Ракета-носитель «Протон

Протон (УР-500) — советская и российская ракета-носитель тяжёлого класса, предназначенная для выведения космических аппаратов на низкие околоземные, геопереходные и геостационарные орбиты, а также для запуска межпланетных станций. Разработана в ОКБ-52 (ныне — ГКНПЦ им. М. В. Хруничева) под руководством Владимира Челомея. Первый пуск состоялся 16 июля 1965 года. На протяжении десятилетий «Протон» оставался одной из самых мощных и востребованных ракет-носителей в мире, обеспечивая запуски как гражданских, так и военных спутников, а также модулей для орбитальных станций.

История создания и развития

Предпосылки и разработка

В начале 1960-х годов в СССР возникла необходимость в создании ракеты-носителя, способной выводить на орбиту тяжёлые грузы — в частности, для обеспечения лунной программы (пилотируемый облёт Луны) и развёртывания системы спутниковой связи. ОКБ-52 под руководством В. Н. Челомея предложило проект универсальной ракеты УР-500, которая изначально проектировалась как межконтинентальная баллистическая ракета (МБР), но затем была переориентирована на космические задачи. Первый испытательный пуск 16 июля 1965 года с космодрома Байконур завершился неудачей из-за отказа системы управления, однако уже 10 марта 1967 года состоялся успешный запуск, выведший на орбиту спутник «Космос-146».

Модификации

Ракета-носитель «Протон» прошла несколько этапов модернизации:

• Протон-К (1967—2012) — базовая трёхступенчатая версия, использовавшаяся для выведения грузов на низкие орбиты. С 1970-х годов применялась с разгонными блоками (ДМ, Бриз-М) для доставки аппаратов на геостационарную орбиту.
• Протон-М (с 2001 года) — модернизированная версия с улучшенными двигателями, цифровой системой управления и увеличенной грузоподъёмностью. Первый пуск — 7 апреля 2001 года. В 2010-х годах стала основной модификацией, используемой для коммерческих и государственных запусков.
• Протон-Лайт (проект) — облегчённая версия с двумя ступенями, предназначенная для вывода средних грузов. Разработка не была завершена.

Эксплуатация и завершение производства

«Протон» активно эксплуатировался как для российских государственных нужд (запуски спутников связи, навигации, дистанционного зондирования Земли, модулей МКС), так и в рамках международных коммерческих контрактов, выполняемых компанией International Launch Services (ILS). Всего с 1965 по 2023 год выполнено более 430 пусков, из которых около 10 % завершились авариями. В 2020-х годах началась постепенная замена «Протона» на более экологичную ракету-носитель «Ангара-А5». Последний пуск «Протона-М» состоялся 30 марта 2023 года (вывод спутника «Электро-Л» № 4). Производство ракет прекращено, однако оставшиеся экземпляры могут использоваться до 2025 года.

Конструкция и технические характеристики

Ступени

«Протон-М» представляет собой трёхступенчатую ракету с последовательным расположением ступеней. Все ступени используют токсичное и высококипящее топливо — несимметричный диметилгидразин (гептил) в качестве горючего и азотный тетраоксид (амил) в качестве окислителя. Такая топливная пара обеспечивает длительное хранение компонентов, что позволяет держать ракету в заправленном состоянии длительное время.

• Первая ступень — центральный блок (диаметр 4,1 м) и шесть боковых блоков (диаметр 1,6 м каждый), оснащённых шестью двигателями РД-253 (разработка НПО «Энергомаш»). Суммарная тяга у земли — около 1040 тонн.
• Вторая ступень — один двигатель РД-0210 (тяга 230 тонн в вакууме) и четыре рулевых двигателя РД-0211.
• Третья ступень — один двигатель РД-0212 (тяга 63 тонны в вакууме).

Разгонные блоки

Для выведения полезной нагрузки на высокие орбиты (геопереходную, геостационарную) «Протон» оснащается разгонными блоками (РБ). Наиболее распространённые:

• РБ ДМ (разработка РКК «Энергия») — использует керосин и жидкий кислород, обеспечивает многократное включение двигателя.
• РБ «Бриз-М» (разработка ГКНПЦ им. Хруничева) — работает на гептиле и амиле, позволяет выполнять до 8 включений для точного выведения.

Грузоподъёмность

• На низкую опорную орбиту (200 км, наклонение 51,6°) — до 22 тонн.
• На геопереходную орбиту (с РБ) — до 6,3 тонн.
• На геостационарную орбиту (с РБ) — до 3,3 тонн.

Габариты

• Высота (с РБ) — 58,2 м.
• Диаметр — 4,1 м (максимальный).
• Стартовая масса — около 705 тонн.

Применение

Государственные программы

«Протон» использовался для запуска большинства российских тяжёлых спутников:

• Спутники связи серии «Экспресс», «Ямал», «Гонец».
• Спутники навигации «Глонасс».
• Спутники дистанционного зондирования Земли «Ресурс-П», «Электро-Л».
• Модули орбитальных станций: «Салют», «Мир», Международная космическая станция (МКС) — в частности, модули «Заря», «Звезда», «Рассвет».
• Межпланетные станции: «Венера-9» — «Венера-14», «Марс-2», «Марс-3», «Фобос-Грунт» (неудачный запуск).

Коммерческие запуски

С 1990-х годов «Протон» активно участвовал в международном рынке пусковых услуг. Компания ILS (совместное предприятие ГКНПЦ им. Хруничева и Lockheed Martin) осуществляла маркетинг и обслуживание контрактов. Запускались спутники связи для операторов из США, Европы, Азии, Ближнего Востока. Среди заказчиков — SES, Eutelsat, Intelsat, Arabsat. После серии аварий в 2010-х годах и введения санкций против российской космической отрасли коммерческая программа была свёрнута.

Аварии и инциденты

За время эксплуатации «Протона» произошло более 40 аварийных пусков. Наиболее резонансные:

• 2 июля 2013 года — авария на старте: из-за неправильной установки датчиков угловых скоростей ракета упала через 17 секунд после старта, взорвавшись на территории космодрома. Погибших не было, но был нанесён значительный ущерб инфраструктуре.
• 16 мая 2015 года — авария третьей ступени: из-за разрушения турбонасосного агрегата двигателя РД-0212 ракета с мексиканским спутником «МексСат-1» упала в Забайкалье.
• 1 июня 2016 года — авария разгонного блока «Бриз-М»: из-за программной ошибки блок не смог выполнить манёвры, спутник «Интелсат-31» (организация зарегистрирована в США) был выведен на нерасчётную орбиту и утрачен.

Эти и другие инциденты привели к временным приостановкам пусков и реформам в системе контроля качества.

Экологические аспекты

Использование гептила и амила в качестве топлива вызывает критику экологов. При авариях эти компоненты могут попадать в почву и воду, создавая зоны химического загрязнения. В регионах падения отработанных ступеней (Алтай, Казахстан) фиксируются случаи превышения предельно допустимых концентраций токсичных веществ. В ответ на это Роскосмос разработал программу по утилизации ступеней и мониторингу окружающей среды. Переход на ракету «Ангара», использующую керосин и кислород, рассматривается как решение экологической проблемы.

Сравнение с аналогами

«Протон» относится к классу тяжёлых ракет-носителей. Его грузоподъёмность сопоставима с:

• Ариан-5 (Европа) — до 10 тонн на ГПО.
• Дельта IV Heavy (США) — до 14 тонн на ГПО.
• Чанчжэн-5 (Китай) — до 14 тонн на ГПО.

По сравнению с ними «Протон» уступал по грузоподъёмности, но выигрывал в надёжности (до 2010-х годов) и стоимости запуска (около 65 млн долларов за пуск в 2010-х годах). Однако токсичность топлива и серия аварий снизили его конкурентоспособность.

Интересные факты

• Название «Протон» ракета получила в 1966 году по предложению конструкторов, хотя изначально проект назывался УР-500.
• В 1970-х годах «Протон» использовался для запуска тяжёлых орбитальных станций «Салют», что позволило СССР создать первую в мире долговременную орбитальную станцию.
• Ракета стала основой для создания сверхтяжёлой ракеты-носителя «Энергия» (использовались боковые блоки на основе первой ступени «Протона»).
• В 2000-х годах «Протон» был единственной в мире ракетой, способной выводить на геостационарную орбиту спутники массой до 3,5 тонн.

Источники

• ГКНПЦ им. М. В. Хруничева. «Ракета-носитель „Протон-М“». Техническое описание.
• Роскосмос. «История ракет-носителей семейства „Протон“». — М., 2019.
• А. И. Киселёв. «Ракеты-носители. Проектирование и эксплуатация». — М.: Машиностроение, 2005.
• Б. Е. Черток. «Ракеты и люди. Лунная гонка». — М.: РТСофт, 2006.
• Космический центр «Южный». «Статистика пусков РН „Протон“». — 2023.