«Протон-М» (УР-500) — ракета-носитель тяжелого класса

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

Новый прототип

К счастью, все они прошли успешно, но еще до начала пробных полетов, в 1961 году, сам Челомей настоял на создании нового прототипа. Согласно произведенным полетам, он должен стать в 5 раз тяжелее исходного варианта.

Изначально создатели хотели пойти по направлению «наименьшего сопротивления, объединив 2 ракеты «УР-200» и добавив еще 1 разгонную ступень к получившийся конструкции. Но уже предварительные расчеты продемонстрировали, что надежность этой конструкции оставляет желать лучшего.

В результате решили разработать новую ракету «УР-500», однако, ученые с целью упрощения расчетов остановились на компромиссном варианте: использовали последовательное расположение ступеней в роле верхней части они применяли таковую для «УР-200». Безусловно, изначальный проект был существенно переработан.

Печальная статистика

Этот носитель смог прославится не только благодаря количеству выводимого груза, но и своими габаритами. Дело в том, что ракета «Протон-М» известна большим количеством неудачных запусков. Причем эта традиция началась еще с предшественника.

Из четырех первых запусков, которые прошли с 1965 по 1966 год, один уже был неудачным по причине аварий 2 разгонной ступени. Но стояло ожидать обратного, так как испытания подобной новой техники этого рода сопряжены с высокой вероятностью неудач.

В целом было зафиксировано приблизительно 47 случаев, когда запуск «Протон-М» совершился неудачей. Учитывая, что, в общем было четыреста стартов, получается что из них только 89 успешных.

Известные катастрофы

Аварии этой ракеты-носителя наверное не вызвали бы такой широкий общественный резонанс (к тому же, нештатные ситуации постоянно случались с «Протоном»), правда с его запусками связывают развитие отечественной системы ГЛОНАСС.

Поэтому те 100 млн долларов, в которые обошелся сам старт, можно считать мизерными по сравнению с тем ущербом, которое могло бы понести государству в случае потери хотя одного подобного спутника. Это ярко проявилось еще в 2010 году, когда одновременно 3 спутника группировки ГЛОНАСС отправились на дно Тихого океана, а не на орбиту.

Тогда ущерб для государства составлял около 3 млрд рублей, не считая стоимости самой ракеты. После аварии (считается, что она произошла в результате ошибок во время заправки ступеней топливом) своих постов лишились многие высокопоставленные «космические» чиновники.

В 2011 году в результате неполадок с двигателями ракеты, на правильную разгонную орбиту не удалось вывести орбиту уникальный спутник «Экспресс АМ4». С ней связывали переход к цифровому телевизионному вещанию в России. Аппарат пытались спасти всем миром: по всей планете были использованы станции телеметрии, но к сожалению, предотвратить сгорание спутника, что случилось в атмосфере, не удалось.

Тогда стоимость ущерба составляла минимум 10 млрд рублей.

Практически такая же ситуация произошла в 2012 году с двумя спутниками связи. Все по причине неполадок, произошедших в топливной системе. В результате ракеты были выведены на неправильную орбиту. Технику признали потерянной, так как связь с ней наладить не удалось. Стоимость ущерба была примерно такой же – 10 млрд рублей. 

В средине 2013 года неприятности с ГЛОНАСС продолжились. Три спутника взорвались вместе с ракетой. Провели тщательное расследование. На этот раз виноватыми оказались датчики угловых скоростей, которые во время сборки были установлены с поворотом на 180° от нормального положения. Как следствие, ракета носитель пошла по неправильной орбите.

В мае этого года на дно отправился еще один спутник «Экспресс», которые вновь похоронили планы на быстрый переход к цифровому вещанию.

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. 

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.

Последующая история

В отечественной космонавтике тех лет, властвовала политика. К 1965 году, когда проект был почти полностью готов, предприятие подвергалось многочисленным проверкам по личному приказу Л.И. Брежнева. Он с недоверием относился к наследию предшественника.

Поэтому создание «УР-200» была остановлена. К счастью, удалось отстоять 500 моделью. В средине 1965 года был успешно выведен на орбиту спутник «Протон». От него удалось получить сигнал только через несколько часов после выхода на орбиту, поэтому долгое время запуск считали неудачным.

В первых появившихся публикациях прессы ошибочно назвали ракету именем спутника. Вскоре оно прижилось, поэтому только с 1965 года в космонавтике и появился «Протон-М». Вернее, вместо индекса «М» появилась приставка «К».

Модернизированной она именуется только с 2001 года, когда с помощью нее на орбиту впервые закинули груз.

История

«Протону-М» предшествовала модификация «Протон-К», которая эксплуатировалась в 1967-2012 годах. Ракеты-носители этого семейства использовались для запусков всех советских/ российских орбитальных станций — первой в мире долговременной станции «Салют» (1971 год) и последующих шести одноименных станций (1973-1982 годах), модулей комплекса «Мир» (находился на околоземной орбите в 1986-2001 годах), а также российских модулей Международной космической станции (МКС). С помощью «Протонов» в космос запускались различные научные, военные и гражданские космические аппараты (спутники серии «Космос», «Экран», «Радуга», «Горизонт»), автоматические станции для исследования Луны, Марса, Венеры, кометы Галлея.

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.

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.