Ракета-носитель "Протон"

РН ПротонВ 1963 году в СССР завершилось эскизное проектирование уникальной ракеты-носителя УР-500 и с тех пор ни одна советская ракета-носитель не привлекает столь пристального внимания и не заслуживает столь противоречивых оценок специалистов в области ракетно-космической техники, как «Протон».
Как и знаменитая королёвская «Семерка», эта ракета-носитель стала «краеугольным камнем» в развитии советской космонавтики и хотя она долгое время оставалась в тени - до сих пор остается одним из самых мощных, совершенных и надежных носителей в мире...
Но противники этого мощного носителя постоянно говорят, что его двигатели работают на токсичных компонентах топлива и эксплуатация его сопряжена с экологическими трудностями.
Наряду с ракетами среднего класса, военно-политическое руководство Советского Союза в начале 1960-х годов было заинтересовано в тяжелой ракете, которая бы способна была выводить в космос большие военные грузы, а также нести боеголовку с тротиловым эквивалентом во много десятков мегатонн.
На этот момент существовало несколько независимых проектов:
1. Конструкторское бюро С. П. Королёва внесло предложение о создании большой «лунной» ракеты Н-1. Этим бюро уже были созданы первая советская межконтинентальная баллистическая ракета (МБР) Р-7, на базе которой разработано целое семейство космических ракет-носителей, в том числе для запуска первого в мире искусственного спутника Земли, первого космонавта и первых станций для полетов к Луне и планетам.
Шла отработка межконтинентальной баллистической ракеты Р-9.
2.Конструкторское бюро М. К. Янгеля предлагало создать две ракеты - тяжелую межконтинентальную баллистическую ракету Р-46 и тяжелую ракету-носитель Р-56; совокупность их могла обеспечить весь диапазон нужд военного заказчика.
Стараниями этого бюро уже были созданы первые баллистические ракеты (БР), которые стали действительно массовым «рабочим» оружием советских ракетных войск стратегического назначения - Р-12 и Р-14 - среднего радиуса действия и МБР Р-16.

3. Опытное конструкторское бюро №52 (ОКБ-52) под руководством В.Н.Челомея, созданное в 1953 г. для разработки крылатых ракет, предлагало создать целое семейство ракет-МБР среднего класса УР-200, МБР тяжелого класса УР-500 (которая могла использоваться и как тяжелый космический носитель) и сверхмощную РН УР-700.РН Протон
В.Н.Челомей «сумел подать» космические проекты своего ОКБ и «получил добро» на разработку УР-200 и УР-500. Энергично развивая работы по УР-500, он быстрее и лучше всех справился с поставленной задачей: обеспечить СССР надежным тяжелым космическим носителем.
Уже в процессе подготовки эскизного проекта УР-200 было принято решение создать на ее базе тяжелую универсальную ракету-носитель УР-500, которая бы примерно в пять раз по грузоподъемности превосходила исходную ракету. В основе проектирования лежали требования поблочной транспортировки ракеты по железной дороге с завода-изготовителя на стартовый комплекс, ускоренной сборки в монтажно-испытательном корпусе, полной проверки всех ее систем на технической позиции и запуск с автоматизированного («безлюдного») старта.
Разработка ракеты УР-500 (индекс 8К82) было развернуто в соответствии с Постановлением Центрального Комитета КПСС и Совета Министров СССР от 24 апреля 1962 г., но предварительные проработки носителя начались значительно раньше - во второй половине 1961 г. по инициативе В.Челомея.
Сначала разработчики рассчитывали просто соединить параллельно 4 двухступенчатые ракеты УР-200, дополнив полученный «пакет» третьей ступенью. Однако в процессе подробной оценки системы, расчеты показали, что такая конструкция совершенно неоптимальна с точки зрения относительной грузоподъемности.
Было принято решение, что ракета-носитель УР-500 будет построена по трехступенчатой схеме с последовательным (тандемным) расположением ступеней, а для форсирования разработки проекта, в качестве верхних ступеней было решено применить глубокую модификацию ракеты УР-200.
Таким образом, основной задачей проектирования УР-500 стал выбор конструктивно-компоновочной схемы и проектных характеристик первой ступени. Было решено принять в качестве узлового элемента блок наибольших габаритов. Это мог быть либо бак окислителя, либо бак горючего с двигательной установкой. Вокруг этого блока фактически выстраивалась вся концепция ракеты.
РН ПротонС одной стороны, максимальную длину и диаметр блока диктовали габариты железнодорожных вагонов и платформ, а также ширина пути и размеры транспортных тоннелей, мостов и развязок.
С другой стороны, габариты блока (а соответственно, объем и масса заправляемого компонента топлива) задавали стартовую массу и все характеристики будущей ракеты.
Рассматривалось два варианта первой ступени:
• моноблочный;
• полиблочный.
Первый вариант (моноблок) предусматривал, что ступень будет состоять из двух последовательно соединенных транспортабельных блоков одного диаметра: верхнего (бак окислителя) и нижнего (бак горючего и двигательная установка).
В монтажно-испытательном корпусе эти блоки стыкуются между собой; на них устанавливаются верхние ступени и полезный груз.
Преимуществами моноблочного варианта были относительно малая «сухая» масса ступени, простота ее сборки и прокладки топливных магистралей к двигательной установке. Разработку этого варианта вели проектанты филиала №1 (главный конструктор В.Н.Бугайский) под руководством ведущего конструктора М.К.Мишетьяна.
Второй вариант (полиблок) предусматривал, что ступень будет состоять из центрального блока-бака окислителя большого диаметра и нескольких навесных блоков-баков горючего малого диаметра.
В монтажно-испытательном корпусе с помощью специального стапеля боковые блоки навешиваются на центральный; производится стыковка топливных магистралей, монтаж двигателей и установка верхних ступеней и полезного груза.
Преимуществами полиблочного варианта были: небольшая длина ступени в собранном состоянии и использование в качестве несущего элемента только центрального блока.
Проработку полиблочного варианта вели проектанты филиала №1 под руководством ведущего конструктора Э.Т.Радченко.
В результате, в январе 1962 г. была выбрана конструктивно-компоновочная схема первой ступени: полиблочная компоновка с оригинальным расположением баков-блоков, на которую главные разработчики - В.Н.Челомей, В.Н.Бугайский, В.А.Выродов, Г.Д.Дермичев, Н.И.Егоров, В.К.Карраск, Ю.П.Колесников, Я.Б.Нодельман, Э.Т.Радченко – получили авторское свидетельство №36616 от 26 июля 1966 г.
В мае 1962 г. был выпущен аванпроект УР-500.

РН Протон

В начале 1962 г. предложение В.Н.Челомея по созданию ракеты УР-500 было рассмотрено на уровне Правительства, после чего 29 апреля 1962 г. вышло Постановление Совета Министров СССР о разработке нового изделия. Перед проектантами и конструкторами стояла сложная задача: за три года они должны были создать мощный, но в то же время простой и надежный носитель с высокой степенью технологичности сборки на заводе-изготовителе и подготовки его к пуску на стартовой позиции.
Разработка УР-500 начиналась под руководством главного ведущего конструктора темы П.А.Ивенсена. В 1962 г. на эту должность назначили Ю.Н.Труфанова.
В качестве полезных грузов для УР-500 В.Челомей рассматривал широкий спектр космических аппаратов, предназначенных для решения оборонных, научно-исследовательских и народно-хозяйственных задач.
РН ПротонЭскизный проект УР-500 был закончен в 1963 г., а основные проектно-технологические задачи создания новой ракеты были решены к концу 1964 г.
В начале осени 1964 года, во время визита на космодром Байконур политического руководства СССР во главе с Н. С. Хрущевым, В. Н. Челомей показал полноразмерный макет УР-500, установленный на пусковом столе вновь созданного стартового комплекса. Были также представлены грунтовая транспортная тележка и... масштабный макет шахтно-пусковой установки боевого варианта УР-500.
Никита Сергеевич положительно  оценил ракету, удивляясь ее величине и возможностям. Он остался, в общем, доволен, не преминув, однако, критически заметить по поводу военного варианта:
«Так что мы будем строить - коммунизм или шахты для УР-500?».
Было ясно, что военный вариант Хрущева не очень вдохновлял...
После отставки Н. С. Хрущева, отношение руководства страны к бюро В. Н. Челомея резко изменилось и все, что было связано с Хрущевым и его деятельностью воспринималось новым Генеральным секретарем ЦК КПСС Брежневым и его окружением с подозрением.
В ОКБ-52 была направлена комиссия под председательством М. В. Келдыша, которая рассмотрев актуальность работ предприятия, приняла решение прекратить работы по стратегической УР-200 «как не выдержавшей конкуренцию с изделиями М.Л.Янгеля». МБР Р-16 к тому времени уже была принята на вооружение, а разрабатываемая универсальная ракета Р-36 превосходила УР-200 по забрасываемой массе.
УР-500 удалось отстоять, но, в основном, не как сверхмощную межконтинентальную баллистическую ракету, а как носитель искусственных спутников и космических аппаратов.
Первый старт состоялся 16 июля 1965 г. Выведение прошло успешно, и на орбите оказался тяжелый научно-исследовательский спутник «Протон-1».
РН ПротонКроме индекса 8К82 и «фирменного» обозначения УР-500, в первом запуске ракета имела и собственное имя - «Геркулес» (по другим источникам - «Атлант»), которое было нанесено большими буквами на поверхность второй ступени.
Однако, это имя не прижилось и в открытой печати вскоре было изменено на «Протон»...
Летные испытания двухступенчатого варианта ракеты, которые были начаты летом 1965 г., закончились через год - 6 июля 1966 г. Во время четырех пусков на орбиту было выведено три тяжелых спутника серии «Протон» для изучения энергетического спектра и химического состава частиц первичных космических лучей, интенсивности и энергетического спектра гамма-лучей и электронов галактического происхождения.
Третий по счету пуск, 24 марта 1966 г., был прерван из-за аварии на участке работы второй ступени - обломки носителя упали в районе Акмолинска (Целиноград Акмола).
Основной вариант – трехступенчатая ракета УР-500К (8К82К) – разрабатывался в соответствии со знаменитым «лунным» Постановлением Центрального Комитета КПСС и Совета Министров СССР от 3 августа 1964 г. Модернизация резко повысила грузоподъемность ракеты даже по сравнению с самым первым, исходным (УР-500) трехступенчатым вариантом.
В связи с частыми неудачными пусками, летные испытания новой ракеты плавно переросли в этап опытной эксплуатации. Программа государственных испытаний ракеты 8К82К, включавшая 61 пуск, была завершена 29 сентября 1977 г. пуском носителя (серийный №29501) с орбитальной станцией «Салют-6».
С 2001 года, наряду с РН Протон-К, в ГКНПЦ им. М. В. Хруничева выпускается более современная модификация ракеты 8К82КМ «Протон-М». Новый вариант РН «Протон» отличается повышенной экологичностью, цифровой системой управления и новым разгонным блоком 14С43 Бриз-М, что позволило заметно увеличить полезную нагрузку при выведении на геопереходную (ГПО) и геостационарную орбиты.
Эксплуатируется ракета в трех- и четырехступенчатом вариантах. На всех ступенях установлены однокамерные маршевые ЖРД. Топливо I-й, II-й и III-й ступеней - самовоспламеняющееся, с высококипящими компонентами:
• окислитель - азотный тетроксид (AT),
• горючее - несимметричный диметилгидразин (НДМГ).
РН Протон-КНа первой ступени установлено шесть блоков с однокамерными ракетными двигателями РД-253 со стартовой тягой 6 х 1500 = 9000 кН.
На второй ступени четыре двигателя РД-0210. Отклонение двигателей в цапфах в тангенциальном направлении позволяет осуществлять управление РН.
На третьей ступени установлен однокамерный двигатель РД-0213 и четырехкамерный рулевой двигатель РД-0214 (блок РД-0212).
В качестве четвертой ступени используется разгонный блок «ДМ».
Первая ступень состоит из центрального блока и шести боковых блоков, расположенных симметрично вокруг центрального.
Центральный блок состоит из переходного отсека, бака окислителя и хвостового отсека.
Переходный отсек состоит из фермы и проставки. Ферма соединяет первую ступень со второй и обеспечивает свободный выход газов при запуске двигателя второй ступени.
Проставка клепаной конструкции включает в себя два шпангоута и обшивку. Верхний шпангоут проставки служит опорной поверхностью при транспортировке центрального блока.
Бак окислителя - несущей конструкции, сварной, выполнен из алюминиевого сплава. Бак состоит из гладкой цилиндрической обечайки, усиленной шпангоутами, и двух сферических днищ.
Внутри бака смонтированы шесть продольных демпфирующих перегородок для гашения колебаний окислителя, а также датчики уровней системы опорожнения баков (СОБ) и система контроля уровней при заправке (СКУ).
К верхнему днищу крепится кольцевой распылитель газов наддува и дренажно-предохранительный клапан.
Кроме того, на верхнем днище сделан люк - лаз для доступа внутрь при изготовлении бака и монтаже систем.
Снаружи днище закрыто защитным экраном, предохраняющим его от теплового и силового воздействия газовых струй при запуске двигателей второй ступени. Экран изготовлен из пенопласта и стеклотекстолита.
На нижнем днище имеется шесть фланцев для расходных трубопроводов, идущих к каждому из двигателей, а также фланец магистрали заправки и слива окислителя и фланец датчика остатков компонента.
Хвостовой отсек - конической формы, клепаной конструкции.
Каркас отсека образуют шпангоуты, стрингеры из прессованных профилей и продольных штампованных лонжеронов, воспринимающих тягу двигателей и нагрузки от стартовых опор. На торце хвостового отсека расположены пневматические и электрические разъемы, которые при старте РН после расстыковки с ответными разъемами стартового устройства закрываются специальными крышками.
Боковые блоки по конструкции одинаковы. Каждый блок состоит из переднего отсека, бака горючего и хвостового отсека, в котором закреплен двигатель.
На 26 ноября 2011 года всего был произведен 371 запуск РН Протон, из них - 327 успешных.
В конце 1990-х годов стоимость коммерческого запуска РН «Протон-К» с блоком ДМ составляла от $65 до $80 млн, в начале 2004 года стоимость запуска была снижена до $25 млн из-за возросшей конкуренции.
С тех пор стоимость запусков на «Протонах» постоянно возрастала и в конце 2008 года достигла примерно $100 млн на геопереходную орбиту с использованием «Протон-М» с блоком «Бриз-М». Однако с началом мирового экономического кризиса в 2008 году обменный курс рубля к доллару снизился на 33 %, что привело к снижению стоимости запуска до примерно $80 млн.
В 2010 году стоимость запуска коммерческих спутников вновь поднялась и составляла от $100 до $110 млн.
С помощью ракеты-носителя «Протон» в космос выведены спутники: «Космос», «Экран», «Радуга», «Горизонт», аппараты для исследования Луны, Марса, Венеры, кометы Галлея, пилотируемые орбитальные станции «Салют» и «Мир» и входящие в их состав тяжелые специализированные модули «Квант», «Квант-2», «Кристалл», «Спектр», «Природа» и многие другие космические объекты.

РН Протон

Источники информации:
1. Энциклопедия «Космонавтика»
2. сайт Википедия
3. журнал «Новости космонавтики» № 1-4 (168/171) 1998 год

ПОДЕЛИТЬСЯ ИНФОРМАЦИЕЙ:





НОВОСТИ С САЙТОВ НАШИХ ДРУЗЕЙ:

Круги на полях: правда или фальсификация?

Круги на полях: правда или фальсификация?

Круги на полях — термин, обозначающий рисунки в виде колец, кругов и других геометрических фигур, появляющихся Перейти...

Вкуснейшие свиные ребрышки барбекю

Вкуснейшие свиные ребрышки барбекю

Кулинарный рецепт самых вкуснейших свиных ребрышек барбекю. Для его приготовления необходимо: 1 кг свиных Перейти...

Томенко: жадность и недоверие Порошенко

Томенко: жадность и недоверие Порошенко

«У него две беды: жадность и недоверие. Жадность в том, что каждую государственную программу он Перейти...

Жесть: крокодил съел человека

Жесть: крокодил съел человека

Фоторепортаж. Охотник убил крокодила, выпотрошил его и то, что он увидел в его чреве, оказалось Перейти...