Протон-М
 Ракета «Протон-М» на стартовой площадке космодрома Байконур | |
| Функция | Тяжелая ракета-носитель |
|---|---|
| Производитель | Хруничев |
| Страна происхождения | Россия |
| Стоимость за запуск | 65 миллионов долларов США [ 1 ] |
| Размер | |
| Высота | 58,2 м (191 фут) |
| Диаметр | 7,4 м (24 фута) |
| Масса | 705000 кг (1554000 фунтов) [ 2 ] |
| Этапы | 3 или 4 |
| Емкость | |
| Полезная нагрузка на LEO [ а ] | |
| Масса | 23000 кг (51000 фунтов) [ 3 ] |
| Полезная нагрузка до ГТО (1800 м/с) | |
| Масса | 6920 кг (15260 фунтов) [ 3 ] |
| Полезная нагрузка до ГТО (1500 м/с) | |
| Масса | 6300 кг (13900 фунтов) [ 4 ] |
| Полезная нагрузка на ГСО | |
| Масса | 3250 кг (7170 фунтов) [ 3 ] |
| Связанные ракеты | |
| Семья | Универсальная ракета |
| Сопоставимый | |
| История запуска | |
| Статус | Активный |
| Запуск сайтов | |
| Всего запусков | 115 |
| Успех(а) | 104 |
| Неудачи | 9 |
| Частичный отказ(ы) | 2 |
| Первый полет | 7 апреля 2001 г. [ 5 ] |
| Последний рейс | 12 марта 2023 г. |
| Тип пассажиров/груза | GLONASS , ExoMars , Nauka (ISS module) |
| Первая ступень – 8С810К | |
| Высота | 21,18 м (69,5 футов) [ 6 ] |
| Диаметр | 7,4 м (24 фута) |
| Пустая масса | 30 600 кг (67 500 фунтов) |
| Пороховая масса | 428 300 кг (944 200 фунтов) |
| Питаться от | 6 РД-275М |
| Максимальная тяга | 10 532 кН (2 368 000 фунтов силы ) |
| Удельный импульс | 285 секунд |
| Время горения | 108 секунд |
| Порох | N 2 O 4 / НДМГ |
| Вторая ступень – 8С811К | |
| Высота | 17,05 м (55,9 футов) [ 6 ] |
| Диаметр | 4,1 м (13 футов) |
| Пустая масса | 11000 кг (24000 фунтов) |
| Пороховая масса | 157 300 кг (346 800 фунтов) |
| Питаться от | 3 РД-0210 1 РД-0211 |
| Максимальная тяга | 2399 кН (539 000 фунтов силы ) |
| Удельный импульс | 327 секунд |
| Время горения | 206 секунд |
| Порох | N 2 O 4 / НДМГ |
| Третья ступень – 8С812. | |
| Высота | 4,11 м (13,5 футов) [ 7 ] |
| Диаметр | 4,1 м (13 футов) |
| Пустая масса | 3500 кг (7700 фунтов) |
| Пороховая масса | 46 562 кг (102 652 фунта) |
| Питаться от | 1 РД-0212 |
| Максимальная тяга | 613,8 кН (138 000 фунтов силы ) |
| Удельный импульс | 325 секунд |
| Время горения | 238 секунд |
| Порох | N 2 O 4 / НДМГ |
| Четвертая ступень (опция) – Бриз-М | |
| Высота | 2,61 м (8 футов 7 дюймов) |
| Диаметр | 4,0 м (13,1 футов) |
| Пустая масса | 2370 кг (5220 фунтов) |
| Пороховая масса | 19 800 кг (43 700 фунтов) |
| Питаться от | 1 1С5.98М |
| Максимальная тяга | 19,62 кН (4410 фунтов силы ) [ 8 ] |
| Удельный импульс | 326 секунд |
| Время горения | 3000 секунд |
| Порох | N 2 O 4 / НДМГ |
| Четвертая ступень (опция) – Блок ДМ-2. | |
| Питаться от | 1 РД-58М |
| Максимальная тяга | 85 кН (19 000 фунтов силы ) |
| Удельный импульс | 352 секунды |
| Порох | РП-1 / ЛОКС |
| Четвертая ступень (опция) – Блок ДМ-03. | |
| Питаться от | 1 РД-58М/РД-58МФ |
| Порох | РП-1/ЛОКС |
« Протон-М» (Протон-М), индекс ГРАУ 8К82М или 8К82КМ , — одноразовая российская ракета-носитель тяжелого класса, созданная на базе советской разработки «Протон» . Он построен Хруничевым и запущен с площадок 81 и 200 на космодроме Байконур в Казахстане . Коммерческие запуски продаются компанией International Launch Services (ILS) и обычно используют Зону 200/39. Первый запуск «Протона-М» состоялся 7 апреля 2001 года. [ 9 ]
Свой последний полет «Протон» совершил 12 марта 2023 года. По состоянию на август 2020 года в манифесте запуска «Протона» остается ряд миссий Роскосмоса и других правительственных миссий России.
Описание автомобиля
[ редактировать ]
 |
Ракета-носитель «Протон-М» состоит из трех ступеней; все они оснащены жидкостными ракетными двигателями, в которых используется гиперголическое топливо, состоящее из четырехокиси азота в качестве окислителя и несимметричного диметилгидразина в качестве топлива.
Первая ступень уникальна тем, что она состоит из центрального цилиндрического бака окислителя того же диаметра, что и две другие ступени, с шестью топливными баками, прикрепленными по его окружности, каждый из которых несет двигатель. Двигатели на этом этапе могут поворачиваться по касательной на угол до 7,0° от нейтрального положения, обеспечивая полный контроль вектора тяги . Обоснованием такой конструкции является логистика: диаметр баков окислителя и двух следующих ступеней — это максимум, который можно доставить по железной дороге на Байконур. Однако в пределах Байконура полностью собранный штабель снова перевозится по железной дороге, так как он имеет достаточный габарит.
Вторая ступень использует традиционную цилиндрическую конструкцию. Он оснащен тремя двигателями РД-0210 и одним двигателем РД-0211 . РД-0211 представляет собой версию РД-0210, модифицированную теплообменником, используемым для наддува топливных баков. Вторая ступень соединена с первой через сетку, а не через закрытую промежуточную ступень, чтобы обеспечить выход выхлопных газов, поскольку вторая ступень начинает срабатывать за несколько секунд до отделения. Это явление , известное как « горячая ступень », устраняет необходимость в подруливающих устройствах на второй ступени. Управление вектором тяги обеспечивается подвеской двигателя.
Третья ступень также имеет обычную цилиндрическую конструкцию. Он содержит систему авионики, управляющую первыми двумя ступенями. Он использует один РД-0213 , который представляет собой фиксированную (без карданного подвеса) версию РД-0210, и один РД-0214 , который представляет собой четырехсопловой нониусный двигатель, используемый для управления вектором тяги. Сопла РД-0214 могут поворачиваться на угол до 45,0°; они расположены вокруг (с некоторым разделением) и умеренно над соплом РД-0213.
В «Протон-М» внесены изменения в нижние ступени для уменьшения массы конструкции, увеличения тяги и использования большего количества топлива. На первой ступени используется замкнутая система наведения, позволяющая более полно расходовать топливо. Это немного увеличивает характеристики ракеты по сравнению с предыдущими вариантами и уменьшает количество токсичных химикатов, остающихся на ступени, когда она достигает дальности полета. до 21 000 килограммов (46 000 фунтов) Он может вывести на низкую околоземную орбиту . Благодаря разгонному блоку он может вывести полезную нагрузку массой 3000 кг на геостационарную орбиту (GEO) или полезную нагрузку массой 5500 кг на переходную геостационарную орбиту (GTO). Также были предприняты усилия по снижению зависимости от иностранных поставщиков комплектующих.
Верхняя ступень
[ редактировать ]использовался разгонный блок «Бриз-М» В большинстве запусков «Протона-М» для вывода космического корабля на более высокую орбиту . Запуски также осуществлялись с использованием разгонных блоков «Блок-ДМ» : шесть пусков осуществлено с блоком «Блок ДМ-02» разгонным с космическим аппаратом ГЛОНАСС , еще семь запусков - с использованием « Блок ДМ-03» . [ 10 ] По состоянию на 2023 год состоялся только один запуск «Протона-М» без разгонного блока для запуска «Науки» и европейского роботизированного манипулятора (ERA) к Международной космической станции в июле 2021 года.
Обтекатель полезной нагрузки
[ редактировать ]
При коммерческих запусках, проводимых ILS, используются обтекатели двух видов: [ 11 ] [ 12 ]
- PLF-BR-13305 короткий обтекатель.
- PLF-BR-15255 длинный обтекатель.
Оба обтекателя имеют диаметр 4,35 метра.
Протон-М Улучшенный (М+)
[ редактировать ]7 июля 2007 года компания International Launch Services запустила первую ракету Proton-M Enhanced (также называемую M+ ), которая вывела на орбиту спутник DirecTV-10 . Это был 326-й запуск «Протона», 16-й запуск «Протон-М/Бриз-М» и 41-й запуск «Протона», проведенный ILS. [ 13 ] Она отличается более эффективными двигателями первой ступени, обновленной авионикой, более легкими топливными баками и более мощными нониусными двигателями на верхней ступени «Бриз-М», а также снижением массы всей ракеты, включая более тонкие стенки топливного бака на первой ступени и использование композитных материалов на все остальные этапы. Второй запуск этого варианта произошел 18 августа 2008 года и использовался для вывода Inmarsat 4 F3 на орбиту. Базовый вариант «Протон-М» был снят с производства в ноябре 2007 года в пользу улучшенного варианта.
Фрэнк МакКенна, генеральный директор ILS, сообщил, что в 2010 году конструкция Phase III Proton станет стандартной конфигурацией ILS с возможностью подъема 6150 кг на GTO. [ 14 ]
19 октября 2011 года ViaSat-1 массой 6740 кг был поднят в ГТО на корабле «Протон-М/Бриз-М Фаза III». [ 15 ]
Легкий и средний варианты
[ редактировать ]Proton Light и Proton Medium были двумя предложенными вариантами с меньшей грузоподъемностью по сниженной цене. Первоначально предложенный в конце 2016 года проект Proton Light был отменен в 2017 году. [ нужна ссылка ] а Proton Medium был приостановлен на неопределенный срок в 2018 году. [ 16 ] Варианты были разработаны для снижения стоимости запуска средних и малых коммерческих спутников связи на геостационарную переходную орбиту (GTO). [ 17 ] Варианты планировались с архитектурой 2 + 1 ступени на основе трехступенчатой Протон / Бриз М, но без второй ступени и с незначительным удлинением двух других ступеней. Первая ступень Proton Light планировалась с четырьмя главными двигателями и внешними баками вместо шести, используемых на Proton Medium и Proton-M. Ожидалось, что стоимость будет конкурентоспособной по сравнению с Ariane и SpaceX. Запланированные первые полеты Proton Medium запланированы на 2018 год, а Proton Light — на 2019 год. Ожидалось, что они будут использовать площадку 81/24 космодрома Байконур , и для этого потребуется новая транспортно-монтажная система и другие изменения наземной инфраструктуры.
Полноразмерный «Протон-М» в настоящее время может поднять 6300 кг на стандартную геостационарную переходную орбиту (ГТО); Планировалось, что Proton Medium сможет поднять 5000 кг на аналогичный GTO, а Proton Light рассчитан на 3600 кг. Диапазон полезной нагрузки 3000–5000 кг включает полностью электрические и гибридные спутники, которые используют ионные двигатели для медленного выхода на геостационарную орбиту (GEO). [ 18 ]
Запустить профиль
[ редактировать ] |
В типичном полете «Протон-М» сопровождает разгонный блок «Бриз-М» . «Протон-М» выводит орбитальный блок (то есть: полезную нагрузку, адаптер полезной нагрузки и «Бриз-М») на слегка суборбитальную траекторию. Первая и вторая ступени, а также обтекатель полезной нагрузки врезаются в обозначенные места падения; третья ступень падает в океан. После отделения третьей ступени орбитальный блок некоторое время движется по инерции, затем «Бриз-М» выполняет первый запуск для вывода на стояночную орбиту с наклонением 51,5° , на высоте от 170 до 230 км (в Руководстве по планированию полетов также упоминается 64,8° и 72,6° как стандартные наклонения парковочной орбиты). Впоследствии «Бриз-М» выполняет орбитальные маневры для вывода полезной нагрузки либо на конечную, либо на переходную орбиту. Если используется переходная орбита, последний маневр(ы) выполняется полезной нагрузкой на собственной двигательной установке.
Надежность
[ редактировать ]
По состоянию на 22 июня 2024 г. [update]Произошло 115 пусков «Протона-М», из них 11 неудачных или частично неудачных, что составляет 90%. Четыре из этих сбоев были результатом проблем с самим «Протоном-М», шесть были вызваны неисправностью разгонного блока «Бриз-М» и оставлением груза на бесполезной орбите (хотя в двух случаях спутники смогли маневрировать, чтобы скорректировать орбиту под своей орбитой). собственная двигательная установка), а один из них стал результатом блока «Блок ДМ-03» неправильной заправки разгонного , в результате чего «Протон» оказался слишком тяжелым для выхода на орбиту.
Заметные неудачи при запуске
[ редактировать ]ракета «Протон-М/Бриз-М» с японским спутником связи JCSAT-11 не вышла на орбиту и упала в Улытауском районе Казахстана В сентябре 2007 года . Расследование установило, что первая и вторая ступени ракеты не разделились из-за повреждения пиротехнического кабеля. [ 19 ]
5 декабря 2010 года разгонный блок и полезная нагрузка не смогли достичь орбитальной скорости из-за перегрузки разгонного блока 1500 кг жидкого кислорода, что привело к потере трех ГЛОНАСС . находившихся на нем спутников [ 20 ]
В июле 2013 года корабль «Протон-М/ДМ-03» с тремя спутниками ГЛОНАСС вышел из строя вскоре после старта. [ 21 ] Ракета-носитель начала крениться влево и вправо вдоль вертикальной оси через несколько секунд после запуска. Попытки бортового компьютера наведения скорректировать траекторию полета не увенчались успехом и привели к неустранимому кувырку. Верхние ступени и полезная нагрузка были сняты через 24 секунды после запуска из-за действовавших сил, после чего первая ступень развалилась и загорелась. Удар о землю произошел через 30 секунд после старта. В предварительном отчете о расследовании аварии в июле 2013 года указывалось, что три датчика угловой скорости первой ступени, отвечающие за управление рысканьем , были установлены в неправильной ориентации. Поскольку ошибка затронула не только основные, но и резервные датчики, ракета осталась без управления рысканьем, что привело к отказу. [ 21 ] Данные телеметрии также показали, что шлангокабель площадки отсоединился преждевременно, что позволяет предположить, что «Протон» мог стартовать на несколько десятых секунды раньше, чем двигатели достигли полной тяги.
В мае 2014 года очередной запуск «Протона-М» завершился неудачей, в результате чего был потерян телекоммуникационный спутник «Экспресс» . В отличие от крушения 2013 года, это произошло более чем через девять минут после начала полета, когда один из верньеров третьей ступени отключился, что привело к потере управления ориентацией. Была подана команда автоматического отключения и уничтожения, а остатки верхних ступеней и полезной нагрузки упали на севере Китая. Комитет по расследованию пришел к выводу, что авария, скорее всего, произошла из-за того, что один из турбонасосов оторвался от крепления, что привело к разрыву топливопровода и потере тяги нониуса.
В мае 2015 года «Протон-М» с мексиканским телекоммуникационным спутником MexSat-1 был потерян из-за проблем с третьей ступенью. Российские источники указали, что проблемы были те же, что и при провале 2014 года. [ 22 ] Расследование установило, что нониусный двигатель третьей ступени РД-0214 вышел из строя из-за чрезмерных вибрационных нагрузок, вызванных возрастающей дисбалансом ротора турбонасоса, и пришло к выводу, что это та же причина, что и в предыдущей аварии в 1988 году. [ 23 ] [ 24 ]
При запуске в июне 2016 года один из четырех двигателей второй ступени преждевременно отключился. «Бриз-М» смог компенсировать возникшую недоработку ступени и доставить спутник Intelsat 31 на намеченную орбиту. В ожидании расследования запуск ракеты был приостановлен на оставшуюся часть 2016 года и первую половину 2017 года: «Протон-М» тогда планировал вернуться на стартовую площадку примерно в июне 2017 года, чтобы доставить на орбиту спутник EchoStar-21 .
28 января 2017 года правительство России объявило в результате расследования аварии « Прогресса МС-04» об отзыве всех двигателей 2-й и 3-й ступеней «Протон-М» производства Воронежского механического завода , включая разборку трех завершенных Ракеты «Протон» и приостановка полетов на три с половиной месяца. [ 25 ] Расследование установило, что вместо деталей двигателя, содержащих ценные минералы, использовались более дешевые аналоги, не способные противостоять высоким температурам, а производственная и сертификационная документация была фальсифицирована. [ 26 ]
«Протон» вернулся в полет 8 июня 2017 года, через год после предыдущего полета 6 июня 2016 года.
Неисправности верхней ступени
[ редактировать ]Среди различных отказов «Протона-М» некоторые были вызваны верхними ступенями, которые использовались для доставки полезной нагрузки на более высокую орбиту, в частности, отказы в мае 2014 и мае 2015 года.
По крайней мере, пять предыдущих запусков также закончились проблемами с разгонным блоком «Бриз-М»; Arabsat-4A в феврале 2006 г., AMC-14 в марте 2008 г., Ekspress AM4 в августе 2011 г., Telkom-3 и Ekspress MD2 в августе 2012 г. [ 27 ] и «Ямал-402» в декабре 2012 года. Все полезные нагрузки были непригодны для использования, за исключением «Ямал-402», который смог скорректировать свою орбиту за счет нескольких лет эксплуатации, и AMC-14 , который был продан правительству США после SES. решил, что он не сможет выполнить свою первоначальную миссию.
Влияние на правительство и промышленность
[ редактировать ]В результате неудачного запуска «Протона-М» в июле 2013 года была предпринята масштабная реорганизация российской космической отрасли. Объединенная ракетно-космическая корпорация как акционерная была создана правительством корпорация в августе 2013 года для консолидации российской космической отрасли. Вице-премьер Дмитрий Рогозин заявил, что "неудачливый космический сектор настолько обеспокоен, что для преодоления своих проблем ему необходим государственный контроль". [ 28 ] Через три дня после провала российское правительство объявило, что будут приняты «чрезвычайно жесткие меры», «которые означают конец [российской] космической отрасли в том виде, в котором мы ее знаем». [ 29 ]
Воздействие на окружающую среду
[ редактировать ]Критики утверждают, что ракетное топливо «Протон» ( несимметричный диметилгидразин (НДМГ)) и мусор, созданный российской космической программой, отравляют территории России и Казахстана . Жители утверждают, что кислотные дожди после некоторых запусков выпадают . Анатолий Кузин, заместитель директора Государственного космического научно-производственного центра имени Хруничева , однако, опроверг эти утверждения, заявив: "Мы проводили специальные исследования по этому вопросу. Запуски ракет не влияют на уровень кислотности в атмосфере. Данных, подтверждающих какую-либо связь между заболеваниями в городе Алтай и воздействием компонентов ракетного топлива или какой-либо космической деятельностью, нет». [ 30 ]
См. также
[ редактировать ]
Примечания
[ редактировать ]- ^ 180 км (110 миль) по окружности LEO с наклоном 51,5 ° от Байконура
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Излишки ракетных двигателей (PDF) (Отчет). Счетная палата правительства США. Август 2017. ГАО-17-609 . Проверено 27 ноября 2018 г.
В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
- ^ «Коммерческая ракета-носитель | ИЛС Протон Бриз М» . Международные пусковые услуги . Проверено 7 апреля 2016 г.
- ^ Jump up to: а б с «Руководство для планировщика миссии системы запуска Протонов - Раздел 2. Характеристики РН» (PDF) . Международные пусковые услуги . Июль 2009 г. Архивировано из оригинала (PDF) 5 августа 2013 г. . Проверено 11 июня 2017 г.
- ^ Кларк, Стивен (9 июня 2016 г.). «Модернизированная ракета-носитель «Протон» пополнила парк спутников Intelsat» . Spaceflightnow.com.
- ^ Макдауэлл, Джонатан. «Протон» . База данных орбитальных и суборбитальных запусков . Космическая страница Джонатана. Архивировано из оригинала 5 сентября 2004 года . Проверено 5 марта 2009 г.
- ^ Jump up to: а б «1-я и 2-я ступень | ILS «Протон» | Ракета-носитель» . Международные пусковые услуги . Проверено 7 апреля 2016 г.
- ^ «3-я ступень | ILS «Протон» | Ракета-носитель» . Международные пусковые услуги . Проверено 7 апреля 2016 г.
- ^ «Бриз М | ИЛС Протон | Ракета-носитель» . Международные пусковые услуги . Проверено 7 апреля 2016 г.
- ^ «Наследие коммерческого запуска | Ракета Протон» . Международные пусковые услуги . Проверено 10 апреля 2016 г. .
- ^ Кребс, Гюнтер. «Протон» . Космическая страница Гюнтера.
- ^ «Обтекатель полезной нагрузки | ILS Протон | Ракета-носитель» . Международные пусковые услуги . Проверено 7 апреля 2016 г.
- ^ «Руководство для планировщика миссий системы запуска протонов, раздел 4. Интерфейсы космического корабля» (PDF) . Международные пусковые услуги . Проверено 7 апреля 2016 г.
- ^ «ДИРЕКТВ 10» . ИЛС .
- ^ «ILS пожинает плоды поглощения Хруничева» . Спутниковое финансирование. Декабрь 2009 года.
- ^ Кребс, Гюнтер. «ВиаСат 1» . Космическая страница Гюнтера.
- ^ Генри, Калеб (30 августа 2018 г.). «Протон Медиум, ответ Международной службы запуска на Falcon 9, приостановлен на неопределенный срок » . Космические новости . Проверено 31 августа 2018 г.
- ^ «ILS представляет два варианта Proton, предназначенных для спутников меньшего размера» . Космические новости. 13 сентября 2016 г.
- ^ «ILS расширяет семейство ракет Proton в ответ на изменение рынка запуска» . SpaceFlight101.com. 13 сентября 2016 г.
- ^ Зак, Анатолий (6 сентября 2007 г.). «Неудачный запуск Протона/JCSAT-11» . Русская космическая паутина . Проверено 29 июля 2013 г.
- ^ «Россия разрешила «Протону» возобновить полеты в декабре» . Космический полет сейчас. 10 декабря 2010 г.
- ^ Jump up to: а б «Российский «Протон» разбился с тремя навигационными спутниками» . Русская космическая паутина. 9 июля 2013 года . Проверено 10 июля 2013 г.
- ^ "Названа предварительная причина аварии "Протона" с мексиканским спутником" . slon.ru. 16 May 2015 . Retrieved 16 May 2015 .
- ^ «В крушении российской ракеты «Протон-М» виноват двигатель третьей ступени — SpaceFlight Insider» . www.spaceflightinsider.com . Июнь 2015 года . Проверено 1 июня 2017 г.
- ^ «Миссия «Протон» со спутником MexSat-1» . www.russianspaceweb.com . Проверено 1 июня 2017 г.
- ^ «Россия проверит космические двигатели на наличие неисправных деталей» .
- ^ Welle (www.dw.com), Deutsche. «Россия приостановила запуск ракеты «Протон-М» из-за крушения | DW | 28.01.2017» . DW.COM . Проверено 13 января 2022 г.
- ^ «Российская ракета не выходит на целевую орбиту» . Индус . 7 августа 2012 г.
- ^ Мессье, Дуг (30 августа 2013 г.). «Рогозин: Россия объединит космическую отрасль в Открытое акционерное общество» . Параболическая дуга . Архивировано из оригинала 14 февраля 2017 года . Проверено 31 августа 2013 г.
- ^ Нилолаев, Иван (3 июля 2013 г.). «Отказ ракеты приведет к реформе космической отрасли» . Россия в центре внимания . Архивировано из оригинала 25 августа 2013 года . Проверено 1 сентября 2013 г.
- ^ Васильева, Мария (7 августа 2012 г.). «Русские говорят, что обломки космических ракет опасны для здоровья» . Новости Би-би-си . Би-би-си . Проверено 7 августа 2012 г.
