타이탄 IIIC
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1. 개요
타이탄 IIIC는 1965년부터 1982년까지 36회 발사되어 31회 성공한 미국 우주 발사체이다. 타이탄 I 미사일을 기반으로 개발되었으며, 대형 고체연료 부스터를 장착하여 성능을 향상시켰다. 타이탄 IIIC는 다양한 위성을 궤도에 진입시키는 데 사용되었지만, 에어로진 50과 사산화이질소의 독성 문제와 높은 발사 비용으로 인해 타이탄 IV 로켓을 마지막으로 퇴역했다.
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| 타이탄 IIIC | |
|---|---|
| 일반 정보 | |
 | |
| 기능 | 중형 발사체 |
| 제조사 | 마틴 |
| 원산지 | 미국 |
| 높이 | 42 미터 |
| 지름 | 3.05 미터 |
| 질량 | 626,190 킬로그램 |
| 단수 | 2-3단 |
| 계열 | 타이탄 |
| 상태 | 퇴역 |
| 발사장 | LC-40 & 41, 케이프커내버럴 공군 기지 SLC-6, 반덴버그 공군 기지 |
| 총 발사 횟수 | 36 |
| 성공 횟수 | 31 |
| 실패 횟수 | 5 |
| 최초 발사 | 1965년 6월 18일 |
| 마지막 발사 | 1982년 3월 6일 |
| 운반 능력 | |
| 저궤도 | 13,100 킬로그램 |
| 정지궤도 전이 궤도 | 2,994 킬로그램 |
| 화성 | 1,202 킬로그램 |
| 단별 정보 | |
| 이름 | UA1205 |
| 개수 | 2 |
| 추력 | 5,850 킬로뉴턴 |
| 비추력 | 263 초 |
| 연소 시간 | 115 초 |
| 연료 | 고체 |
| 엔진 | 2 LR87-AJ9 |
| 추력 | 1,941.7 킬로뉴턴 |
| 연료 | N2O4 / 에어로진 50 |
| 연소 시간 | 147 초 |
| 엔진 | 1 LR91-AJ9 |
| 추력 | 453.1 킬로뉴턴 |
| 연료 | N2O4 / 에어로진 50 |
| 연소 시간 | 205 초 |
| 이름 | 트랜스테이지 |
| 엔진 | 2 AJ-10-138 |
| 추력 | 71.2 킬로뉴턴 |
| 연료 | N2O4 / 에어로진 50 |
| 연소 시간 | 440 초 |
2. 역사
타이탄 IIIC는 1965년 6월 18일에 첫 발사가 이루어졌으며, 1982년 타이탄 34D로 대체되기 전까지 미 공군에서 가장 강력한 발사체였다.[1] 1965년부터 1982년까지 총 36회 발사되어 31회 성공했다.[1] 마지막 IIIC는 1982년 3월에 발사되었다.[1]
타이탄 III 계열은 강화된 타이탄 II 코어에 고체 로켓 부스터를 장착하거나 장착하지 않고 다양한 상단을 포함했다. 모든 고체 로켓 모터(SRM)가 장착된 타이탄(IIIC, IIID, IIIE, 34D 및 IV)은 발사 시 SRM만 점화되었으며, 코어 단계는 T+105초, SRM 분리 직전에 활성화되었다. 타이탄 IIIA(1964~65년에 비행된 초기 시험용)와 IIIB(1966년부터 1987년까지 아게나 D 상단과 함께 비행)는 SRM이 없었다.[1] 타이탄 III 발사기는 대형 탑재체 발사에 유연성을 제공했다.
모든 타이탄 II/III/IV에는 조기 분리 발생 시 1단계를 파괴하는 오작동 분리 파괴 시스템(ISDS)이 있었다. SRB를 탑재한 타이탄(IIIC, IIID, 34D, IV)에는 SRB에 부착된 끈으로 구성된 두 번째 ISDS가 있어, 코어에서 조기 분리 시 자동 작동되어 SRB를 파괴했다. "파괴"는 주로 내부 압력 해제 및 추력 종료를 위해 케이싱을 쪼개는 것이었다. ISDS는 타이탄 운용 기간 동안 몇 차례 사용되었다.
SRB가 장착된 타이탄은 타이탄 II/IIIA/IIIB의 개방형 트러스 구조 대신 1단계 엔진을 덮었다. 이는 SRB 배기 가스 열로부터 엔진을 보호하기 위함이었다.
타이탄 III/IV SRB는 고정 노즐이었으며 롤 제어를 위해 각 모터에 소량의 사산화 질소 탱크가 장착되었다. 사산화질소는 SRB 배기 가스에 주입되어 원하는 방향으로 편향시켰다.
IIIC는 대부분 입증된 하드웨어로 구성되었기 때문에 발사 문제는 일반적으로 상단 단계 및/또는 탑재체로 인해 발생했다.
- 1965년 10월의 두 번째 발사는 트랜스지가 산화제 누출로 탑재체(여러 소형 위성)를 올바른 궤도에 진입시키지 못해 실패했다.
- 12월의 세 번째 발사도 비슷한 실패를 겪었다.
- [https://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/spacecraft/display.action?id=1965-108B 네 번째 IIIC 발사]는 LES 4(링컨 실험 위성 4)를 궤도에 진입시키기 위해 사용되었다. 이는 단일 타이탄 3C 로켓으로 케이프 커내버럴에서 OV2-3, LES 3, 오스카 4와 함께 발사된 미 공군 실험 통신 위성이었다. X-밴드에서 전송되었다.
- 다섯 번째 타이탄 IIIC(1966년 8월 26일)는 발사 직후 페어링 조각이 떨어지면서 실패했다. 약 80초 경에 나머지 슈라우드가 파괴되어 발사체 제어 및 탑재체(베트남 주둔 미 육군 통신용 IDCSP 위성)를 잃었다. SRB 중 하나가 스택에서 떨어져 나가면서 ISDS가 자동 작동되어 전체 발사체를 파괴했다. 슈라우드 실패 원인은 불분명했지만, 이후 타이탄 III에 사용된 유리 섬유 탑재체 슈라우드는 금속 슈라우드로 교체되었다.
- 1970년 11월 타이탄 IIIC는 트랜스지 실패로 미사일 조기 경보 위성을 올바른 궤도에 진입시키지 못했고, 1975년 또 다른 트랜스지 실패로 DSCS II 군용 통신 위성 2기가 LEO에 남겨졌다.
- 1978년 3월 25일, DSCS II 위성 2기 발사 중 타이탄 2단계 유압 펌프 고장으로 발사 후 약 470초에 엔진이 정지, 대서양에 추락했다. 사거리 안전 파괴 명령이 전송되었지만, 단계가 명령을 받았는지 또는 이미 파괴되었는지는 불분명했다.
2. 1. 개발 배경
1957년 소련의 스푸트니크 1호 발사 성공은 미국에 큰 충격을 주었으며(스푸트니크 쇼크), 이는 미국이 우주 로켓 개발에 박차를 가하는 계기가 되었다.[1] 1959년, 마틴 컴퍼니는 타이탄 I ICBM을 최초로 발사했다. 타이탄 I은 2단 액체 연료 로켓으로, 미국의 두 번째 ICBM이었다.| 연도 | 사건 |
|---|---|
| 1957년 | 소련 스푸트니크 1호 발사, 미국에 스푸트니크 쇼크 발생 |
| 1959년 | 마틴 컴퍼니, 타이탄 I ICBM 최초 발사, 2단 액체 연료, 미국의 2번째 ICBM |
| 1961년 4월 | 소련 유리 가가린 세계 최초 유인 우주 비행 |
| 1961년 5월 | 존 F. 케네디 대통령, 소련과의 우주 경쟁 승리를 위한 아폴로 계획 발표 |
| 1961년 | 머큐리 계획과 아폴로 계획의 시간 간격을 메우기 위한 제미니 계획 시작 |
| 1961년 | 마틴 컴퍼니, 마리에타 컴퍼니와 합병, 마틴 마리에타 출범 |
| 1962년 | 마틴 마리에타, 타이탄 II ICBM 최초 발사, 2단 액체 연료, 타이탄 I 보다 50% 대형 |
| 1964년 | 타이탄 II GLV 최초 발사, 2단 액체 연료, 타이탄 II ICBM을 우주 로켓으로 개량 |
| 1964년 | 타이탄 IIIA 우주로켓 최초 발사, 3단 액체 연료 |
| 1965년 | 타이탄 IIIC 우주로켓 최초 발사, 타이탄 IIIA에 600톤 추력인 대형 고체로켓 부스터 2개(1200톤 추력) 장착 |
2. 2. 타이탄 시리즈의 발전
1961년, 존 F. 케네디 대통령은 소련과의 우주 경쟁에서 승리하기 위해 아폴로 계획을 발표했다.[1] 같은 해, 마틴 컴퍼니는 마리에타 컴퍼니와 합병하여 마틴 마리에타가 되었다.[1] 1962년, 마틴 마리에타는 타이탄 II ICBM을 최초로 발사했는데, 이는 타이탄 I보다 50% 더 큰 2단 액체 연료 로켓이었다.[1]1964년에는 타이탄 II GLV가 최초로 발사되었다. 타이탄 II GLV는 타이탄 II ICBM을 우주 로켓으로 개량한 것이다.[1] 같은 해, 타이탄 IIIA 우주 로켓이 최초로 발사되었는데, 이는 3단 액체 연료 로켓이었다.[1] 1965년, 타이탄 IIIC 우주 로켓이 최초로 발사되었다. 타이탄 IIIC는 타이탄 IIIA에 600톤 추력의 대형 고체 로켓 부스터 2개(총 1200톤 추력)를 장착한 모델이다.[1]
타이탄 로켓 시리즈는 1965년부터 2005년까지 다양한 모델이 개발되어 사용되었다. 2005년에 마지막으로 발사된 모델은 타이탄 IV 로켓이다.[1]
2. 3. 기술적 문제와 퇴역
타이탄 I과 같은 기본형에 대형 고체연료 부스터 2개를 붙인 외양의 타이탄 로켓 시리즈는 모델명은 바뀌어도 1965년부터 2005년까지 계속 사용되었다. 2005년 마지막 발사된 모델은 타이탄 IV 로켓이다.[1]타이탄 시리즈는 에어로진 50과 사산화이질소의 독성이 문제점이었고, 발사비용이 너무 비쌌다.[1]
에어로진 50과 사산화이질소는 러시아, 중국, 북한 등에서 단거리 스커드 미사일부터 ICBM, 우주 로켓에 광범위하게 사용하는 액체연료로, 상온에서 보관이 가능하지만, 독성이 매우 강하고, 가격이 비싸다. 반면에 등유와 액체산소는 연료 가격이 매우 싼 대신에, 액체산소가 극저온 연료라서 보관이나 취급이 매우 까다롭다.[1]
이러한 문제로 타이탄 IV 로켓 시리즈는 모두 퇴역되었고, 개발사인 록히드 마틴은 2018년 기준으로 아틀라스 V를 사용 중이다. 아틀라스 V는 세계에서 가장 발사비용이 싸다는 러시아 RD-180 엔진을 사용하는데, 나로호에 사용된 엔진이기도 하다.[1] 록히드 마틴의 경쟁사인 보잉은 델타 IV를 발사중이며, 델타 IV는 극저온 액체연료 엔진을 사용한다.[1]
3. 우주 개발 경쟁
1961년 4월, 소련은 유리 가가린을 통해 세계 최초로 유인 우주 비행에 성공했다.[1] 같은 해, 미국은 머큐리 계획과 아폴로 계획 사이의 시간 간격을 메우기 위해 제미니 계획을 시작했다.[1] 1966년 제미니 계획이 종료되었고,[1] 1967년에는 아폴로 1호 화재 사고가 발생했다.[1] 1969년, 아폴로 11호가 세계 최초로 유인 달 착륙에 성공하면서 미국은 소련과의 우주 경쟁에서 승리했다고 선언했다.[1] 1972년, 아폴로 17호가 마지막 유인 달 착륙 임무를 수행했다.[1]
4. 설계 (타이탄 IIIC 기준)
타이탄 IIIC는 발사 시 무게가 약 626000kg이며, 두 단으로 구성된 타이탄 코어와 Transtage라고 불리는 상단 로켓, 그리고 두 개의 대형 UA1205 고체 로켓 모터(SRM)로 구성된다.[2]
| 구분 | 직경 | 길이 | 무게 (추진제 포함) | 추진제 | 엔진 | 추력 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 0단계 (SRM) | 3.05m | 25.91m | 약 226233kg | 고체 | UA1205 | 2380000lbf (해수면)[2] |
| 1단계 | 3.05m | 22.28m | 약 116573kg | 에어로진 50, 사산화 질소 (NTO) | Aerojet LR-87-AJ9 (쌍노즐)[4] | 1941.7kN |
| 2단계 | 3.05m | 7.9m | 약 29188kg | 에어로진 50, 사산화 질소 (NTO) | Aerojet LR-91-AJ9[4] | 453.7kN |
| 3단계 (트랜스스테이지) | 3.05m | 4.57m | 약 12247kg | 에어로진 50, 사산화 질소 (NTO) | Aerojet AJ-10-138 (2개) | 16000lbf[3] |
고체 로켓 모터(0단계)는 지상에서 점화되며, 각 모터는 5개의 세그먼트로 구성되어 있다. 직경은 3.05m이고 길이는 25.91m이며, 무게는 거의 226233kg에 달한다. 이들은 약 115초 동안 연소하며, 약 116초 후에 분리된다.[2][3]
1단계 코어는 고체 로켓 모터 분리 약 5초 전에 점화된다. 이 단계는 쌍노즐 Aerojet LR-87-AJ9 엔진으로 구동되며, 약 116573kg의 에어로진 50과 사산화 질소 (NTO)를 연소시켜 147초 동안 1941.7kN의 추력을 발생시킨다. 에어로진 50과 NTO는 누출 시 두 물질의 혼합 위험을 최소화하기 위해 구조적으로 독립된 탱크에 저장된다.
2단계 코어는 약 29188kg의 추진제를 포함하며, 145초 동안 453.7kN의 추력을 발생시키는 단일 Aerojet LR-91-AJ9 엔진으로 구동된다.[4]
상단인 타이탄 Transtage는 에어로진 50과 사산화 질소를 사용한다. 두 개의 Aerojet AJ-10-138 엔진은 재시동이 가능하여 궤도 조정, 정지 궤도 전이 및 삽입, 여러 페이로드를 다른 궤도로 전달하는 등 유연한 궤도 운용을 가능하게 했다.[3] Transtage는 약 12247kg의 추진제를 포함했으며, 엔진은 16000lbf의 추력을 냈다.
5. 발사 기록
14:00
17:24
OV2-1
14:00
LES-4
OV2-3
OSCAR 4
14:00
OPS-9312 (IDCSP)
OPS-9313 (IDCSP)
OPS-9314 (IDCSP)
OPS-9315 (IDCSP)
OPS-9316 (IDCSP)
OPS-9317 (IDCSP)
GGTS-1
14:00
GGTS-2
13:50
OV1-6
OV4-1R/T
OV4-3
14:19
OPS-9322 (IDCSP)
OPS-9323 (IDCSP)
OPS-9324 (IDCSP)
OPS-9325 (IDCSP)
OPS-9326 (IDCSP)
OPS-9327 (IDCSP)
OPS-9328 (IDCSP)
10:01
OPS-6679 (벨라)
ORS-4
OV5-1
OV5-3
13:15
OPS-9332 (IDCSP)
OPS-9333 (IDCSP)
OPS-9334 (IDCSP)
LES-5
DODGE
14:03
OPS-9342 (IDCSP)
OPS-9343 (IDCSP)
OPS-9344 (IDCSP)
OPS-9345 (IDCSP)
OPS-9346 (IDCSP)
OPS-9347 (IDCSP)
OPS-9348 (IDCSP)
07:37
OV2-5
OV5-2
OV5-4
21:09
07:57
OPS-6911 (벨라)
OV5-5
OV5-6
OV5-9
10:50
OPS-7044 (벨라)
10:36
07:43
03:09
DSCS-II-2 (OPS-9432)
09:39
07:14
23:57
DSCS-II-4 (OPS-9434)
13:00
14:03
DSCS-II-6 (OPS-9434)
05:15
01:25
LES-9
Solrad-11A
Solrad-11B
03:00
06:00
14:27
DSCS-II-8 (OPS-9438)
18:09
DSCS-II-10 (OPS-9440)
19:08
00:40
DSCS-II-12 (OPS-9442)
13:30
11:22
02:09
DSCS-II-14 (OPS-9444)
13:30
09:22
19:25