Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Протон-М
На стартовой площадке.jpg
Ракета "Протон-М" на стартовой площадке космодрома Байконур
ФункцияТяжелая ракета-носитель
ПроизводительХруничева
Страна происхожденияРоссия
Стоимость за запуск65 миллионов долларов США [1]
Размер
Высота58,2 м (191 футов)
Диаметр7,4 м (24 футов)
Масса705 000 кг (1 554 000 фунтов) [2]
Этапы3 или 4
Емкость
Полезная нагрузка на НОО [a]
Масса23 000 кг (51 000 фунтов) [3]
Полезная нагрузка на ГТО (1800 м / с)
Масса6 920 кг (15 260 фунтов) [3]
Полезная нагрузка на ГТО (1500 м / с)
Масса6300 кг (13 900 фунтов) [4]
Полезная нагрузка на ГСО
Масса3 250 кг (7 170 фунтов) [3]
Связанные ракеты
СемьяУниверсальная ракета
Сопоставимый
История запуска
Положение делАктивный
Запустить сайты
Всего запусков111
Успех (а)100
Отказ (ы)9
Частичный отказ (ы)2
Первый полет7 апреля 2001 г. [5]
Последний полет30 июля 2020 г.
Заметные полезные нагрузкиГЛОНАСС , ЭкзоМарс
Первая ступень - 8С810К
Длина21,18 м (69,5 футов) [6]
Диаметр7,4 м (24 футов)
Пустая масса30600 кг (67500 фунтов)
Масса пороха428,300 кг (944,200 фунтов)
Двигатели6 РД-275М
Толкать10532 кН (2368000 фунтов е )
Удельный импульс285 секунд
Время горения108 секунд
ТопливоN 2 O 4 / НДМГ
Вторая ступень - 8С811К
Длина17,05 м (55,9 футов) [6]
Диаметр4,1 м (13 футов)
Пустая масса11000 кг (24000 фунтов)
Масса пороха157,300 кг (346,800 фунтов)
Двигатели3 РД-0210 1 РД-0211
Толкать2399 кН (539000 фунтов е )
Удельный импульс327 секунд
Время горения206 секунд
ТопливоN 2 O 4 / НДМГ
Третья ступень - 8С812
Длина4,11 м (13,5 футов) [7]
Диаметр4,1 м (13 футов)
Пустая масса3500 кг (7700 фунтов)
Масса пороха46 562 кг (102 652 фунта)
Двигатели1 РД-0212
Толкать613,8 кН (138000 фунтов е )
Удельный импульс325 секунд
Время горения238 секунд
ТопливоN 2 O 4 / НДМГ
Четвертый этап (по желанию) - Бриз-М
Длина2,61 м (8 футов 7 дюймов)
Диаметр4,0 м (13,1 футов)
Пустая масса2370 кг (5220 фунтов)
Масса пороха19800 кг (43700 фунтов)
Двигатели1 S5.98M
Толкать19,62 кН (4410 фунтов е ) [8]
Удельный импульс326 секунд
Время горения3000 секунд
ТопливоN 2 O 4 / НДМГ
Четвертая ступень (по желанию) - Блок ДМ-2
Двигатели1 РД-58М
Толкать85 кН (19000 фунтов силы )
Удельный импульс352 секунды
ТопливоRP-1 / LOX
Четвертый этап (по желанию) - Блок ДМ-03
Двигатели1 РД-58М / РД-58МФ
ТопливоRP-1 / LOX

Протон-М (М-Протон) индекс ГРАУ 8K8 или 8K82KM , является расходной Россией большой грузоподъемности ракеты - носителем , полученным из советского -developed Proton . Он построен на Хруничева , и начал с сайтов 81 и 200 на космодроме Байконур в Казахстане . Коммерческие запуски осуществляются компанией International Launch Services (ILS) и обычно используют Зону 200/39. Первый запуск «Протона-М» произошел 7 апреля 2001 г. [9]

Свой последний полет "Протон" совершил 30 июля 2020 года, доставив " Экспресс-80" и " Экспресс-103" на геостационарную орбиту. [10] По состоянию на август 2020 года ряд миссий Роскосмоса и других правительственных миссий России остаются в манифесте запуска «Протона».

Описание автомобиля [ править ]

Выпуск Протон-М

Ракета-носитель «Протон-М» состоит из трех ступеней; все они приводились в действие жидкостными ракетными двигателями, использующими гиперголическое топливо, состоящее из тетроксида диазота 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 к ее окружности, в каждом из которых установлен двигатель. Двигатели на этой ступени могут поворачиваться по касательной на угол до 7,0 ° от нейтрального положения, обеспечивая полное управление вектором тяги . Обоснованием такой конструкции является логистика: диаметр резервуаров окислителя и двух последующих ступеней является максимальным, который может быть доставлен по железной дороге на Байконур. Однако в пределах Байконура полностью собранный штабель снова транспортируется по железной дороге, так как у него достаточно свободного пространства.

На второй ступени используется обычная цилиндрическая конструкция. Он оснащен тремя двигателями РД-0210 и одним двигателем РД-0211 . РД-0211 - это модифицированная версия РД-0210, используемая для наддува топливных баков. Вторая ступень соединяется с первой ступенью через сетку, а не через закрытую межступенчатую коробку, чтобы позволить выхлопу выходить, потому что вторая ступень начинает срабатывать за секунды до отделения. Управление вектором тяги обеспечивается карданом двигателя.

Третья ступень также имеет обычную цилиндрическую форму. Он содержит систему авионики, которая контролирует первые две ступени. В нем используется один двигатель RD-0213, который является фиксированной (не кардановой) версией RD-0210, и один двигатель RD-0214, представляющий собой четырехпоршневой двигатель с нониусом, используемый для управления вектором тяги. Форсунки РД-0214 могут поворачиваться до 45,0 °; они расположены вокруг (с некоторым разделением) и умеренно над соплом РД-0213.

«Протон-М» имеет модификации нижних ступеней для уменьшения массы конструкции, увеличения тяги и использования большего количества топлива (меньше его остается неиспользованным в баках). На первой ступени используется замкнутая система наведения, позволяющая более полный расход топлива. Это немного увеличивает летно-технические характеристики ракеты по сравнению с предыдущими вариантами и снижает количество токсичных химикатов, оставшихся в ступени, когда она попадает в нижнюю зону. Он может выводить на низкую околоземную орбиту до 21 000 кг (46 000 фунтов) . С верхней ступенью он может вывести полезную нагрузку массой 3000 кг на геостационарную орбиту (GEO) или полезную нагрузку массой 5500 кг на геостационарную переходную орбиту (GTO). Также были предприняты усилия по снижению зависимости от иностранных поставщиков комплектующих.

Верхняя ступень [ править ]

В большинстве запусков «Протона-М» для вывода космического корабля на более высокую орбиту использовался разгонный блок « Бриз-М» . Также осуществлены запуски с разгонных блоков « Блок-ДМ» : шесть запусков произведены с РБ « Блок ДМ-02» с космическим кораблем ГЛОНАСС , а еще два запуска ГЛОНАСС выполнены с использованием блока ДМ-03 . [11] DM-03 будет использоваться в общей сложности для пяти запусков; Планируется следующий запуск системы ГЛОНАСС и два запуска спутников « Экспресс ». По состоянию на 2013 год запусков «Протона-М» без разгонного блока не производилось. Однако эта конфигурация проявляется для запуска Наука (модуль МКС) и европейской роботизированной руки.(ERA) Международной космической станции , запуск которой запланирован на июль 2021 года.

Обтекатель полезной нагрузки [ править ]

Обтекатель полезной нагрузки Протон-М / Бриз-М

При коммерческих запусках, проводимых ILS, используются два вида обтекателей: [12] [13]

  • PLF-BR-13305 недолгое хозяйство.
  • PLF-BR- 15255 долгое время.

Оба обтекателя имеют диаметр 4,35 метра.

Proton-M Enhanced (M +) [ править ]

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 «Протона-М / Бриз-М» и 41-й запуск «Протона», проведенный ILS. [14] Он отличается более эффективными двигателями первой ступени, обновленной авионикой, более легкими топливными баками и более мощными верньерными двигателями на верхней ступени Бриз-М, а также снижением массы всей ракеты, включая более тонкие стенки топливных баков на первой ступени, и использование композитные материалы на всех остальных этапах. Второй пуск этого варианта произошел 18 августа 2008 г. и использовался для размещенияInmarsat 4 F3 на орбиту. Базовый «Протон-М» был снят с производства в ноябре 2007 года в пользу усовершенствованного варианта.

Фрэнк Маккенна, генеральный директор ILS, указал, что в 2010 году конструкция Phase III Proton станет стандартной конфигурацией ILS с возможностью подъема до 6150 кг до GTO. [15]

19 октября 2011 года спутник ViaSat-1 массой 6740 кг был поднят в ГТО на борту корабля «Протон-М / Бриз-М» фазы III. [16]

Варианты Light и Medium [ править ]

Proton Light и Proton Medium были двумя предложенными вариантами с меньшей полезной нагрузкой по сниженной цене. Первоначально предложенный конец 2016 года, Proton Light был отменен в 2017 году, а Proton Medium был приостановлен на неопределенный срок в 2018 году. [17] Эти варианты были разработаны для снижения затрат на запуск средних и малых коммерческих спутников связи на геостационарную переходную орбиту (GTO). ). [18] Варианты планировались с архитектурой 2 + 1 ступеней на основе 3 ступеней Proton / Briz M, но без 2 ступеней 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 с Ariane и SpaceX. Запланированные первые полеты были на 2018 год для Proton Medium и 2019 для Proton Light. Предполагалось, что они будут использовать участок 81/24 космодрома Байконур, и им потребовались бы новая система транспортер-монтаж и другие изменения наземной инфраструктуры.

Полноразмерный «Протон-М» в настоящее время может поднять 6300 кг на стандартную геостационарную переходную орбиту (GTO); Proton Medium планировалось поднять 5000 кг в аналогичный GTO, а Proton Light был 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). [19]

Запустить профиль [ править ]

В типовой миссии Протон-М сопровождает разгонный блок Бриз-М . «Протон-М» запускает орбитальный блок (то есть полезную нагрузку, адаптер полезной нагрузки и Бриз-М) по слегка суборбитальной траектории. Первая и вторая ступени и обтекатель полезной нагрузки врезаются в обозначенные места крушения; третья ступень падает в океан. После отделения третьей ступени орбитальный блок на короткое время находится у берега, затем Бриз-М выполняет свой первый запуск для достижения орбитального выведения на орбиту с наклоном 51,5 ° на высоте от 170 до 230 км (в Руководстве по планированию миссий также упоминается 64,8 ° и 72,6 ° в качестве стандартных углов наклона орбиты парковки). В дальнейшем Бриз-М выполняет орбитальные маневры.для вывода полезной нагрузки на конечную или переходную орбиту. Если используется переходная орбита, последний маневр (-ы) выполняется полезной нагрузкой на его собственной двигательной установке.

Надежность [ править ]

Протон-М в сборочном корпусе в ожидании выкатки

По состоянию на 30 июля 2020 года было произведено 111 запусков «Протона-М», из которых 11 были неудачными или частично неудачными, что составило 90% успешных запусков . Четыре из этих отказов были результатом проблем с самим Протоном-М, шесть были вызваны неисправностью верхней ступени Бриз-М и оставлением груза на бесполезной орбите (хотя в двух случаях спутники могли маневрировать для исправления орбиты под своей собственный двигатель), и один из них был результатом неправильной заправки разгонного блока ДМ-03 , в результате чего «Протон» стал слишком тяжелым для выхода на орбиту.

Известные неудачи при запуске [ править ]

В сентябре 2007 года Протон-М / Бриз-М ракета Японии JCSAT-11 спутника связи не удалась достичь орбиты и упала в Улытау округе в Казахстане . Следствие установило, что первая и вторая ступени ракеты не отделились из-за повреждения пиротехнического кабеля. [20]

5 декабря 2010 года разгонный блок и полезные нагрузки не смогли достичь орбитальной скорости из-за перегрузки разгонного блока 1500 кг жидкого кислорода, что привело к потере трех спутников ГЛОНАСС, которые он нес. [21]

В июле 2013 года вскоре после старта вышел из строя « Протон-М / ДМ-03» с тремя спутниками ГЛОНАСС . [ необходима цитата ] Ракета-носитель начала качаться влево и вправо по вертикальной оси в течение нескольких секунд после запуска. Попытки бортового компьютера наведения скорректировать траекторию полета не увенчались успехом, и в конечном итоге самолет оказался в безвозвратном питчовере. Верхние ступени и полезная нагрузка были разобраны через 24 секунды после запуска из-за воздействия сил, после чего первая ступень развалилась и вспыхнула пламенем. Удар о землю произошел через 30 секунд после старта. В предварительном отчете о расследовании аварии в июле 2013 г. указано, что три датчика угловой скорости первой ступени, ответственные за рысканиеуправления, были установлены в неправильной ориентации. Поскольку ошибка затронула как резервные датчики, так и основные, у ракеты не было управления рысканием, что привело к отказу. [22] Данные телеметрии также указали на преждевременное отсоединение шлангокабеля колодки, 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» закончился неудачей, в результате чего был потерян телекоммуникационный спутник « Экспресс ». В отличие от авиакатастрофы 2013 года, это произошло более чем через девять минут после начала полета, когда один из верньеров третьей ступени отключился, что привело к потере контроля над ориентацией. Была дана команда автоматического выключения и уничтожения, и остатки верхних ступеней и полезной нагрузки упали в северном Китае. Комиссия по расследованию пришла к выводу, что неисправность, скорее всего, произошла из-за того, что один из турбонасосов оторвался от своей опоры, разорвал линию подачи топлива и привел к потере тяги нониуса.

В мае 2015 года из-за проблем с третьей ступенью был потерян « Протон-М» с мексиканским телекоммуникационным спутником MexSat-1 . Российские источники указали, что проблемы были те же, что и с провалом 2014 года. [23] В ходе расследования было установлено, что двигатель третьей ступени с нониусом РД-0214 вышел из строя из-за чрезмерных вибрационных нагрузок, которые были вызваны увеличивающимся дисбалансом ротора в турбонасосе, и пришел к выводу, что это была та же причина предыдущей аварии в 1988 году. [24] [25]

При запуске в июне 2016 года один из четырех двигателей второй ступени преждевременно остановился. Бриз-М смог компенсировать возникшую в результате недостаточную производительность ступени и доставить спутник Intelsat 31 на заданную орбиту. В ожидании расследования ракета была остановлена ​​на оставшуюся часть 2016 года и первую половину 2017 года: Протон-М в то время 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 неисправности корабля " Прогресс МС-04" об отзыве всех двигателей 2-й и 3-й ступеней "Протон-М", выпускаемых Воронежским механическим заводом , в том числе демонтаж трех завершенных двигателей. Ракеты «Протон» и приостановка полетов на три с половиной месяца. [26] Расследование показало, что вместо деталей двигателя, содержащих ценные минералы, использовались более дешевые альтернативы, не способные противостоять высоким температурам, и что производственная и сертификационная документация была фальсифицирована. [ необходима цитата ]

Proton вернулся в полет 8 июня 2017 года, через год после предыдущего полета 6 июня 2016 года.

Неисправности верхней ступени [ править ]

Среди различных отказов Протона-М некоторые из них были вызваны разгонными ступенями, которые позволяли ракете доставлять полезные нагрузки на более высокую орбиту, в частности, отказы в мае 2014 года и мае 2015 года.

По крайней мере, пять предыдущих запусков также вызвали проблемы 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 г. Все полезные нагрузки были непригодны для использования, кроме Ямала. 402, который смог скорректировать свою орбиту за счет нескольких лет эксплуатации, и AMC-14, который был продан правительству США после того, как SES определила, что он не может выполнить свою первоначальную миссию.

Влияние на правительство и промышленность [ править ]

В результате неудачного запуска «Протона-М» в июле 2013 года была проведена масштабная реорганизация российской космической отрасли. США Ракетно-космическая корпорация была создана в качестве акционерного корпорации в правительство в августе 2013 года для консолидации российской космической отрасли. Вице-премьер Дмитрий Рогозин заявил, что «склонный к сбоям космический сектор настолько обеспокоен, что для решения своих проблем ему необходим государственный надзор». [28] Через три дня после провала российское правительство объявило, что будут приняты «чрезвычайно жесткие меры», «которые означают конец [российской] космической отрасли, какой мы ее знаем». [29]

Воздействие на окружающую среду [ править ]

Критики утверждают, что ракетное топливо "Протон" ( несимметричный диметилгидразин (НДМГ)) и мусор, созданный космической программой России, отравляют районы России и Казахстана . Жители утверждают, что после некоторых запусков идет кислотный дождь . Анатолий Кузин, заместитель директора Государственного космического научно-производственного центра им. Хруничева , однако, опроверг эти утверждения, заявив: «Мы провели специальное исследование этого вопроса. На уровень кислотности в атмосфере не влияют запуски ракет [и] там. нет данных, подтверждающих связь между заболеваниями в городе Алтай и влиянием компонентов ракетного топлива или космической деятельностью любого рода ». [30]

См. Также [ править ]

  • Сравнение систем запуска тяжелых грузов
  • Список запусков Proton

Примечания [ править ]

  1. ^ 180 км (110 миль) круговой ЕГО 51,5 ° наклон от Байконура

Ссылки [ править ]

  1. ^ Избыточные ракетные двигатели (PDF) (Отчет). Счетная палата правительства США. Август 2017. ГАО-17-609 . Проверено 27 ноября 2018 года . Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  2. ^ "Коммерческая ракета-носитель | ILS Proton Breeze M" . Международные запуски . Дата обращения 7 апреля 2016 .
  3. ^ a b c "Руководство по планированию миссий системы запуска Proton - Раздел 2. Характеристики LV" (PDF) . Международные запуски . Июль 2009 . Дата обращения 11 июня 2017 .
  4. ^ Кларк, Стивен (9 июня 2016 г.). «Модернизированная ракета-носитель« Протон »добавляет спутник во флот Intelsat» . Spaceflightnow.com.
  5. ^ Макдауэлл, Джонатан. «Протон» . База данных орбитальных и суборбитальных запусков . Космическая страница Джонатана.
  6. ^ a b «1-я и 2-я ступени | Протон ILS | Ракета-носитель» . Международные запуски . Дата обращения 7 апреля 2016 .
  7. ^ "3-я ступень | Протон ILS | Ракета" . Международные запуски . Дата обращения 7 апреля 2016 .
  8. ^ "Бриз M | Протон ILS | Ракета" . Международные запуски . Дата обращения 7 апреля 2016 .
  9. ^ "Коммерческое наследие запуска | Протонная ракета" . Международные запуски . Дата обращения 10 апреля 2016 .
  10. ^ http://russianspaceweb.com/eutelsat5wb-mev1.html
  11. ^ Кребс, Гюнтер. «Протон» . Космическая страница Гюнтера.
  12. ^ "Обтекатель полезной нагрузки | Протон ILS | Ракета-носитель" . Международные запуски . Дата обращения 7 апреля 2016 .
  13. ^ "Руководство по планированию миссии системы запуска Proton, Раздел 4 Интерфейсы космического корабля" (PDF) . Международные запуски . Дата обращения 7 апреля 2016 .
  14. ^ "DIRECTV 10" . ILS .
  15. ^ "ILS пожинает награду за захват Хруничева" . Спутниковое финансирование. Декабрь 2009 г.
  16. ^ Кребс, Гюнтер. «ViaSat 1» . Космическая страница Гюнтера.
  17. ↑ Генри, Калеб (30 августа 2018 г.). «Протон Medium, ответ International Launch Services' на Соколе 9, поставить на„неопределенный срок “ » . SpaceNews . Проверено 31 августа 2018 года .
  18. ^ "ILS представляет два варианта Proton, рассчитанные на меньшие спутники" . Космические новости. 13 сентября 2016 г.
  19. ^ «ILS для расширения семейства ракет Proton в ответ на изменение рынка запусков» . SpaceFlight101.com. 13 сентября 2016 г.
  20. ↑ Зак, Анатолий (6 сентября 2007 г.). «Неудача при запуске Протона / JCSAT-11» . RussianSpaceWeb . Проверено 29 июля 2013 года .
  21. ^ "Россия разрешает" Протону "возобновить полеты в декабре" . Космический полет сейчас. 10 декабря 2010 г.
  22. ^ "Протон России терпит крушение с тремя навигационными спутниками" . RussianSpaceWeb. 9 июля 2013 . Проверено 10 июля 2013 года .
  23. ^ "Названа предварительная причина аварии" Протона "с мексиканским спутником" . slon.ru. 16 мая 2015 . Дата обращения 16 мая 2015 .
  24. ^ "Двигатель третьей ступени виноват в крушении российской ракеты Протон-М - SpaceFlight Insider" . www.spaceflightinsider.com . Июнь 2015 . Дата обращения 1 июня 2017 .
  25. ^ "Протонная миссия со спутником MexSat-1" . www.russianspaceweb.com . Дата обращения 1 июня 2017 .
  26. ^ "Россия проверяет двигатели космических полетов на неисправные детали" .
  27. ^ "Российская ракета не достигает целевой орбиты" . Индус . 7 августа 2012 г.
  28. ↑ Мессье, Дуг (30 августа 2013 г.). «Рогозин: Россия объединит космический сектор в открытое акционерное общество» . Параболическая дуга . Проверено 31 августа 2013 года .
  29. ^ Nilolaev, Иван (3 июля 2013). «Отказ ракеты приведет к реформе космической отрасли» . Россия в заголовках газет . Проверено 1 сентября 2013 года .
  30. ↑ Васильева, Мария (7 августа 2012 г.). «Русские говорят, что обломки космических ракет опасны для здоровья» . BBC News . BBC . Проверено 7 августа 2012 года .