«Протон » (официальное обозначение: УР-500 ) — одноразовая система запуска , используемая как для коммерческих, так и для государственных космических запусков России. Первая ракета «Протон » была запущена в 1965 году. Современные версии системы запуска все еще используются по состоянию на 2023 год [обновлять], что делает ее одним из самых успешных тяжелых ускорителей в истории космических полетов. Компоненты всех «Протонов» производятся на заводе ГКНПЦ имени Хруничева в Москве и Конструкторском бюро химической автоматики [3] в Воронеже , затем транспортируются на космодром Байконур , где на площадке 91 собираются для формирования ракеты-носителя. [4] После интеграции полезной нагрузки ракету доставляют на стартовую площадку горизонтально по рельсам и поднимают в вертикальное положение для запуска. [5] [6]
Как и во многих советских ракетах, названия повторяющихся полезных нагрузок стали ассоциироваться с самой ракетой-носителем. Прозвище «Протон» происходит от серии научных спутников с одинаковыми названиями , которые были одними из первых полезных нагрузок ракеты. Во время Холодной войны западные спецслужбы обозначали его как D-1 / D-1e или SL-12 / SL-13 .
Грузоподъемность на низкую околоземную орбиту составляет около 22,8 тонны (50 000 фунтов). [7] Грузоподъемность геостационарной установки составляет около 6,3 тонны (14 000 фунтов). [8] Коммерческие запуски продаются компанией International Launch Services (ILS). [9]
В 2013 году ракету планировалось вывести из эксплуатации до 2030 года. [10] По состоянию на июнь 2018 года [обновлять]производство ракеты «Протон» прекращается, поскольку новая ракета-носитель «Ангара » вводится в эксплуатацию и вступает в эксплуатацию. Никаких новых контрактов на запуск «Протона» подписано не будет. [11]
«Протон» [12] начал свою жизнь как «сверхтяжелая межконтинентальная баллистическая ракета ». Он был разработан для запуска термоядерного оружия мощностью 100 мегатонн (или более) на расстояние 13 000 км. Он был слишком велик для межконтинентальной баллистической ракеты и никогда не использовался в таком качестве. В конечном итоге его использовали в качестве космической ракеты-носителя . Это было детище конструкторского бюро Владимира Челомея в качестве альтернативы ракете Н1 Сергея Королева , целью которой было отправить двухместный космический корабль «Зонд » вокруг Луны; Королев открыто выступал против других проектов «Протона» и Челомея по использованию токсичного топлива. Необычный внешний вид первой ступени обусловлен необходимостью транспортировки комплектующих по железной дороге. Центральный бак окислителя имеет максимальную ширину для погрузочной колеи гусеницы. Шесть баков, окружающих его, содержат топливо и служат точками крепления двигателей. Несмотря на то, что они напоминают накладные ускорители , они не предназначены для отделения от центрального бака окислителя. Первая и вторая ступени соединены решетчатой конструкцией. Двигатель второй ступени зажигается незадолго до отделения первой ступени, и решетка позволяет выхлопным газам выйти наружу. [13] Это называется «горячей ступенью» и исключает необходимость использования двигателей с незаполненным объемом на второй ступени.
Спешная программа разработки привела к десяткам неудач в период с 1965 по 1972 год. Государственные испытания «Протона» завершились только в 1977 году, после чего было установлено, что его надежность превышает 90%.
Конструкция «Протона» держалась в секрете до 1986 года, публике показывали только верхние ступени в видеоклипах и фотографиях, а первый раз, когда весь корабль был показан внешнему миру, произошел во время запуска «Мира», который транслировался по телевидению .
Серийное производство системы наведения, навигации и управления « Протона» началось в 1964 году на ПО «Коммунар» ( Харьков, Украина ). [14]
«Протон» запустил беспилотные советские окололунные полеты и должен был запустить первые советские пилотируемые окололунные космические полеты до того, как Соединенные Штаты выполнили миссию «Аполлон-8» . «Протон» запустил космические станции «Салют », основной сегмент и модули расширения «Мир», а также модули «Заря» и «Звезда » МКС .
«Протон» также запускает коммерческие спутники , большинством из которых управляет компания International Launch Services . Первый запуск ILS Proton состоялся 9 апреля 1996 года с запуском спутника связи SES Astra 1F . [15]
В период с 1994 по середину 2010 года доходы Proton составили 4,3 миллиарда долларов, и, по прогнозам, к 2011 году они вырастут до 6 миллиардов долларов. [16]
В январе 2017 года «Протон» был временно остановлен из-за того, что производитель — Воронежский механический завод — заменил в двигателях жаропрочный сплав на более дешевый металл. [17] [18]
В июне 2018 года госкорпорация «Роскосмос» объявила, что производство ракеты «Протон» прекратится, поскольку новая ракета-носитель «Ангара» выйдет на строй и вступит в строй. Никаких новых контрактов на запуск «Протона» подписано не будет. [11]
Свой последний запланированный коммерческий полет «Протон» совершил 9 октября 2019 года, доставив Eutelsat 5 West B и Mission Extension Vehicle -1 на геостационарную орбиту. [19] Ряд миссий Роскосмоса и других российских правительственных миссий остаются в манифесте запуска «Протона».
Протон К питается очень токсичным несимметричным диметилгидразином и четырехокисью азота . [20] Это гиперголическое топливо, которое воспламеняется при контакте, что позволяет избежать необходимости использования системы зажигания, и может храниться при температуре окружающей среды. Это позволяет избежать необходимости в компонентах, устойчивых к низким температурам, и позволяет ракете оставаться на стартовой площадке неопределенно долгое время (другие пусковые установки с такой возможностью включают американские Titan II GLV , Titan III и Titan IV , китайские Long March 2 и Long 4 марта советские/украинские ракеты-носители «Циклон» , советские/российские ракеты-носители «Космос-3» и «Космос-3М» , а также европейские ракеты-носители «Ариан-1» и «Ариан-4 »). Напротив, криогенное топливо нуждается в периодическом пополнении по мере выкипания.
Четвертый этап имеет несколько вариантов в зависимости от миссии. Самый простой, «Блок Д» , использовался для межпланетных полетов. Блок Д не имел модуля наведения, в зависимости от зонда для управления полетом. Три разные версии «Блока ДМ» (ДМ, ДМ2 и ДМ-2М) предназначались для высоких околоземных орбит. Блок Д/ДМ был необычен тем, что топливо хранилось в тороидальном баке вокруг двигателя и за баком окислителя.
В первоначальных испытаниях «Протона» в 1965–66 годах использовались только первые две ступени ракеты-носителя, а полная четырехступенчатая ракета-носитель впервые полетела в 1967 году. Когда в 1971 году началась программа советской космической станции, «Протоны» начали запускаться на ракете «Блок». D снят для использования в качестве тяжелой пусковой установки на околоземной орбите.
В состав полезной нагрузки «Протона-К» входили все советские космические станции « Салют », почти все модули «Мир» (за исключением стыковочного модуля , который был запущен на американском космическом корабле « Шаттл» ), а также модули «Заря » и «Звезда» Международной космической станции . Предполагалось запустить пилотируемый космический корабль ТКС до отмены этой программы, хотя было выполнено несколько полетов роботизированных космических кораблей. Кроме того, предполагалось запустить космический самолет LKS 1970-х годов, но так и не был реализован. [ нужна цитата ]
Первоначальная версия «Протона М» могла вывести 3–3,2 тонны (6 600–7 100 фунтов) на геостационарную орбиту или 5,5 тонны (12 000 фунтов) на геостационарную переходную орбиту . Он может вывести до 22 тонн (49 000 фунтов) на низкую околоземную орбиту с наклонением 51,6 градуса, орбиту Международной космической станции (МКС).
Усовершенствования «Протона М» включали модификации нижних ступеней для уменьшения массы конструкции, увеличения тяги и полного использования топлива. Обычно вместо ступеней Блока Д или Блока ДМ используется верхняя ступень хранимого топлива Бриз-М ( по-русски : Бриз означает «Бриз ») , что устраняет необходимость в многократной подаче топлива и доливке кислорода из-за кипения; «Протон-М» также летал с разгонным блоком «Блок-ДМ». Также были предприняты усилия по снижению зависимости от иностранных (обычно украинских) поставщиков комплектующих. Диаметр обтекателя полезной нагрузки разгонного блока «Бриз-М» составляет 4,1 м (13,45 футов). [21]
Ракеты-носители «Протон» и разгонные блоки «Бриз-М» спроектированы и построены Государственным космическим научно-производственным центром имени Хруничева (Хруничева) в Москве, основным владельцем компании International Launch Services (ILS). В центре сосредоточены все инженерные, сборочные и испытательные подразделения производства «Протон». После недавней консолидации российских космических предприятий Хруничев имеет прямой надзор и контроль над до 70% всего производства «Протонов» от поставщиков до производителей. Консолидация напрямую поддерживает продолжающиеся усилия Хруничева по вертикальной интеграции производства «Протона». [22]
Усовершенствованный вариант, ракета-носитель III фазы «Протон-М/Бриз-М», прошла испытания в ходе российских федеральных двойных миссий «Экспресс АМ-44» и «Экспресс МД-1» в феврале 2009 года и осуществила свой первый коммерческий запуск в марте 2010 года с ракетой-носителем «Экспресс-АМ-44» и «Экспресс-МД-1». Спутник Echostar XIV. Конфигурация «Протон-М/Бриз-М III фазы» обеспечивает 6150 кг производительности ГТО, что на 1150 кг больше, чем у исходного «Протон-М Бриз-М», при сохранении базовой конструктивной конфигурации.
6 августа 2012 года Федеральное космическое агентство России потеряло российский и индонезийский спутник связи при попытке вывести их на орбиту на корабле «Протон-М» из-за технических проблем с последней ступенью. [23]
2 июля 2013 года на корабле «Протон-М», запускавшем три навигационных спутника ГЛОНАСС , произошел сбой, напоминающий катастрофы 1960-х годов, вскоре после старта, когда ракета-носитель разбилась возле ЛК-39 на Байконуре, завершив 30-летний непрерывный период без сбоев первой ступени; все будущие полеты «Протона» были приостановлены до завершения расследования. [24] В конечном итоге было установлено, что авария произошла из-за того, что блок гироскопа скорости был установлен в перевернутом положении. Из-за сложности неправильной установки пакета возникло широкое подозрение, что это было сделано намеренно недовольным или пьяным рабочим завода имени Хруничева. [ нужна цитата ]
15 мая 2014 года у корабля «Протон-М/Бриз-М» со спутником «Экспресс» произошел отказ третьей ступени из-за неисправного подшипника турбонасоса. Обломки упали в Маньчжурии. 21 октября еще один спутник «Экспресс» остался на бесполезной орбите, когда ступень «Бриз» отключилась на 24 секунды раньше.
16 мая 2015 года спутник связи MEXSAT не вышел на орбиту из-за очередной неисправности третьей ступени, восьмой сбой «Протона» с 2010 года.
Хруничев инициировал разработку комплекса усовершенствований фазы IV, чтобы идти в ногу с требованиями рынка и тенденциями массового роста коммерческих спутников. Реализация доработок этапа IV «Протон Бриз-М» была завершена в 2016 году. Масса полезной нагрузки для этапа IV увеличена до 6320 кг на опорную орбиту ГТО с остаточной скоростью дельта V до ГСО 1500 м/с. [25]
Значительные модернизации были временно приостановлены после объявления (в 1992 году) о новой ракете-носителе «Ангара» . Самое крупное обновление [ когда? ] была сцена КВРБ. Эта криогенная ступень имела бы значительно увеличенную мощность. Двигатель был успешно разработан, и этап в целом перешел к аппаратному обеспечению. Однако, поскольку KVRB заметно больше, чем Block D, аэродинамику корабля, управление полетом, программное обеспечение и, возможно, электронику придется пересмотреть. Кроме того, стартовая площадка может снабжать существующие «Протоны» обычным гиперголическим топливом из единых источников. В частности, питание верхних ступеней осуществляется через общие загрузочные трубы, проходящие вдоль ракеты. Переход на этап с другим топливом требует добавления дополнительных вспомогательных изделий; переход на криогены требует, чтобы такие вспомогательные статьи периодически появлялись на сцене. [ нужна цитата ]
Тяжелые варианты «Ангары» будут проще и дешевле «Протона» (и, как и ракета «Атлас V» , не будут использовать гиперголическое топливо; вместо этого это будет керолоксовая ракета, как ракета «Союз» ). Они также с самого начала будут спроектированы для установки ступени КВТК и уже будут иметь подачу жидкого кислорода на площадке; потребуется только подача водорода. [ нужна цитата ]
...в последние годы последовали неудачи.
Эти проблемы, в сочетании с быстрым ростом недорогих альтернатив, таких как ракета Falcon 9 от SpaceX, привели к тому, что количество запусков «Протонов» в данном году сократилось с восьми или около того до одного или двух.
