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Olafs Raumfahrtkalender

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Geschichte und Geschichten aus sechs Jahrzehnten Raumfahrt

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Statistik erstellt: 2019-02-17T13:25:12+01:00
Titan-IIIE Centaur-D1T

Speziell für interplanetare Missionen ließ die NASA ab 1969 eine Variante der Titan-​III Rakete entwickeln mit Centaur Oberstufe anstelle der Transtage, wie sie bei der Titan-​IIIC eingesetzt wurde. Ursprünglich sollten diese Missionen mit Varianten der Saturn Rakete gestartet werden. Doch bald schon wurde klar, daß die Saturn auf den Einsatz im Apollo Programm beschränkt bleiben würde. Logische Alternative war die Titan-​III. Und mit der Centaur Stufe aus dem Atlas Programm verfügte man bereits über eine geeignete Hochleistungsoberstufe. Wie die Core-​Stufen der Titan hatte diese einen Durchmesser von 3,05 m, was die Anpassung erleichterte. Allerdings entschied man sich dafür, eine großvolumige Nutzlastverkleidung zu entwickeln, die auch die gesamte Oberstufe umhüllen sollte. Das vereinfachte die Ausführung der thermischen Isolierung. Bisher war diese bei der Atlas Rakete abtrennbar gestaltet und hatte sich lange Zeit als problematisch erwiesen. Zum Einsatz mit der Titan wurde nun eine fest montierte Aluminium-​Mylar Isolierung gewählt, was den Vorteil hatte, daß sich die Freiflugphase auf 5¼ Stunden ausdehnen ließ. Optimal auch für den Start geostationärer Kommunikationssatelliten, für den sich die Titan-​IIIE Centaur-​D1T aber schließlich als zu teuer erwies.
Das Grundstufenpaket übernahm Martin Marietta praktisch unverändert von der ausschließlich militärisch eingesetzten Titan-​IIID. Diese ging auf die schwere ICBM Titan-​II zurück, aus der 1964 die Titan-​IIIA abgeleitet worden war. Die nächste in Dienst gestellte Variante war die Titan-​IIIC, praktisch eine Titan-​IIIA mit zwei großen Feststoff-​Boostern als Starttriebwerken. Mit knapp 26 m Länge und einem Gewicht von rund 232 t waren diese Feststofftriebwerke bis zur Indienststellung des Space Shuttle die größten ihrer Art. Interessant war auch das Aufstiegsprofil der neuen Titan-​IIIC. So wurden beim Start zunächst nur die beiden Feststoff-​Booster, die sogenannte „Nullstufe“ gezündet und das Triebwerk der 1. Stufe folgte erst kurz vor ihrem Brennschluß. Zu diesem Zeitpunkt war die Phase der höchsten aerodynamischen Belastung bereits überschritten und das Erststufentriebwerk erreichte seinen maximalen Schub gerade beim Abwurf der Booster. Im Laufe der Einsatzzeit wurden die Triebwerke LR-​87-​AJ5 bzw. LR-​91-​AJ5 gegen solche der Serien AJ-​9 und später AJ-​11 ausgetauscht. Die NASA forderte für den Einsatz der Titan-​IIIE zum Start ihrer wertvollen Nutzlasten eine Reihe von Detailverbesserungen zur Erhöhung der Zuverlässigkeit. So wurde u.a. an der zweiten Core Stufe der Titan ein viertes Retro-​Triebwerk angebracht, um eine saubere Stufentrennung sicherzustellen.
Wie die Transtage Oberstufe verfügte auch die Centaur über einen eigenen Bordrechner und ein Inertialsystem (von Honeywell) mit 3 Kreiseln. Somit war die Stufe praktisch unabhängig von der Titan Rakete und konnte die Kurskontrolle über die Nutzlast übernehmen. Gegenüber dem Centaur-​D1A Modell bei der Atlas wurde bei der Centaur-​D1T noch mehr Wert auf Redundanz gelegt. So wurden die Tank-​Druckbeaufschlagung, das hydraulische Schwenksystem und das Wasserstoffperoxid System der Stufe überarbeitet. Daneben wurde eine leistungsfähigere Centaur Digital Computer Unit (DCU) von Teledyne Systems eingeführt.
titan-3e_centaur-d1t_cutawayFür die Centaur Standard Shroud (CSS) Nutzlastverkleidung griff man auf ein Modell zurück, das die USAF bereits in Verbindung mit der Titan-​IIID nutzte. Sie bestand weitgehend aus zwei versteiften Aluminium-​Halbschalen. Der Nasenkonus wurde aus einer Magnesium-​Thorium Legierung gefertigt mit einem Dom aus Edelstahl.
Speziell für Hochleistungsmissionen konnte die Titan-​IIIE Centaur-​D1T noch mit einer zusätzlichen Kickstufe ausgerüstet werden. Die Wahl fiel auf den bewährten TE-​3644 Antrieb der Star-​37E Stufe. Zum Start der Helios Sonnensonden wurde er mitsamt dem Dralltisch von der Delta Rakete übernommen. Vor der Zündung der Endstufe wurde diese mitsamt der Nutzlast auf 120 min1 aufgedrallt. Für Nutzlasten, die sich nicht für eine Drallstabilisierung eigneten, konnte auch eine Modifikation der Burner II Oberstufe aufgesetzt werden. Auch diese hatte einen Thiokol TE-​3644 Antrieb, war jedoch 3-​Achsen-​stabilisiert. Die zusätzliche Ausrüstung verringerte die mögliche Nutzlast um etwa 90 kg. Diese Variante kam zum Start der Voyager Raumsonden zum Einsatz. Obwohl das Triebwerk abtrennbar war, wurde es in dieser Variante jedoch als Teil des Raumfahrzeugs angesehen.
Mit den beiden Viking Marssonden und den Voyager Tiefraumsonden (diese mit Burner II Kickstufe) starteten einige der berühmtesten planetaren Forschungsmissionen mit der Titan-​IIIE Centaur-​D1TR.



Gesamtsystem
Nation USA
Bezeichnung(en) Titan-​IIIE Centaur-​D1TR, SLV-​5E
Entwicklungszeitraum 19691974
erster Start 12.02.1974 (Fehlstart)
20.08.1975
Einsatzzeitraum 19741977
Stufenzahl 4
Gesamthöhe 48,77
Basisdurchmesser 3,05 m
max. Nutzmasse 3.402 kg (zum Mars)
Leermasse
Treibstoffmasse
Startmasse um 650.000 kg
Startschub 10.190 kN[2]
Nullstufe
Hersteller United Aircraft /​UTC
Bezeichnung(en)
Länge 25,91 m
Durchmesser 3,05 m
Leermasse 2×ca. 40.000 kg
Treibstoffmasse 2×ca. 192.000 kg
Gesamtmasse 2×ca. 232.000 kg
Antrieb je 1 Feststofftriebwerk United Technology UTC-​UA-​1205
Treibstoff Feststoff
Startschub 2×5.340 kN
spezifischer Impuls (Seehöhe) 266 s
Nominal-​Brenndauer 117 s
1. Stufe
Hersteller Martin Marietta Corporation
Bezeichnung(en)
Länge mit Adapter 22,22 m
Durchmesser 3,05 m
Leermasse 5.870 kg
Treibstoffmasse 115.830 kg
Gesamtmasse 121.700 kg
Antrieb 2 Flüssigkeitstriebwerke Aerojet XLR-​87 AJ-​11
Treibstoff Aerozin 50 + Stickstofftetroxid
Vakuumschub 2×1.157 kN
spezifischer Impuls (Vakuum) 295..299 s
Nominal-​Brenndauer 143..150 s
2. Stufe
Hersteller Martin Marietta Corporation
Bezeichnung(en)
Länge 11,28 m
Durchmesser 3,05 m
Leermasse ca. 2.500 kg
Treibstoffmasse ca. 31.100 kg
Gesamtmasse ca. 33.600 kg
Antrieb 1 Flüssigkeitstriebwerk Aerojet LR-​91 AJ-​11
Treibstoff Aerozin 50 + Stickstofftetroxid
Vakuumschub 457 kN[2]
spezifischer Impuls (Vakuum) 313 s
Brenndauer 206 s
3. Stufe
Hersteller General Dynamics
Bezeichnung(en) Centaur-​D1T
Länge 9,60 m
Durchmesser 3,05 m
Leermasse 1.610 kg
Treibstoffmasse 13.790 kg
Gesamtmasse 15.400 kg
Antrieb 2 Flüssigkeitstriebwerke Pratt & Whitney RL-​10A-​33
Treibstoff Flüssigwasserstoff + Flüssigsauerstoff
Vakuumschub 2×66,72 kN[3]
spezifischer Impuls (Vakuum) 444 s
Brenndauer 450 s
Nutzlastverkleidung
Länge 17,68 m
max. Durchmesser 4,27 m

Quellen:
[1] PETER STACHE: RAKETEN, 1980
[2] WELTRAUMFORSCHUNG, Heft 51972
[3] NASA TMX-​68249: TITAN/​CENTAUR — NASA’S NEWEST LAUNCH VEHICLE, Juli 1973
[4] ATK: SPACE PROPULSION PRODUCTS CATALOG, Mai 2008
[5] NASA TM X-​71838: TITAN/​CENTAUR D-​1T TC-​2, HELIOS A FLIGHT DATA REPORT, September 1975