Протон-К

Протон-К — советская и российская ракета-носитель тяжёлого класса, разработанная в Государственном космическом научно-производственном центре имени М. В. Хруничева и эксплуатировавшаяся с 1967 по 2012 год. Относится к семейству ракет «Протон», созданному на базе межконтинентальной баллистической ракеты УР-500. «Протон-К» являлась трёхступенчатой ракетой-носителем, способной выводить полезную нагрузку на низкие околоземные, геопереходные и геостационарные орбиты, а также на отлётные траектории к Луне и планетам Солнечной системы. За время эксплуатации было выполнено 310 пусков, из которых 277 признаны успешными.

История создания

Разработка ракеты-носителя «Протон-К» началась в 1964 году в ОКБ-52 (ныне — ГКНПЦ им. М. В. Хруничева) под руководством главного конструктора Владимира Николаевича Челомея. Первоначально ракета создавалась как носитель для выведения на орбиту тяжёлых спутников и орбитальных станций, а также для лунных экспедиций. Первый пуск «Протон-К» состоялся 10 марта 1967 года с космодрома Байконур, однако он был аварийным из-за отказа системы управления. Первый успешный запуск был осуществлён 4 октября 1967 года, когда ракета вывела на геостационарную орбиту спутник связи «Молния-1».

В 1970-х годах «Протон-К» стала основным носителем для советской программы исследования Луны и планет. С её помощью были запущены автоматические станции «Луна-16», «Луна-20», «Луна-24», доставившие на Землю образцы лунного грунта, а также межпланетные станции «Венера-9», «Венера-10», «Марс-2», «Марс-3». В 1980-х годах ракета использовалась для выведения модулей орбитальной станции «Мир» и спутников связи серии «Экран», «Горизонт», «Радуга».

В 1990-е годы, после распада СССР, «Протон-К» активно эксплуатировалась в коммерческих целях, выводя на орбиту спутники связи для зарубежных заказчиков. Последний пуск «Протон-К» состоялся 30 марта 2012 года, когда с космодрома Байконур был запущен спутник связи «Экспресс-АМ4». Всего за 45 лет эксплуатации было выполнено 310 пусков, из которых 277 успешных, 23 аварийных и 10 частично успешных.

Конструкция

Ракета-носитель «Протон-К» выполнена по трёхступенчатой схеме с последовательным расположением ступеней. Все ступени используют жидкое ракетное топливо — несимметричный диметилгидразин (гептил) в качестве горючего и азотный тетраоксид (амил) в качестве окислителя. Такая топливная пара является высокотоксичной, но обеспечивает высокую плотность и возможность длительного хранения.

Первая ступень

Первая ступень «Протон-К» состоит из центрального блока и шести боковых блоков, каждый из которых оснащён двигателем РД-253 (разработки НПО «Энергомаш»). Двигатели РД-253 работают на гептиле и амиле, развивая суммарную тягу на уровне моря около 10 000 кН. Время работы первой ступени составляет около 120 секунд.

Вторая ступень

Вторая ступень представляет собой цилиндрический бак, оснащённый тремя двигателями РД-0210 и одним РД-0211 (разработки Конструкторского бюро химического машиностроения). Суммарная тяга двигателей в вакууме составляет около 2300 кН. Время работы второй ступени — около 200 секунд.

Третья ступень

Третья ступень «Протон-К» оснащена одним двигателем РД-0212 (разработки КБХМ), который обеспечивает тягу в вакууме около 600 кН. Время работы третьей ступени — около 250 секунд. Для управления полётом на третьей ступени используются рулевые двигатели.

Головной обтекатель

Головной обтекатель «Протон-К» представляет собой сбрасываемую конструкцию, защищающую полезную нагрузку от аэродинамического нагрева и воздействия атмосферы при прохождении плотных слоёв. Обтекатель изготавливался из алюминиевых сплавов и сбрасывался после выхода ракеты за пределы атмосферы.

Характеристики

Основные технические характеристики ракеты-носителя «Протон-К»:

• Стартовая масса: около 700 тонн
• Длина: 57 метров
• Диаметр: 4,15 метра (максимальный — 7,4 метра по боковым блокам)
• Масса полезной нагрузки:
• На низкую опорную орбиту (200 км, наклонение 51,6°): до 21 тонны
• На геопереходную орбиту: до 4,5 тонны
• На геостационарную орбиту: до 2,5 тонны
• Тип топлива: несимметричный диметилгидразин (гептил) + азотный тетраоксид (амил)
• Количество ступеней: 3
• Система управления: автономная, инерциальная

Модификации

На базе «Протон-К» были разработаны несколько модификаций, отличающихся составом ступеней и характеристиками:

• «Протон-К» (базовая) — трёхступенчатая версия, использовавшаяся для выведения спутников на низкие и средние орбиты.
• «Протон-К» с разгонным блоком «Д» — версия, оснащённая четвёртой ступенью (разгонным блоком), предназначенная для выведения полезной нагрузки на геостационарную орбиту и отлётные траектории. Разгонный блок «Д» (разработки РКК «Энергия») работал на керосине и жидком кислороде.
• «Протон-К» с разгонным блоком «Бриз-М» — модернизированная версия, оснащённая разгонным блоком «Бриз-М» (разработки ГКНПЦ им. М. В. Хруничева), работающим на гептиле и амиле. Эта модификация использовалась в коммерческих пусках с 1999 года.

Применение

Ракета-носитель «Протон-К» использовалась для выведения широкого спектра полезных нагрузок:

• Автоматические межпланетные станции: «Луна-16», «Луна-20», «Луна-24», «Венера-9», «Венера-10», «Марс-2», «Марс-3», «Вега-1», «Вега-2».
• Орбитальные станции: модули станций «Салют» и «Мир», включая базовый блок, модули «Квант», «Квант-2», «Кристалл», «Спектр», «Природа».
• Спутники связи: серии «Молния», «Экран», «Горизонт», «Радуга», «Экспресс».
• Спутники навигации: спутники системы ГЛОНАСС.
• Спутники дистанционного зондирования Земли: серии «Ресурс-О» и «Океан».
• Коммерческие спутники: для зарубежных заказчиков, включая спутники связи «Интелсат», «Эвтелсат», «Арабсат».

Интересные факты

• Ракета-носитель «Протон-К» была первой советской ракетой, использующей высокотоксичное топливо (гептил и амил), что потребовало специальных мер безопасности при заправке и эксплуатации.
• В 1971 году с помощью «Протон-К» была запущена первая в мире долговременная орбитальная станция «Салют-1».
• В 1986 году «Протон-К» вывела на орбиту базовый блок станции «Мир», который проработал на орбите 15 лет.
• Один из самых известных аварийных пусков «Протон-К» произошёл 2 июля 2013 года, когда ракета с разгонным блоком «Бриз-М» упала на стартовом комплексе Байконура. Причиной аварии стал отказ датчика угловых скоростей.
• «Протон-К» является рекордсменом среди советских и российских ракет-носителей по количеству пусков (310) и продолжительности эксплуатации (45 лет).

Критика

Эксплуатация «Протон-К» подвергалась критике из-за использования высокотоксичного топлива, что создавало экологические риски при авариях и штатных пусках. В частности, в 1999 году произошла авария, в результате которой гептил и амил попали в почву и воду в районе падения первой ступени. Кроме того, относительно высокая аварийность (около 7,4% от общего числа пусков) вызывала обеспокоенность, особенно в коммерческих проектах.

Источники

• ГКНПЦ им. М. В. Хруничева. «Ракета-носитель „Протон-К“: история создания и эксплуатации».
• Железняков А. Б. «Ракеты-носители „Протон“: от УР-500 до „Протон-М“».
• «Космическая техника: энциклопедия» / под ред. В. П. Глушко.
• Данные NASA и Роскосмоса по пускам РН «Протон-К».