orbit befördern. Der ab 1972 verfügbare Algol III hätte die Nutzlast auf über 6 t gesteigert.

Eine zweite Möglichkeit war, nur zwei Algol Booster einzusetzen. Dafür sollte die Centaur D als Oberstufe auf der Titan II eingesetzt werden, anstatt der Agena D. Beide Varianten waren für LEO-Missionen gleich leistungsfähig. Doch bei GTO Missionen oder Fluchtbahnen hatte die Centaurvariante eine deutlich höhere Nutzlast. Ein Algol Booster kostete 1973 etwa 0,288 Millionen Dollar in der Fertigung, eine Centaur Oberstufe 3,8 Millionen Dollar. Daraus hat der Autor die Startkosten basierend auf denen der Titan 3B errechnet. Die Nutzlast wurde mit einer Simulation ermittelt.

Letztendlich entschloss sich die USAF zum Bau der KH-9 "Hexagon" Satelliten als Ersatz für MOL. Daher kam es zu keiner Umsetzung. Auf die Verwendung von kleineren Zusatzboostern kam Martin Marietta bei der Titan 23G zurück, als man die fast gleich schweren Castor 4 als Starthilfe vorschlug.

Referenzen:
Advanced Gambit and VHR https://www.thespacereview.com/article/4426/1
Ed Kyle: Unflown Titan Variants: https://www.spacelaunchreport.com/titannot.html

Titan 3M / Titan 3F

Die USAF untersuchte auch den Einsatz der Titan III für ein eigenes militärisches Programm. Als das Gemini-Programm Gestalt annahm, dachte das DoD zuerst daran, eigene "Blue Gemini" Raumschiffe zu starten. Sie wären von Vandenberg aus in polare Umlaufbahnen gelangt. Die Kapseln sollten Kameras im Ausrüstungsteil mitführen. Bei einem alternativen Konzept sollte (anstatt des zweiten Astronauten) eine Kamera am Fenster der Kapsel befestigt werden. Sehr bald zeigte sich aber, dass das Gemini Raumschiff der NASA nicht für Aufklärungsmissionen ausgelegt war. Daher wechselte das Militär auf ein anderes Konzept.

Eine Titan III sollte ein bemanntes Raumlabor, genannt MOL (Manned Orbiting Laboratory, intern KH-10 "Dorian") starten. Daran war schon beim Start ein Gemini Raumschiff mit den Astronauten angekoppelt. Es unterschied sich von der NASA-Variante, denn es diente nur dazu, die Besatzung zur Erde zurückzuführen bzw. bei einem Fehlstart in Sicherheit zu bringen. Nach dem Start wäre die Besatzung durch eine Luke im Ausrüstungsteil in das Raumlabor gewechselt. Der Hitzeschutzschild der Kapsel war an diesem Tunnel "umklappbar". Eine so modifizierte Kapsel wurde beim sechsten Flug der Titan 3C erprobt. Es handelte sich um die wiederaufgearbeitete Gemini 2 Kapsel. Der Hitzeschutzschild hielt den Belastungen stand. Die Station verfügte in der Mitte über ein Teleskop mit einer Kamera. Bei einer Länge von 11,34 m konnte sie bis zu 2.700 kg Ausrüstung aufnehmen.

Die beiden Astronauten sollten in dieser militärischen Raumstation 30 bis 40 Tage lang Aufnahmen von militärisch interessanten Gebieten machen. Anschließend sollten sie den Film in Bergungskapseln umladen, die dann deorbitiert wurden. Vier diese Kapseln sind auf Schnittzeichungen erkennbar. Etwas Film konnte die Besatzung auch im Gemini Raumschiff zur Erde bringen. Die genaue Vorgehensweise war jedoch noch nicht genau festgelegt. Es gibt auch Zeichnungen von MOL ohne Rückkehrkapseln. Jede Station wäre nur einmal genutzt worden. Der Vorteil gegenüber den schon verfügbaren Aufklärungssatelliten war ein viel leistungsfähigeres Kamerasystem. Außerdem versprach sich die USAF eine viel höhere Selektivität bei den Aufnahmen. Die Besatzung sollte das Zielgebiet beobachten. Aufnahmen sollten nur angefertigt werden, wenn es etwas Interessantes abzulichten gab und keine Wolken die Sicht versperrten. Damit die Fotoaufklärer keinen Film verschwendeten, betrieb das Militär bereits ein eigenes System von Wettersatelliten. Das wies jedoch einen maximalen Zeitversatz von sechs Stunden auf.

Sehr bald wurde MOL zu schwer für die Titan IIIC. Die USAF untersuchte eine leistungsfähigere Version. Sie wurde Titan IIIM genannt, weil sie für bemannte Einsätze vorgesehen war ("M" für Manned). Neben verschiedenen Redundanzen (so sollte das Hydrauliksystem für die Stufen redundant vorhanden sein) war einer der wichtigsten Unterschiede zur Titan 3C der Einsatz von Boostern mit sieben Segmenten. Wie bei den 5 Segmentboostern sitzt auf jeder Seite ein Tank mit Flüssigkeit, um den Schubvektor zu beeinflussen. Dies sind alleine 9.540 kg Treibstoff. Ursprünglich waren die zwei Segmente mehr der einzige Unterschied zur Titan 3C. Diese Version hätte rund 14,4 t in einen Orbit befördern können. Die längeren Booster waren so lang wie die erste und zweite Stufe zusammen. Damit konnte man sie oberhalb der zweiten Stufe anbringen. Die Booster übertragen ihre enormen Schubkräfte an den Fixierungspunkten. Daher ist es notwendig, das sie an Teilen angebracht sind, die so starke Kräfte aufnehmen können. Dafür kommen nur Triebwerksrahmen oder Stufenadapter, nicht aber Tanks in Frage.

Doch MOL wurde immer schwerer und erreichte schließlich 16,4 t Startmasse. Reserven für weitere Steigerungen auf 17,2 t sollten vorhanden sein. Daher mussten die erste und zweite Stufe verlängert werden. Auch der Schub der Triebwerke der Core 1 musste von 2.110 auf 2.313 kN erhöht werden. Ab 1967 gab es Tests mit den schubgesteigerten Triebwerken (LR87-11 und LR91-11). Sie wurden später in den regulären Titan eingesetzt. Die verlängerten Stufen wurden dann bei der Titan 4 eingesetzt. Ebenso wurde am 27.4.1969 zum ersten Mal ein 7-Segment Booster erfolgreich getestet.

Je nach gewünschter Umlaufbahn konnte zusätzlich die Transtage eingesetzt werden. Bei LEO/SSO Bahnen wurde sie weggelassen. Geplant war auch eine einfachere Version, ohne Modifikationen für bemannte Einsätze, die Titan IIIF. Sie hätte die Titan IIIC ersetzt und 70 Prozent mehr Nutzlast in den GEO-Orbit transportiert. Die Titan IIIM war für eine Zuverlässigkeit von 97 Prozent ausgelegt. Ihr Start sollte lediglich 17 Millionen Dollar (22 Millionen mit Transtage, Preisbasis 1971) kosten. Auch die NASA erwog den Einsatz dieser Rakete als Trägerrakete für Raumsonden, darunter die TOPS-Mission zu den äußeren Planeten. Aus TOPS ging schließlich das Voyager Programm hervor. Die NASA erwog sogar eine Version mit der Centaur D/G, die noch mehr Leistung gehabt hätte, die "Titan IIIF Centaur" oder "Titan 3C7 Centaur".

Für den Start der Titan 3M wurde ein neues Pad, SLC 6, in Vandenberg errichtet. Durch die verlängerten Stufen waren die Zugänge nicht mehr kompatibel zur Titan 3D. Zudem erforderten bemannte Missionen eine längere Vorbereitungszeit, sodass sonst das Titan 3D Pad SLC 4 Ost zu lange blockiert wäre. SLC 6 wurde nach Einstellung des MOL-Programms für über 1 Milliarde Dollar für das Space Shuttle umgebaut. Kurz vor dem Jungfernflug des Space Shuttles von SLC 6 kam aber das "Aus" für alle militärischen Einsätze des Space Shuttles. Kurzzeitig nutzte die Athena das Pad, bis seit der Jahrtausendwende von SLC 6 aus Delta 4 Starts in polare Umlaufbahnen stattfinden.

Die Kosten von MOL stiegen rasch an. Im Juli 1969 waren sie von 1,5 auf 3 Milliarden Dollar angestiegen. Da der sich ausweitende Vietnamkrieg immer mehr Mittel erforderte, stellte Verteidigungsminister McNamara das Programm ein. Bis dahin hatte die USAF zwei Astronautengruppen für MOL rekrutiert. Sie wechselten dann ins Skylabprogramm der NASA. Am 3.11.1966 wurde ein Strukturmodell des MOL mit der umgebauten Gemini-Kapsel gestartet und im Flug erprobt. Die Titan IIIM war bei der Einstellung 18 Monate von ihrem Jungfernflug entfernt. Die schon entwickelte Kamera von MOL wurde später in den KH-9 Aufklärungssatelliten eingesetzt. In der Konzeption war die Titan 3M ohne Transtage weitgehend identisch zur Titan 403 bis 405.

Referenzen:
Titan III Boosters for Langleys Manned Lifting Body Programm
Selected Comments on Agena and Titan III Family stages
TITAN: Never-Flown Variants
https://www.spacelaunchreport.com/titannot.html

Titan 2S

Nach der Ausmusterung standen 30 bis 35 weitere Titan II zur Verfügung. Daher war es für Lockheed (inzwischen mit Martin-Marietta fusioniert) folgerichtig, sie auch für andere Nutzlasten einzusetzen. Mit den Castor 4A oder GEM 40 Boostern der Delta-Familie stößt die Titan II in den Nutzlastbereich der Delta vor. Einen Bedarf für die 30 Träger gab es durch den Aufbau des GPS Netzes.

Anders als die großen Booster wären die Castor IVA mit der Erststufe gezündet worden. Vier, Sechs oder acht Castor Booster werden als Unterstützung genannt. Einige Quellen sprechen auch von zwei oder zehn Boostern. Das Heck der Titan Core 1 hätte für die Aufnahme der Booster angepasst werden müssen. Die Booster wären gestaffelt gezündet worden, in bis zu drei Gruppen. Diese Version wurde als "Titan 2S" oder "Titan 23S" bezeichnet. Für GTO Nutzlasten wird der Star 37 Antrieb durch den Star 48 (PAM-D) ersetzt. Damit könnte die Titan 2S die Nutzlast der Delta II erreichen. Die Startkosten sollten bei 44 bis 55 Millionen Dollar, je nach Anzahl der Booster und der verwendeten Oberstufe liegen.

Es gab Opposition gegen die Verwendung von ICBM als Satellitenträger. Die privatisierte US-Trägerindustrie wehrte sich gegen die "neue" Konkurrenz. McDonnell Douglas befürchtete durch die Titan 2S einen Einbruch bei den Starts der GPS-Satelliten. Die Lobbyarbeit trug Früchte! Es gab die offizielle Empfehlung, nur die schon bestellten 14 Träger umzurüsten und die Leistung der Titan nicht zu steigern. Stattdessen wurde die Delta zur Delta II weiterentwickelt.

Dieser Lobbyismus führte schließlich 1998 zum US Commercial Space Act. Mit diesem Gesetz wurde der NASA untersagt, konvertierte ICBM einzusetzen. Eine Ausnahme ist nur zulässig, wenn es keine kommerzielle Alternative gibt. Das Gesetz ist bis heute gültig. Ausnahmegenehmigungen gibt es nur selten, z. B. beim Start der Mondsonde LADEE mit der Minotaur. Nach Ansicht des Autors war die Entwicklung der Delta II trotzdem die bessere Lösung. Zum einen war schon die Titan 23G teurer als geplant. Zum anderen wurden für die 14 Träger Elemente aus 21 Titan ICBM verwendet. Ob überhaupt noch genügend Titan II für weitere Starts verfügbar waren, ist daher fraglich.

* vom Autor berechnet
**: Literaturangabe. Der Autor hält die Nutzlast angesichts der bekannten Nutzlast der Titan 23G für zu gering.

Titan 34 Centaur

Eine weitere Version der Titan lag auf der Hand. Aber soweit mir bekannt, wurde sie nie ernsthaft verfolgt. Dennoch habe ich sie hier mit eingefügt. Es ist die Titan 34 Centaur, eine Titan 34D oder Commercial Titan mit einer Centaur D-1T oder Centaur G als Oberstufe. Sie besteht aus den 5,5 Segment Boostern, den beiden verlängerten Core 1 und 2 der Titan und einer der beiden Centaur Stufen.

Bei Verwendung der großen Verkleidung der Commercial Titan und der Doppelstartvorrichtung sehe ich sie für GTO oder andere Hochenergiemissionen als durchaus attraktiv an. Im Jahre 1993 übernahm Martin-Marietta den Raumfahrtkonzern General Dynamics, der die Atlas und Centaur herstellte. Damit wäre die Centaur auch Teil des Firmenportfolios gewesen.

Erwogen wurde diese Version nie. Für die TOPS-Sonden, die Vorgänger der Voyager Sonden, wurde die Titan 3M mit 5,5 Segmentboostern, aber den originalen Core 1+2 der Titan 2 als Startvehikel erwogen. Ebenso geplant war eine zweite Variante mit 7-Segmentboostern und Centaur G.

Ich habe für die beiden Centaur Oberstufen die Nutzlasten in den GTO und für einen Fluchtkurs errechnet. Aufgrund der Masse der Centaur und ihrer strukturellen Beschränkungen ist die Titan 34 Centaur nicht für schwere Satelliten in den LEO geeignet. Die Nutzlast in den GTO liegt selbst bei Einsatz der Centaur D um 4.000 kg höher als bei Commercial Titan. Selbst wenn man noch rund 400 kg für die Doppelstartvorrichtung abzieht, ist dies ein deutlicher Gewinn.

Der wesentliche Kontrapunkt, der gegen diese Version spricht, ist die Nutzlastverkleidung. Sie wurde von der Ariane 4 übernommen und wäre viel zu klein für diese große Nutzlast gewesen. Die Titan 4 erhielt daher eine neue, größere Nutzlastverkleidung. Diese wäre auch bei der Titan 34 Centaur einsetzbar gewesen. Außerdem war die Nutzlast für GTO Missionen zu hoch. Aus demselben Grund wurde die Titan 4 für GSO Missionen, aber nie für GTO Missionen eingesetzt. Dies ist wohl der wichtigste Kontrapunkt, warum diese Version nie eingesetzt wurde. Sie war für ihre Zeit einfach zu leistungsfähig. Das Groß der kommerziellen Kommunikationssatelliten wog damals zwischen 1,5 und 2,5 t. Die 4 t schweren Intelsat VI Satelliten waren eine Ausnahme. Davon müsste Martin Marietta zwei zeitgleich angeliefert bekommen, um die Nutzlast voll auszulasten. Die ab 1996 verfügbare Ariane 5 lag damals auch bei nur 6,8 t Nutzlast in den GTO. Die Falcon 9 und die Proton liegen heute noch bei maximal 6,5 t in den GTO. Die Startkosten habe ich anhand des Startpreises einer Atlas I und der Commercial Titan abgeschätzt.

Bücher des Autors über Trägerraketen

Wie man an dem Umfang der Website sieht, sind Trägerraketen eines meiner Hauptinteressen. Es gibt inzwischen eine Reihe von Büchern von mir, auch weil ich in den letzten Jahren aufgrund neuer Träger oder weiterer Informationen über alte Projekte die Bücher neu aufgelegt habe. Sie finden eine Gesamtübersicht aller Bücher von mir bei Amazon und hier beim Verlag.

Ich beschränke mich in diesem Abschnitt auf die aktuellen Werke. Für die in Europa entwickelten Trägerraketen gibt es von mir zwei Werke:

Europäische Trägerraketen 1 behandelt die Vergangenheit (also bei Drucklegung): Das sind die nationalen Raketen Diamant, OTRAG und Black Arrow und die europäischen Träger Ariane 1 bis 4 und Europarakete.

Europäische Trägerraketen 2 behandelt die zur Drucklegung 2015 aktuellen Träger: Ariane 5, Vega und die damaligen Pläne für Vega C und Ariane 6.

Wer sich nur für einen der in den beiden besprochenen Träger interessiert, findet auch jeweils eine Monografie, die inhaltlich identisch mit dem Kapitel in den Sammelbänden ist, nur eben als Auskopplung.

Weiter gehend, alle Raketen die es weltweit gibt, behandelnd, gehen zwei Bände:

US-Trägerraketen

und

Internationale Trägerraketen (im Sinne von allen anderen Raketen weltweit)

Auch hier habe ich 2023 begonnen, die Bände aufzusplitten, einfach weil der Umfang für eine Aktualisierung sonst weder handelbar wäre bzw. an die Seitengrenze stößt, die der Verlag setzt. Ich habe auch bei den Einzelbänden nochmals recherchiert und den Umfang erweitert. Bisher sind erschienen:

US Trägerraketen 1 mit den frühen, kleinen Trägern (Vanguard, Juno, Scout)

US Trägerraketen 2 mit der Titan-Familie

2023 wird noch die erste Auskopplung aus den internationalen Raketen über russische Träger erscheinen. Nach und nach werden alle Raketen dann in einzelnen Monografien geordnet nach Trägerfamilien oder Nationen dann aktualisiert auf den aktuellen Stand, so besprochen.

Für die Saturns gibt es noch einen Sonderband, den ersten in der Reihe über das Apolloprogramm.

Alle bisherigen Bücher sind gerichtet an Leute, die wie ich sich nicht mit oberflächlichen Informationen oder Zusammenfassung der Wikipedia zufriedengeben. Wenn sie sich nicht für Technik interessieren, sondern nette Anekdoten hören wollen, dann sind die bisherigen Bücher nichts für Sie. Für dieses Publikum gibt es das Buch „Fotosafari durch den Raketenwald“ bei dem jeder Träger genau eine Doppelseite mit einem Foto und einer Beschreibung hat. (Also etwa ein Zehntel der Seitenzahl auf den ich ihn bei den beiden obigen Bänden abhandelte). Das Buch ist anders als die anderen Bände in Farbe. Ab und an macht BOD als Print on Demand Dienstleister Mist und verschickt es nur in Schwarz-Weiß, bitte reklamieren sie dann, ich als Autor kann dies nicht beeinflussen.

Als Autor würde ich mich freuen, wenn sie direkt beim Verlag bestellen, da ich da eine etwas größere Marge erhalte. Dank Buchpreisbindung und kostenlosem Versand ist das genauso teuer wie bei Amazon, Libri und iTunes oder im Buchhandel. Über eine ehrliche Kritik würde ich mich freuen.

Alle Bücher sind auch als E-Book erschienen, üblicherweise zu ²/₃ des Preises der Printausgabe – ich würde sie gerne billiger anbieten, doch da der Gesetzgeber E-Books mit 19 Prozent Mehrwertsteuer besteuert, Bücher aber mit nur 7 Prozent, geht das leider nicht. Ein Vorteil der E-Books - neben dem einfacher recherchierbaren Text ist, das alle Abbildungen, die im Originalmanuskript in Farbe, sind auch in Farbe sind, während ich sonst - um Druckkosten zu sparen - meist auf Farbe verzichte. Sie brauchen einen pdf-fähigen Reader um die Bücher zu lesen. Sofern der Verlag nicht weiter für bestimmte Geräte (Kindle) konvertiert ist das Standardformat der E-Books ein DRM-geschütztes PDF.

Mehr über meine Bücher finden sie auf der Website Raumfahrtbuecher.de und eine Liste aller Veröffentlichungen findet sich auch bei meinem Wikipediaeintrag.

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