Протон ракета носитель: фото, характеристики, видео

Главные характеристики

Показатели этой удивительной техники советско-российского ракетостроения не могут не впечатлять. Компоновка – трехступенчатая. Сам вес «Протона А Е М» составляет 702 т. Ракета позволяет выводить геопереходную орбиту одновременно 6 т полезного груза.

Первая ступень диаметр больше 6 метров, третья – больше 4. С учетом того, что в качестве топлива применяется токсичные компоненты, требуется строгое соблюдение всех норм подготовки самой ракеты, а также стартовой площадки для нее.

Причем стоимость запуска – меньше 100 млн $. Например, для ракеты Delta IV Heavy американского производства, которая является одним из главных конкурентов российского аппарата «Протон-М», такой показатель составляет 265 млн $, что в 3 раза больше.

Космический тяжеловоз

Почти сразу началась разработка и новой модификации ракеты «Протон» — «Протон-К». Изначально предполагалось, что она станет использоваться для вывода космических аппаратов на отлетную траекторию к Луне. И уже с 1967 года начались запуски этой ракеты. Увы, но первые старты показали серьезные проблемы лунной программы советской космонавтики. Из 11 стартов только один — «Зонд-7» был признан полностью успешным, неудачи же разделились пополам между ракетой-носителем и лунным кораблем.

Основные проблемы ракеты удалось исправить, и «Протон-К» сразу стал основной советской ракетой для вывода геостационарных спутников и практически всех межпланетных миссий. С помощью этой ракеты были доставлены на Луну луноходы, стартовали автоматические станции к Марсу и Венере. Успешная советская миссия «Вега», предназначенная для изучения Венеры и кометы Галлея, тоже запускалась при помощи «Протона».

Протон

В цехе сборки ракетоносителя «Протон». Машиностроительный завод им. М.В. Хруничева. 1989 год

Фото: РИА Новости/Александр Моклецов

Несмотря на то что «Протон» изначально грузовая ракета, он сильно помог и пилотируемой космонавтике. С его помощью на орбиту были доставлены первые пилотируемые долговременные орбитальные станции серии «Салют». В 1986 году «Протон» вывел первый и последующие модули орбитальной станции «Мир». В 1998–2000 годах «Протон» использовался для вывода на орбиту первого и третьего модулей Международной космической станции «Заря» и «Звезда». Без «Протона» пилотируемой космонавтики в ее нынешнем виде просто бы не было.

Именно с помощью «Протона» в России была создана своя глобальная навигационная спутниковая система ГЛОНАСС. К началу двухтысячных годов с «Протоном» были связаны основные надежды российской коммерческой космонавтики. Казалось, что «Протон» будет царствовать в нише вывода спутников связи безраздельно. Низкая цена, достаточно высокая к тому времени надежность и солидный вес выводимой полезной нагрузки делали его практически внеконкурентным вариантом.

Перспектива

В сентябре 2016 года Космический центр Хруничева объявил о создании двух дополнительных модификаций на базе тяжелого «Протона-М»: ракет среднего («Протон средний», Proton medium) и легкого («Протон легкий», Proton light) классов. Новые модификации будут стартовать в связке с блоком «Бриз- М». Они предназначены исключительно для коммерческих запусков (в рамках контрактов ILS). Первый запуск средней версии может состояться в 2018 г., легкой — после 2020 г. Кроме того, с 2020 г. на «Протонах» планируется применять увеличенный головной обтекатель длиной 16,25 м и диаметром 5,1 м, который позволит запускать крупногабаритные спутники.

Ракеты «Протон-М» планируется использовать для запусков предположительно до 2025 года. На начало июня 2017 года Центр Хруничева имел восемь действующих контрактов на 15 коммерческих запусков «Протонов» до 2023 года. Впоследствии этот космический носитель может заменить разработанная ГКНПЦ тяжелая ракета «Ангара-5» (единственный испытательный запуск проведен в 2014 году), работающая на менее опасном топливе на основе керосина. 

Протон-М — это:

• Основа космической транспортной системы России
• Отработанная конструкция, за время эксплуатации — более 400 пусков (всех модификаций)
• Высокий коммерческий потенциал на мировом рынке

Ракета-носитель «Протон-М»

Для ракеты-носителя «Протон-М» разработаны более легкие и объемные головные обтекатели. Это позволяет значительно увеличить объем для размещения полезной нагрузки, а также осуществлять групповые запуски спутников различного типа.

На модернизированном носителе «Протон-М» установлена новая совершенная система управления на основе бортового цифрового вычислительного комплекса (БЦВК). 

Новая система управления «Протона-М» позволяет:

• улучшить использование бортового запаса топлива за счет его более полной выработки, что повышает энергетические характеристики ракеты-носителя и уменьшает или даже исключает остатки вредных компонентов;
• обеспечить пространственный маневр на активном участке полета, что расширяет диапазон возможных наклонений опорных орбит;
• упростить состав бортовых электронных систем в связи с передачей вычислительных операций систем опорожнения баков и безопасности носителя на бортовом цифровом вычислительном комплексе;
• позволить реализовать в полете ограничения по параметру «произведение скоростного напора на угол тангажа», что дает возможность без существенного изменения прочности конструкции ракеты-носителя установить головные обтекатели больших размеров;
• обеспечить оперативный ввод или изменение полетного задания;
• улучшить массовые характеристики ракеты-носителя.

На «Протоне-М» решена задача резкого сокращения размеров полей, отводимых для падения отработавших первых ступеней носителя. Сокращение размеров полей падения осуществляется путем управляемого спуска ускорителя первой ступени на площадку ограниченных размеров.  Уменьшение размеров полей падения позволяет облегчить задачи по поиску и утилизации остатков первой ступени. Кроме того, она падает на землю практически «чистой» — циклограмма работы двигателей первой ступени обеспечивает полную выработку компонентов из ее баков. Таким образом, существенно улучшаются экологические показатели нового российского носителя.

Состав ракеты-носителя «Протон-М» со спутником связи

Тактико-технические характеристики ракеты-носителя

* — НОО — низкая опорная орбита; ГПО — геопереходная орбита; ГСО — геостационарная орбита.

Стартовый комплекс ракеты-носителя 

Стартовый комплекс на космодроме Байконур предназначен для подготовки к пускам и проведения пусков ракет-носителей «Протон-М» с различными космическими головными частями. Головным разработчиком СК является филиал ФГУП «ЦЭНКИ» — НИИ СК.

Стартовый комплекс, состоит из двух стартовых площадок, объединенных сетью коммуникаций, и общего для обеих площадок комплекса сооружений, обеспечивающих каждую из них сжатыми газами, водой, электроэнергией, хладагентами для термостатирования компонентов топлива и космических аппаратов.

Построение стартового комплекса обеспечивает достаточную автономность каждой стартовой площадки. Агрегаты и системы стартового комплекса, все технологические процессы подготовки к пуску и пуска ракеты-носителя созданы с учетом максимальной безопасности обслуживающего персонала и требований экологичности при эксплуатации.

Фотогалерея 

Видео

Вывоз ракеты-носителя «Протон-М» с разгонным блоком «Бриз-М» и спутником «Ямал-601» на стартовый комплекс Байконура

Пуск ракеты-носителя «Протон-М» с разгонным блоком «Бриз-М» и спутником «Интелсат-22» 25 марта 2012 года

Марсианские ракеты

Если советская лунная экспедиция с самого начала была невыполнимой авантюрой, то марсианская программа была вполне осуществима. Для пилотируемого полета к Красной планете потребовались бы супертяжелые ракеты, в два раза превышающие грузоподъемность лунных носителей. У СССР было целых два проекта, причем оба в высокой степени готовности.

Первый носитель для марсианской экспедиции предложил все тот же Челомей. Как нетрудно догадаться, второй, третьей и четвертой ступенями марсианской УР-900 должна была стать существующая УР-500 «Протон». На первой ступени планировалось установить вместо шести, как в УР-700, целых 15 двигателей, что позволило бы вывести на опорную околоземную орбиту массу до 240 т, достаточную для марсианского корабля.

Второй марсианский носитель был предложен спустя 20 лет после УР-900. НПО «Энергия» разработало проект сверхтяжелой ракеты-носителя «Вулкан», способной выводить на низкие орбиты 200 т полезного груза. «Вулкан» базировался на уже летавшей ракете «Энергия», у которой вместо четырех боковых блоков первой ступени (в каждом — по двигателю РД-170) планировалось установить восемь несколько увеличенных по длине аналогичных блоков. Все основные модули и блоки для «Вулкана» были разработаны и производились серийно.

Головной обтекатель

Новый головной обтекатель диаметром 5,1 метра начнет использоваться на ракетах семейства «Протон» с 2020 года. При этом пятиметровые головные обтекатели будут применяться как с существующей ракетой «Протон-М» с разгонным блоком «Бриз-М», так и с ракетой среднего класса «Протон Средний» и разгонным блоком «Бриз-М».

«Сроки завершения создания увеличенного головного обтекателя согласно утвержденную графику — конец 2019 года. Начиная с первого квартала 2020 года планируется начать предоставление коммерческих пусковых услуг с использованием новых головных обтекателей, которые востребованы на рынке», — рассказал Шмыгов.

Помимо увеличенного диаметра, вырастет и длина обтекателя до 16,25 метра. Сейчас на ракетах «Протон-М» используются головные обтекатели высотой 15,3 метра и диаметром 4 метра.

Головной обтекатель ракеты-носителя предназначен для защиты разгонного блока и полезной нагрузки от воздействия внешней среды как при наземных операциях, так и в полете.

Ракете-носителю «Протон» — 55

Перед первым пуском ракеты-носителя «Протон», 1965 год

Вывоз ракеты-носителя «Протон-К» со станцией «Салют-7» на стартовый комплекс, 1982 год

Пуск ракеты-носителя «Протон-К» с АМС «Вега-1», 1984 год

Ракета-носитель «Протон-К» с АМС «Фобос-1», 1988 год

Подготовка к запуску модуля «Кристалл», 1990 год

Подготовка к запуску модуля «Заря», 1998 год

Запуск модуля «Заря», 1998 год

Вывоз ракеты-носителя «Протон-К» с модулем «Звезда», 2000 год

Запуск модуля «Звезда», 2000 год

Пуск ракеты-носителя «Протон-М» со спутником «Электро-Л» № 3, 2019 год

Пуск ракеты-носителя «Протон-М» со спутником «Электро-Л» № 3, 2019 год

Пуск ракеты-носителя «Протон-М» со спутником «Электро-Л» № 3, 2019 год

Пуск ракеты-носителя «Протон-М» со спутником «Электро-Л» № 3, 2019 год

Подготовка к пуску ракеты-носителя «Протон-М» со спутником «Ямал-601», 2019 год

Пуск ракеты-носителя «Протон-М» со спутником «Ямал-601», 2019 год

Пуск ракеты-носителя «Протон-М» со спутником «Ямал-601», 2019 год

Ровно 55 лет назад, 16 июля 1965 года, с космодрома Байконур впервые стартовала ракета-носитель тяжёлого класса «Протон» — гордость отечественного ракетостроения. В этот день состоялся пуск двухступенчатой ракеты УР-500 с искусственным спутником Земли «Протон». Это название впоследствии закрепилось и за ракетой.

Спроектированная выдающимся конструктором Владимиром Челомеем и разработанная в филиале № 1 ОКБ-52 (сегодня – Конструкторское бюро «Салют» ГКНПЦ им. М.В. Хруничева, входит в Госкорпорацию «Роскосмос») ракета «Протон» — универсальная ракета со стартовой массой 500 тонн, которая могла бы использоваться и для запуска космических аппаратов, и как межконтинентальная баллистическая ракета с ядерным зарядом.

Однако на завершающем этапе работ УР-500 создавалась как носитель космических аппаратов. С 10 марта 1967 года начались лётные испытания «Протона» в основной трехступенчатой комплектации с индексом «К». Первой задачей пусков «Протона-К» была отработка на орбите комплекса для облёта Луны. За свою лётную историю «Протон-К» доставил на орбиту все станции серии «Салют», автоматические орбитальные станции «Алмаз», модули станции «Мир», модули Международной космической станции «Заря» и «Звезда», а также тяжелые космические аппараты связи. Космическими аппаратами, запущенными «Протоном-К», осуществлен целый спектр программ народно-хозяйственного, научного и оборонного значения.⠀

С апреля 2012 года для космических запусков используется модернизированная ракета «Протон-М» с новой системой управления, более высоким уровнем эксплуатационных и экологических характеристик. Современная цифровая система управления и применение в составе ракеты-носителя «Протон-М» и разгонного блока «Бриз-М» существенно расширяют спектр достижимых орбит для выведения тяжелых и сверхтяжелых полезных нагрузок.

Благодаря уникальным тактико-техническим характеристикам, высоким показателям надежности и рентабельности, «Протон» стал первой российской ракетой, вышедшей на мировой рынок пусковых услуг. Среди заказчиков — компания International Launch Services, осуществляющая коммерческую эксплуатацию ракеты, ведущие глобальные операторы спутниковой связи и вещания. Состоялось свыше 420 пусков всех модификаций «Протона», с помощью ракеты запущено около 500 отечественных и зарубежных космических аппаратов различного назначения.

Документальный фильм телестудии Роскосмоса и Космического центра «Южный», 2015 год

Ракета из блоков

Могли мы хотя бы теоретически опередить американцев в лунной гонке? Все специалисты сходятся во мнении: с королевским носителем однозначно нет. Не был готов не только носитель, на момент прекращения программы был полностью отработан только лунный скафандр («ПМ» напишет о нем в ближайшем номере)!

Однако существовал другой вариант. Практически одновременно с Королевым свой проект лунного корабля и ракеты-носителя предложил Владимир Челомей, возглавлявший реутовское ОКБ-52. В отличие от Н-1 проект челомеевской сверхтяжелой ракеты-носителя не был утопическим. За основу лунного носителя УР-700 Владимир Челомей планировал взять уже находящуюся в эксплуатации трехступенчатую УР-500К, родоначальницу современного семейства «Протонов». УР-500 имела необычную компоновку первой ступени. Основу составлял центральный блок-бак окислителя. На него навешивались шесть блоков, каждый из которых состоял из бака с горючим и двигателя первой ступени. Преимущество такой компоновки состояло в небольшой длине собранной ступени. Важным преимуществом УР-500 было и то, что все блоки конструировались с учетом габаритов железнодорожных вагонов и платформ, а также ширины железнодорожных путей и размеров тоннелей, мостов и развязок. Ракета строилась на базовых заводах, а на Байконуре происходила только относительно простая сборка из готовых блоков.

Ни один из существующих двигателей для такой мощной ракеты не подходил. Тут-то и пригодился двигатель РД-253, разрабатываемый Глушко для Н-1 и отвергнутый Королевым. Все ступени УР-500 работали на высококипящих токсичных компонентах топлива (окислитель — тетраксид азота, горючее — несимметричный диметилгидразин). Подобное топливо было необходимым требованием военных: УР-500 создавалась не столько под мирные грузы, сколько под военную нагрузку — от сверхмощных боеголовок до боевых ракетопланов.

Лунный носитель УР-700, позволяющий вывести на орбиту полезный груз массой 140 т, представлял собой уже готовую УР-500, к которой добавлялась новая первая ступень — девять блоков, с одним двигателем РД-270 в каждом. Этот уникальный двигатель тягой в 630 т (более чем в четыре раза мощнее, чем двигатели первой ступени Н-1) специально для УР-700 разрабатывал Валентин Глушко. Собственно, это единственный сложный элемент, который требовалось разработать для нового носителя. Все остальные компоненты имели унифицированные размеры с УР-500, что позволяло производить их на существующей оснастке. Сомневаться в том, что Глушко создал бы такой двигатель, оснований не было: после прекращения работ над УР-700 он создал для «Энергии» самый мощный в мире ракетный двигатель РД170 тягой в 740 т! «Если бы лет десять-двенадцать назад приняли мой вариант, — говорил впоследствии Челомей, — мы бы имели носитель, не уступающий «Сатурну-5», но с тем преимуществом, что три верхние ступени всегда находятся в серийном производстве, независимо от лунной программы». Ему никто уже и не возражал.

Аварии в 1967—1970 годах

Самый аварийный период пришёлся на время отработки РН в условиях «лунной гонки» СССР-США в 1967—1970 гг. В это время проводились лётные испытания ракеты-носителя, разгонного блока Д, возвращаемого аппарата типа «Зонд», а также аппаратов семейства «Луна» и «Марс». 9 неудач произошло во время работы первых трёх ступеней РН «Протон»: пять во время работы 2-й и 3-й ступеней, две — 1-й ступени, и по одной — по ложной команде системы безопасности и из-за разрушения головного обтекателя КА. Ещё четыре неудачи произошли вследствие отказов двигательной установки разгонного блока Д. В общем, поставленные задачи были выполнены только в 10 пусках из 25.

Трагически закончилась авария на космодроме в июле 1968 года. При подготовке к пуску космического корабля «Зонд-5Б», назначенному на 21 июля 1968 года, лопнул бак окислителя блока Д, частично разрушив головной обтекатель (ГО). Корабль 7К-Л1 с полуразрушенным ГО упал на несколько метров вниз и застрял на площадках фермы обслуживания; бак горючего блока Д с пятью тоннами керосина оторвался от фермы и упёрся в элементы третьей ступени ракеты. По одним данным 1 человек погиб, один был ранен, по другим данными погибло 3 человека.

К этому периоду также относится авария 19 февраля 1969 года, когда на 51,4 секунде полёта ракеты произошло разрушение головного обтекателя во время прохождения зоны максимального скоростного напора. В результате был потерян первый самоходный аппарат типа «Луноход». Другая опасная авария произошла 2 апреля 1969 года при запуске АМС «Марс», когда произошёл отказ одного из двигателей РД-253 на 0.02 секунде. На 41-й секунде полёта ракета врезалась носом в землю примерно в 3 км от стартовой установки. Стартовый комплекс практически не пострадал, но в близлежащем МИКе вылетели стекла.

УР-700

См. также: РД-270

УР-700

Основным предназначением серии было создание сверхтяжёлой ракеты-носителя в рамках советской лунной программы с грузоподъёмностью на низкую опорную орбиту (НОО) от 150 т до 225 т и со стартовой массой порядка 4 500 — 5 000 т. Длина УР-700 вместе с ЛК-700 составила бы около 75 м. Характерной особенностью является вариант третьей ступени с использованием чрезвычайно токсичной пары компонентов F₂/H₂ и вариант третьей ступени с использованием ядерного ракетного двигателя для полёта на Марс. Различные версии предполагали использование частей от «УР-500».

В рамках этой серии не было произведено ни одной ракеты-носителя и полномасштабных испытаний не проводилось в связи с решением правительства разрабатывать сверхтяжёлую ракету Н-1 КБ Королёва, а конкурирующие разработки сверхтяжёлых ракет Р-56 КБ Янгеля и УР-700 КБ Челомея прекратить. Данный инициативный проект КБ Челомея остановился на этапе создания уменьшенных моделей, на которых производились статические, динамические и гидравлические испытания. Одна из моделей сохранилась. Был разработан и доведён до экспериментальных моделей базовый двигатель первой ступени ЖРД РД-270. На первую ступень ракеты планировалось устанавливать девять таких двигателей.

Двигатели

С разработкой двигателей специалистам пришлось повозиться. Все потому, что в результате продолжительных споров они выбрали полиблочную версию компоновки 1 ступени. Эта схема позволяла вписаться в технологические пролеты туннелей и мостов при транспортировке ступеней ракеты, но накладывала определенные ограничение на используемое топливо.

Традиционная кислород-керосиновая пара практически невозможна, поскольку потребовалось бы существенно увеличить размеры, а поэтому в качестве топлива выбрали ядовитый несимметричный диметилгидразин с тетраксидом азтота в роле окислителя.

Но Королев требовал использовать именно керосин, в результате чего с ним произошел конфликт. До 1965 года осуществлялись масштабные испытания новой силовой установки в условиях, которые были максимально приближены к действительности.

Перспективы и выводы

В результате всех перечисленных выше случаев с должностей были сняты многие начальники. Государство выделило примерно 2 млрд рублей на качественную подготовку к запускам этих типов ракет. Как следствие, стоимость запуска 1-го «Протона» (со всеми потерями) можно было сравнить с такой же как и у американской ракеты «Атлас-5».

Но, как бы там ни было, РН «Протон» считается одной из важнейших столпов коммерческих запусков. Получается, что даже с авариями цена вывода на геостационарную орбиту является самой низкой в мире, поэтому Роскосмос не испытывает нехватки в потенциальных клиентах и партнерах.

Новая ракета

Эксперты уже давно говорят, что в скором времени «Протон-М» устареет. Все потому, что на сегодняшний день ведутся активные разработки «Ангары». Это блочная ракета нового поколения, которая будет не просто дешевле предшественника, но и проще в производстве. В «Ангаре» будут использоваться керосин-кислородные двигатели. Ей можно запускать с космодромов «Восточный» и «Плесецк», не платя астрономические суммы за аренду «Байконура» казахам.

Несмотря на такие радужные перспективы, РН «Протон-М» наверняка будет эксплуатироваться еще долго, поскольку разработка новой техники затягивается.