Протон (семейство ракет)
 Запуск ракеты «Протон-К». | |
| Функция | Орбитальная ракета-носитель |
|---|---|
| Производитель | Государственный научно-производственный космический центр имени Хруничева и Конструкторское бюро химической автоматики |
| Страна происхождения | Советский Союз ; Россия |
| Размер | |
| Высота | 53 метра (174 фута) |
| Диаметр | 7,4 метра (24 фута) |
| Масса | 693,81 тонны (1 529 600 фунтов), 3 ступени |
| Этапы |
|
| Емкость | |
| Полезная нагрузка на LEO | |
| Масса | 23700 кг (52200 фунтов) [1] |
| Полезная нагрузка для GTO | |
| Масса | 6300 кг (13900 фунтов) [1] |
| Связанные ракеты | |
| Производная работа |
|
| История запуска | |
| Статус | Активный |
| Запуск сайтов | Байконур , ЛК-200 и ЛК-8 |
| Всего запусков | 430
|
| Успех(а) | 382
|
| Неудачи | 44
|
| Частичный отказ(ы) | 4
|
| Первый полет | Протон: 16 июля 1965 г. Протон-К : 10 марта 1967 г. Протон-М : 7 апреля 2001 г. |
| Последний рейс | Протон: 6 июля 1966 г. Протон-К: 30 марта 2012 г. Протон-М : 12 марта 2023 г. |
| Тип пассажиров/груза |
|
| Первый этап | |
| Питаться от | 6 РД-275 |
| Максимальная тяга | 10 470 кН (2 350 000 фунтов силы ) |
| Время горения | 126 с |
| Порох | N 2 O 4 / НДМГ |
| Второй этап | |
| Питаться от | 3 РД-0210 и 1 РД-0211 |
| Максимальная тяга | 2399 кН (539 000 фунтов силы) [2] |
| Удельный импульс | 327 секунд (3,21 км/с) |
| Время горения | 208 с |
| Порох | N 2 O 4 / НДМГ |
| Третий этап | |
| Питаться от | 1 РД-0212 |
| Максимальная тяга | 630 кН (140 000 фунтов силы) |
| Удельный импульс | 325 секунд (3,19 км/с) |
| Время горения | 238 с |
| Порох | N 2 O 4 / НДМГ |
| Четвертая ступень – Блок-Д/ДМ. | |
| Питаться от | РД-58М |
| Максимальная тяга | 83,4 кН (18700 фунтов силы) |
| Удельный импульс | 349 секунд (3,42 км/с) |
| Время горения | 770 с |
| Порох | ЛОКС / РП-1 |
«Протон » (официальное обозначение: УР-500 ) — одноразовая стартовая система, используемая как для коммерческих, так и для государственных космических запусков России. Первая ракета «Протон» была запущена в 1965 году. Современные версии стартовой системы используются по состоянию на 2023 год. [update], что сделало его 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 в ракету-носитель. [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 обозначали его как D-1 / D-1e или SL-12 / SL-13 западные спецслужбы .
Грузоподъемность на низкую околоземную орбиту составляет около 22,8 тонны (50 000 фунтов). [7] Грузоподъемность геостационарной транспортировки составляет около 6,3 тонны (14 000 фунтов). [8] Коммерческие запуски реализует компания International Launch Services (ILS). [9]
В 2013 году ракету планировалось вывести из эксплуатации до 2030 года. [10] По состоянию на июнь 2018 г. [update]Производство ракеты «Протон» прекращается, поскольку новая ракета-носитель «Ангара» вводится в строй и вступает в эксплуатацию. Никаких новых контрактов на запуск «Протона» подписано не будет. [11]
История
[ редактировать ]Протон [12] начал свою жизнь как «сверхтяжелая межконтинентальная баллистическая ракета ». Он был разработан для запуска мощностью 100 мегатонн (или более) термоядерного оружия 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 Королева Сергея ракете Н1 , 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 весь корабль был показан внешнему миру 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 пилотируемые советские 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 «Заря» и «Звезда» модули 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 SES Astra 1F спутника связи . [15]
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] В программе запуска «Протона» остается ряд миссий Роскосмоса и других российских правительственных миссий.
Протон К
[ редактировать ]Протон К питается очень токсичным несимметричным диметилгидразином и четырехокисью азота . [20] Это гиперголическое топливо, которое воспламеняется при контакте, что исключает необходимость 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 площадке неопределенное 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 «Салют» космические станции , почти все модули «Мир» (за исключением стыковочного модуля , который был запущен на американском космическом корабле «Шаттл» ), а также «Заря» и «Звезда» модули 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. [21]
Последний запуск «Протона-К» состоялся 30 марта 2012 года.
Протон-М
[ редактировать ]
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 используется верхняя ступень хранимого топлива Бриз-М ( по-русски : Бриз означает «Бриз» вместо ступеней 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. Диаметр обтекателя полезной нагрузки разгонного блока «Бриз-М» составляет 4,1 м (13,45 футов). [22]
Ракеты-носители «Протон» и разгонные ступени «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». [23]
Фаза III
[ редактировать ]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 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. [24]
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. [25] 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 ссылка ]
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, восьмого отказа «Протона» с 2010 года.
Фаза IV
[ редактировать ]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. [26]
Будущие разработки
[ редактировать ]Значительные модернизации были временно приостановлены после объявления (в 1992 году) о новой ракете-носителе «Ангара» . Самое масштабное обновление [ когда? ] был этап КВРБ. Эта криогенная ступень имела бы значительно увеличенную мощность. Двигатель [ который? ] был успешно разработан, [ когда? ] 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 ссылка ]
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 ссылка ]
См. также
[ редактировать ]Подобные системы запуска
[ редактировать ]- Delta IV Heavy - устаревшая одноразовая пусковая система семейства ракет Delta.
- Atlas V Heavy - Одноразовая пусковая система
- Ариан 5 - европейская тяжелая космическая ракета-носитель (1996–2023 гг.)
- Длинное 5 марта - китайская тяжелая ракета-носитель
- Ангара А5 - российское семейство космических ракет-носителей.
- Falcon 9 — орбитальная ракета-носитель от SpaceX
- H-IIB - Одноразовая пусковая система
- Сатурн I - американская ракета, используемая в космической программе.
- IB - американская ракета, использовавшаяся в программе Аполлон в 1960-70-х годах.
- Тяжелая ракета-носитель - ракета-носитель, способная поднять от 20 000 до 50 000 кг на низкую околоземную орбиту.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б Хруничева - Ракета «Протон-М» // russianforces.org
- ^ «Протон 8К82К» . www.friends-partners.org . Проверено 26 июня 2019 г.
- ^ АО "Конструкторское Бюро Химавтоматики" [ОАО «Конструкторское бюро химической автоматизации» (сайт ГКНПЦ им. Хруничева) ].
- ^ «Зона 92 на космодроме Байконур» . russianspaceweb.com . Проверено 26 сентября 2022 г.
- ^ «Руководство для планировщика миссии «Протон»» . Международные пусковые услуги.
- ^ «Протонная вертикализация, площадка 39, Байконур» . фликр. 5 сентября 2005 г.
- ^ Служебный модуль «Звезда» [Служебный модуль «Звезда». Государственный космический научно-производственный центр имени Хруничева. Архивировано из оригинала 16 апреля 2011 года.
- ^ Кларк, Стивен (9 июня 2016 г.). «Модернизированная ракета-носитель «Протон» пополнила парк спутников Intelsat» . Spaceflightnow.com.
- ^ «Коммерческое наследие запуска» . Международные пусковые услуги.
- ^ «Российское ракетостроение в 2010-е годы» . Анатолий Зак.
- ^ Перейти обратно: а б
Бергер, Эрик (25 июня 2018 г.). «Российская ракета «Протон», предшествовавшая «Аполлону», наконец перестанет летать. Факторами, способствующими этому, являются технические проблемы и рост популярности SpaceX» . АрсТехика . Проверено 26 июня 2018 г.
...в последние годы последовали неудачи. Эти проблемы, в сочетании с быстрым ростом недорогих альтернатив, таких как ракета SpaceX Falcon 9, привели к тому, что количество запусков «Протонов» в данном году сократилось с восьми или около того до одного или двух.
- ^ «Протонное наследие» . Международные пусковые услуги.
- ↑ Первая ступень ракеты «Протон» в Российской космической сети.
- ^ «История ГАСС «Коммунар» » . Архивировано из оригинала 27 января 2021 года . Проверено 5 мая 2019 г.
- ^ «Архивы запусков протонов | Международные услуги по запуску» . ilslaunch.com . Проверено 13 сентября 2014 г.
- ^ «Выступление Генерального директора Хруничева Владимира Евгеньевича Нестерова на пресс-конференции 15 июля 2010 года» . Архивировано из оригинала 24 сентября 2019 года.
- ^ «Российская ракета «Протон» заблокирована из-за плохого контроля качества» . www.planetary.org . Проверено 26 января 2017 г.
- ^ «Российской ракете «Протон» грозит продление срока заземления из-за системных проблем с двигателем» . spaceflight101.com . 25 января 2017 года . Проверено 24 февраля 2017 г.
- ^ «Протон» выполняет свой последний запланированный коммерческий полет . russianspaceweb.com .
- ^ «Коммерческая ракета-носитель | ILS Протон Бриз М | Международные пусковые услуги» . ilslaunch.com . Проверено 13 сентября 2014 г.
- ^ Хендрикс, Барт; Вис, Берт (2007). «За Бураном – ЛКС Челомея». Энергия-Буран: советский космический корабль . Исследование космоса. Спрингер-Праксис. стр. 431–433. дои : 10.1007/978-0-387-73984-7 . ISBN 978-0-387-69848-9 .
- ^ «Протон Бриз М – ИЛС» . www.ilslaunch.com . Проверено 9 ноября 2019 г.
- ^ «Испытайте ILS: достигните своей миссии» (PDF) . 4 марта 2011 г. Архивировано из оригинала (PDF) 17 января 2012 г.
- ^ «Новости со всего мира» . latimesblogs.latimes.com. 7 августа 2012 года . Проверено 13 сентября 2014 г.
- ^ «Российский «Протон» разбился с тремя навигационными спутниками» . Российская космическая паутина. 2 июля 2013 г.
- ^ «Наследие коммерческих запусков | Ракета «Протон» | Международные пусковые услуги» . ilslaunch.com . Проверено 13 сентября 2014 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- «Протон» запускает страницу на LyngSat
- Технические характеристики ракеты «Протон»
- Дебют «Протона М» состоялся успешным запуском «Экрана» 7 апреля 2001 г.
- Proton 8K82K / Briz-M . Astronautix.
- FAS - Ракета-носитель «Протон». Архивировано 2 июня 2016 г. на Wayback Machine.
- ИЛС Протон
- Расписание запусков Протона на Satlaunch. Архивировано 8 февраля 2021 года в Wayback Machine.
- Слабое звено – "Бриз-М"
