Протон (ракетное семейство) - Proton (rocket family)

Протон 8К82К
Протон Звезда Crop.jpg
Запуск ракеты "Протон-К"
Функция Орбитальная ракета-носитель
Производитель Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева и Конструкторское бюро химической автоматики
Страна происхождения Советский Союз ; Россия
Размер
Рост 53 метра (174 футов)
Диаметр 7,4 метра (24 футов)
Масса 693,81 тонны (1529600 фунтов) (3 ступени)
Этапы
Емкость
Полезная нагрузка на НОО
Масса 23700 кг (52200 фунтов)
Полезная нагрузка в GTO
Масса 6300 кг (13900 фунтов)
История запуска
Положение дел Активный
Запустить сайты Байконур , LC-200 и LC-81
Всего запусков 426
Успех (а) 378
Отказ (ы) 44 год
Частичный отказ (ы) 4
Первый полет Протон: 16 июля 1965 г.
Протон-К : 10 марта 1967 г.
Протон-М : 7 апреля 2001 г.
Последний полет Протон: 6 июля 1966 г.
Протон-К: 30 марта 2012 г.
Протон-М : 21 июля 2021 г.
Заметная полезная нагрузка
Первая ступень
Двигатели 6 РД-275
Толкать 10470 кН (2350000 фунтов е )
Время горения 126 с
Пропеллент N 2 O 4 / НДМГ
Вторая стадия
Двигатели 3 RD-0210 и 1 RD-0211
Толкать 2399 кН (539000 фунтов-силы)
Удельный импульс 327 секунд (3,21 км / с)
Время горения 208 с
Пропеллент N 2 O 4 / НДМГ
Третий этап
Двигатели 1 РД-0212
Толкать 630 кН (140000 фунтов-силы)
Удельный импульс 325 секунд (3,19 км / с)
Время горения 238 с
Пропеллент N 2 O 4 / НДМГ
Четвертый этап - Блок-Д / ДМ
Двигатели РД-58М
Толкать 83,4 кН (18700 фунтов-силы)
Удельный импульс 349 секунд (3,42 км / с)
Время горения 770 с
Пропеллент LOX / RP-1

Протон (русский язык: Протон) (официальное обозначение: УР-500 ) - это одноразовая стартовая система, используемая как для коммерческих, так и для правительственных космических запусков России. Первая ракета « Протон » была запущена в 1965 году. Современные версии пусковой системы все еще используются по состоянию на 2021 год, что делает ее одним из самых успешных тяжелых ускорителей в истории космических полетов. Все Протоны строятся на заводе Государственного космического научно-производственного центра им. Хруничева в Москве и КБ химической автоматики в Воронеже , транспортируются на космодром Байконур , доставляются на стартовую площадку горизонтально по железной дороге и поднимаются в вертикальное положение для запуска.

Как и в случае со многими советскими ракетами, названия повторяющихся полезных нагрузок стали ассоциироваться с самой ракетой-носителем. Название «Протон» происходит от серии одноименных научных спутников , 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 .

Мощность запуска на низкую околоземную орбиту составляет около 22,8 тонны (50 000 фунтов). Пропускная способность геостационарного транспорта составляет около 6,3 тонны (14 000 фунтов). Коммерческие запуски осуществляются компанией International Launch Services (ILS). В 2013 году ракету планировали списать до 2030 года.

По состоянию на июнь 2018 года производство ракеты «Протон» прекращается, поскольку новая ракета-носитель « Ангара » вступает в строй и вводится в эксплуатацию. Никаких новых контрактов на услуги по запуску «Протона», скорее всего, не будет подписано.

История

Протон начинал свою жизнь как «сверхтяжелая межконтинентальная баллистическая ракета ». Он был разработан для запуска термоядерного оружия мощностью 100 мегатонн (или больше) на расстояние 13 000 км. Он был слишком велик для межконтинентальной баллистической ракеты и никогда не использовался в таком качестве. В конечном итоге он использовался в качестве космической ракеты-носителя . Это было детище Владимира Челомея «конструкторского бюро с как фольги Сергея Королева » s N1 ракеты, целью которого было отправить двух человек ZOND космический корабль вокруг Луны; Королев открыто выступил против других разработок «Протона» и «Челомея» по использованию ядовитого топлива. Необычный внешний вид первой очереди связан с необходимостью перевозки комплектующих по железной дороге. Центральный бак окислителя имеет максимальную ширину для габарита колеи . Шесть окружающих его баков несут топливо и служат точками крепления двигателей. Несмотря на то , что они напоминают навесные бустеры , они не предназначены для отделения от центрального бака окислителя. Первая и вторая ступени соединены решетчатой ​​структурой. Двигатель второй ступени зажигается незадолго до отделения первой ступени, и решетка позволяет выхлопу выйти.

Поспешная программа разработки привела к десяткам отказов в период с 1965 по 1972 год. Proton не завершил свои государственные испытания до 1977 года, после чего его надежность была признана выше 90%.

Конструкция «Протона» держалась в секрете до 1986 года, публике показывали только верхние ступени в видеоклипах и фотографиях, а первый раз весь аппарат был показан внешнему миру во время телевизионного запуска « Мира» .

Серийное производство системы наведения, навигации и управления для «Протона» началось в 1964 году на производственном объединении «Коммунар» ( Харьков, Украина ).

«Протон» запустил советские окололунные полеты без экипажа и был предназначен для первых советских окололунных космических полетов с экипажем до того, как Соединенные Штаты запустили миссию « Аполлон-8 ». Протон запустил Салют космических станций, на Mir сегмент сердечника и модулей расширения, и оба Заря и Звезда модули МКС .

Proton также запускает коммерческие спутники , большинство из которых находятся в ведении International Launch Services . Первый запуск ILS Proton состоялся 9 апреля 1996 года, когда был запущен спутник связи SES Astra 1F .

С 1994 по середину 2010 года выручка Proton составила 4,3 миллиарда долларов, а к 2011 году прогнозировалось, что она вырастет до 6 миллиардов долларов.

В январе 2017 года «Протон» временно остановили из-за того, что производитель - Воронежский механический завод - заменил в двигателях жаропрочный сплав на более дешевый металл.

В июне 2018 года госкорпорация Роскосмос объявила о прекращении производства ракеты «Протон», когда новая ракета-носитель « Ангара » войдет в строй и начнет работать. Никаких новых контрактов на услуги по запуску «Протона», скорее всего, не будет подписано.

Proton выполнил свою последнюю запланированную коммерческую миссию 9 октября 2019 года, доставив Eutelsat 5 West B и Mission Extension Vehicle -1 на геостационарную орбиту. Ряд миссий Роскосмоса и других правительственных миссий России остаются в манифесте запуска "Протона".

Протон 8К82К

Версия ( индекс ГРАУ ) 8К82К теперь обычно называется «Протон К». Он питается очень токсичным несимметричным диметилгидразином и тетроксидом азота . Это гиперголическое топливо, которое воспламеняется при контакте, что исключает необходимость в системе зажигания, и может храниться при температуре окружающей среды. Это позволяет избежать необходимости в компонентах, устойчивых к низким температурам, и позволяет ракете оставаться на площадке неопределенное время (другие пусковые установки с такими возможностями включают американские Titan II GLV , Titan III и Titan IV , китайские Long March 2 и Long 4 марта , советские / украинские пусковые установки « Циклон », советские / российские пусковые установки « Космос-3» и « Космос-3М » и европейские пусковые установки «Ариан 1 - Ариан 4 »). Напротив, криогенное топливо необходимо периодически пополнять по мере его кипения.

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 различных варианта Blok DM (DM, DM2 и DM-2M) предназначались для высоких околоземных орбит. Blok D / DM были необычны тем, что топливо хранилось в тороидальном баке, вокруг двигателя и за баком окислителя.

Первоначальные испытания «Протона» в 1965–66 гг. Использовали только первые две ступени ракеты-носителя, а полный четырехступенчатый аппарат впервые был запущен в 1967 году. Когда в 1971 году началась реализация программы советской космической станции, «Протоны» начали летать с помощью «Блока». D снят для использования в качестве крупнотоннажной пусковой установки LEO.

Полезная нагрузка «Протона-К» включала все космические станции Советского Союза « Салют » , почти все модули « Мир» (за исключением стыковочного модуля , который был запущен на космическом шаттле США ), а также модули « Заря» и « Звезда» Международной космической станции . До отмены этой программы планировалось запустить пилотируемый космический корабль ТКС , хотя было выполнено несколько роботизированных полетов космических кораблей. Кроме того, предполагалось запустить космический самолет LKS 1970-х годов, который так и не был реализован.

Протон-М

Протон-М, деталь поворачивается в вертикальное положение. На заднем плане видна вышка мобильной связи.

Первоначальная версия Proton M могла запускать 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 разместить до 22 тонн (49000 фунтов) на низкой околоземной орбите с наклонением 51,6 градуса, на орбите Международной космической станции (МКС).

Усовершенствования «Протона М» включали модификации нижней ступени для уменьшения массы конструкции, увеличения тяги и полного использования топлива. Как правило, верхняя ступень с хранимым топливом Бриз-М ( русский язык : Бриз означает « Бриз» ) используется вместо ступени Блока Д или Блока ДМ , 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. На разгонном блоке Бриз-М диаметр обтекателя полезной нагрузки составляет 4,1 м (13,45 фута).

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 находятся все инженерные, монтажные и испытательные функции производства Proton. После недавней консолидации российских космических предприятий Хруничев получил прямой надзор и контроль над до 70% всего производства Proton от поставщиков до производителей. Консолидация напрямую поддерживает постоянные усилия Хруничева по вертикальной интеграции производства Proton.

Усовершенствованный вариант, ракета-носитель «Протон-М / Бриз-М» фазы III, был испытан в полетах в рамках российской федеральной двойной миссии «Экспресс АМ-44» и «Экспресс МД-1» в феврале 2009 г. и выполнил свой первый коммерческий запуск в марте 2010 г. с ракетой-носителем. Спутник Echostar XIV. Конфигурация «Протон-М / Бриз-М», фаза III, обеспечивает производительность 6150 кг GTO, 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 спутники связи при попытке вывести их на орбиту на «Протоне-М» из-за технических проблем с последней ступенью. 2 июля 2013 года на ракете «Протон-М», запускавшем три навигационных спутника ГЛОНАСС, произошел сбой, напоминающий катастрофы 1960-х годов, вскоре после взлета, когда ракета-носитель разбилась возле LC-39 на Байконуре, завершив 30-летний непрерывный период без отказа первой ступени; все будущие полеты «Протона» были приостановлены до завершения расследования. В конечном итоге было установлено, что причиной аварии была установка гироскопа в перевернутом состоянии. Из-за сложности установки пакета некорректно многие подозревали, что это было сделано намеренно недовольным или пьяным рабочим завода им. Хруничева.

15 мая 2014 года на борту «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» прервалась на 24 секунды раньше.

16 мая 2015 года спутник связи MEXSAT не смог выйти на орбиту из-за другого сбоя третьей ступени, восьмого отказа Proton с 2010 года.

Хруничев инициировал разработку ряда усовершенствований фазы IV, чтобы идти в ногу с требованиями рынка и тенденциями массового роста коммерческих спутников. Внедрение усовершенствований фазы IV Протон Бриз-М было завершено в 2016 году. Показатели массы полезной нагрузки для фазы IV были увеличены до 6320 кг для эталонной орбиты GTO с остаточной дельтой V относительно GSO 1500 м / с .

Запускает

Будущие разработки

После анонса (в 1992 г.) новой ракеты-носителя « Ангара » существенные модернизации были временно приостановлены . Самой крупной модернизацией стала ступень КВРБ. Эта криогенная ступень значительно увеличила бы производительность. Двигатель был разработан успешно, и этап в целом перешел на аппаратную часть. Однако, поскольку KVRB заметно больше, чем Блок D, аэродинамика, управление полетом, программное обеспечение и, возможно, электроника должны быть пересмотрены. Кроме того, стартовая площадка может снабжать существующие Протоны обычным гиперголическим топливом из одних источников. В частности, верхние ступени питаются по общим загрузочным трубам, идущим вдоль ракеты. Переход на сцену с другим топливом требует добавления дополнительных вспомогательных статей; переход на криогены требует, чтобы такие вспомогательные предметы периодически появлялись на сцене.

Тяжелые варианты «Ангары» будут проще и дешевле, чем «Протон» (и, как и ракета « Атлас-V », не будут использовать гиперголическое топливо; вместо этого будет использоваться то же топливо РП-1, что и на ракете «Союз» ). Они также будут с самого начала спроектированы для приема ступени KVTK и уже будут иметь источник LOX на площадке; потребуется только подача водорода.

Смотрите также

Похожие пусковые системы

использованная литература

внешние ссылки