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  泰坦4號運載火箭的研發確保美國空軍有太空梭等級酬載量的火箭,泰坦4號運載火箭可不加裝末端節或兩個末端節(慣性末端節及半人馬座末端節)。  泰坦4號運載火箭由兩枚大型固體火箭助推器及兩節式的液態火箭所組成,發射後的前兩分鐘僅使用固體火箭助推器,發射約兩分鐘後才開啟第一節液態燃料發動機。  第一及第二節的燃料使用50%的聯氨及50%的偏二甲肼混合而成,而氧化劑則是四氧化二氮,這兩種推進劑混合後能自燃(於室溫接觸後即自行點火),也能於發射前存放在燃料槽中較長的時間。  泰坦4號運載火箭可從佛羅里達州鄰近可可比奇(Cocoa Beach)的卡納維爾角空軍基地SLC-40或41號發射臺發射,也可由加利福尼亞州聖塔芭芭拉北方60英里的范登堡空軍基地SLC-4E發射臺發射,發射地點的選擇則取決於酬載衛星的軌道及其任務目標。

  泰坦一號運載火箭的第一節及第二節皆使用煤油及液態氧為推進劑,泰坦系列運載火箭的下一個型號,泰坦二號運載火箭,和泰坦一號運載火箭相似,但酬載量也更大,指定為LGM-25C,泰坦二號運載火箭為當時美國空軍所研發最大的導彈,新研發的引擎開始以50%聯氨及50%偏二甲基及四氧化二氮為推進劑。  泰坦系列運載火箭的建立為美國空軍於1955年10月授權洛克希德馬丁公司(the former Glenn L. Martin Company)建造長程洲際彈道導彈(SM-68),之後則衍變為泰坦一號運載火箭,是美國第一枚兩節式的長程洲際彈道導彈且取代了擎天神長程洲際彈道導彈成為美國的第二型長程洲際彈道導彈。  泰坦三號系列運載火箭於1961年發展出泰坦IIIA運載火箭,一年後,與泰坦34D運載火箭相似的泰坦IIIB運載火箭也從泰坦三號系列運載火箭發展出來。泰坦4A運載火箭在1998年8月進行最後一次發射,泰坦4B運載火箭於1997年2月23日進行首次發射,泰坦4B運載火箭為裝設新導航系統的改良型,飛行終止系統,地面檢查系統及固態輔助火箭也稍做修改,總推力亦增加了25%。  於1980年代早期,通用動力公司(General Dynamics)計劃使用太空梭發射探月艙組進入軌道,再以泰坦4號運載火箭發射類似阿波羅太空船的載人艙組與之接合,並建造登月小艇以登陸月球,此計劃需要太空梭及泰坦4號運載火箭使用鋁-鋰合金的燃料槽取代鋁製燃料槽以達較大的酬載量,本計劃直到1990年代太空梭及泰坦4號運載火箭皆改用鋁-鋰合金的燃料槽後而可飛抵較高軌道與俄羅斯和平號太空站接合才有實現可能。泰坦4B運載火箭於擎天神五號運載火箭及三角洲四號重型運載火箭研製成功後也在2005年除役。  泰坦IVB運載火箭於1997年10月15日發射美國太空總署的卡西尼土星探測船。
泰坦四號系列運載火箭(包括四A型及四B型)為美國空軍所屬的火箭,發射地點有佛羅里達州的卡納維爾角空軍基地及加利福尼亞州的范登堡空軍基地。