Proton (raketa)

Proton
Spuštění modulu Zvezda (1998)
Spuštění modulu Zvezda (1998)
Všeobecné údaje
Rodná země Sovětský svaz Rusko
Stavitel Khrunichev
První let 1965
Spouští (poruchy) 416/47 (září 2017)
Výška 57 m
Průměr 4,1 m
Vzletová hmotnost 690 t
Podlaží 4
Vzletový tah 1060 t
Odpalovací základny Bajkonur
Popsaná verze Proton-M Briz-M
Jiné verze Proton-M Block-DM-03
Užitečné zatížení
Nízká oběžná dráha 21 000 kg
Geostacionární převod (GTO) 3200 kg
Motorizace
Ergoly Peroxid dusíku / UDMH
1 st patro 6 motorů RD-276
2 e patro 3 motory RD-0210 a jeden RD-0211
3 e patro 1 motor RD-0213
4 e patro 1 motor RD-58M RP-1 / LOX
Mise
Telekomunikační satelit Střední
oběžná dráha
Kosmická sonda

Proton raketa (Протон) (zpočátku UR-500 ) je ruský těžký launcher schopné uvedení užitečné zatížení 22 tun na nízkou oběžnou dráhu a více než čtyři tuny na geostacionární oběžné dráze . První úspěšná střelba, která byla vyvinuta na počátku 60. let, se uskutečnila v roce 1965 . Od svého vzniku bylo vypuštěno 409 protonů a raketa zůstává dnes hlavním ruským těžkým odpalovačem.

Na začátku 60. let navrhl Vladimir Tchelomeï UR-500, obří mezikontinentální balistickou raketu schopnou nést 100  megatunovou jadernou hlavici na vzdálenost přes 12 000  km . Vojenské použití rakety bylo rychle opuštěno a byla přeměněna zpět na vesmírný odpalovač pro sovětský lunární program s posádkou . Po dlouhé sérii poruch v letech 1967-1970 se Proton stal oficiálním odpalovačem meziplanetárních kosmických sond a sovětských satelitů umístěných na geostacionární oběžné dráze . Raketa Proton také umisťuje na oběžnou dráhu moduly vesmírných stanic Saljut a Mir a ruské složky mezinárodní vesmírné stanice . Od roku 1995 je ruský launcher uváděn na trh rusko-americkým společným podnikem ILS a je hlavním konkurentem evropského launcheru Ariane 5 na trhu telekomunikačních satelitů spravovaných soukromými operátory.

Raketa Proton je odpalována výhradně ze startovací základny Bajkonur . K dispozici je několik konfigurací: v nejpoužívanější verzi má Proton-M / Briz-M čtyři stupně s jednotným průměrem 4,15 m (7,4  m na úrovni prvního stupně), je 57 metrů vysoké a váží asi 700 tun . První tři stupně používají pro svůj pohon směs asymetrického dimethylhydrazinu (UDMH) a peroxidu dusíku . Tyto pohonné hmoty lze na rozdíl od jiných paliv skladovat, což byla rozhodující výhoda při zvažování, že se z nich stane mezikontinentální balistická raketa. Jeho Moskva výrobce GKNPZ Khrunitchev zahájila vývoj nové rodiny Angara odpalovacích zařízení  ; v roce 2010 by to mělo nahradit Protony, které mají zvláštní nevýhodu v používání pohonných látek, které jsou podle platných norem příliš toxické. V roce 2016 je oznámen vývoj dvou méně výkonných dvoustupňových variant (3,5 až 5 tun na přenosové dráze).

Historický

v června 2018, oznamujeme ukončení výroby v roce 2021.

Spouštěč Proton a lunární vesmírný program

v Duben 1962, Astronautický stavitelé, stejně jako hlavní sovětský činitelé se setkávají v Pitsunda v letovisku vůdce Sovětského svazu , Nikita Chruščov definovat sovětské vesmírné strategie. Až dosud si SSSR udržel svůj náskok před Spojenými státy v kosmickém závodě díky úspěchu projektů Sergeje Koroleva (Sputnik ...). Zatímco si chce zachovat svůj monopol ve vesmírném programu, jeho hlavní rival Vladimir Tchelomeï dostane zelenou, aby vytvořil projekt, který přímo konkuruje Korolevovým úspěchům: Tchelomeï dokázal obejít Chruščova a smířit armádu se super projektem. - mezikontinentální balistická raketa schopná nést jadernou hlavici 100  megatonů na vzdálenost více než 12 000  km . Raketa s názvem UR500 byla později přejmenována na Proton. Nový odpalovací zařízení je vybrán mimo jiné pro vypuštění kosmické lodi s posádkou, která je nabitá cirkumlunární misí.

Na konci roku 1964 se sovětští vůdci, kteří nevěřili v úspěch programu Apollo, rozhodli tváří v tvář pokroku Američanů, aby se vydali na řadu v závodu na Měsíc, a pověřili Koroleva realizací tohoto program. Projekt mise Tchelomeï circumlunar se stále udržuje, protože se jedná o prestižní operaci naplánovanou na květen neboŘíjen 1967což jsou dvě symbolická data v Sovětském svazu, protože ten rok byl spojen s padesátým výročím říjnové revoluce . Tento program by měl umožnit získat body s mezinárodním názorem během čekání na skutečné přistání na Měsíci. Ale Tchelomeï, který ztratil hlavní podporu pádem Chruščova, který byl nahrazen Leonidem Brežněvem , má potíže, protože loď LK1 zjevně nebude schopna být připravena na stanovený termín. Spouštěč UR-500 na druhé straně brilantně uspěl ve svém prvním testu a Korolev navrhuje úřadům, aby spojily nový odpalovač, který může umístit 20 tun na nízkou oběžnou dráhu, s plavidlem vyvinutým jeho konstrukčními kancelářemi. Ale konecZáří 1967raketa Proton neplní první dokončenou, ale bezpilotní kosmickou loď 7K-L1, což znamenalo konec termínu stanoveného sovětským vedením. The22. listopadu, spouštěč opět selhal. Další let,7. února 1968, umístí kosmickou loď, která byla pokřtěna Zond 4  (in) na velmi eliptickou dráhu simulující měsíční trajektorii.

Technická charakteristika

Verze

Od svého vzniku následovalo několik verzí spouštěče:

Hlavní rysy

První tři fáze spouštěče ve standardní verzi roku 2014 mají společné vlastnosti:

První patro

První stupeň se skládá z centrální nádrže obsahující peroxid dusíku dlouhý 21,8 metrů a průměr 4,15 metrů. Je vyroben z hliníkové slitiny . Je překonán mřížkou z hliníkových nosníků, která zajišťuje spojení s druhým stupněm a umožňuje průchod spalin při zapálení motorů druhého stupně; ve skutečnosti jsou na ruských raketách zapalovány motory horního stupně před oddělením od spodního stupně, aby se zabránilo jakékoli fázi setrvačného letu . Je lemován 6 moduly dlouhými 19,5  ma průměrem 1,6  m , které jsou smontovány s centrální nádrží na odpalovací základně a každý obsahuje nádrž UDMH a raketový motor typu RD-276 . RD-276 je vysoce výkonný motor s tahem 1588 kN na zem (verze 114D3 z roku 1986), který využívá postupné spalování: plyny produkované generátorem plynu, které pohánějí turbočerpadlo, jsou znovu vstřikovány do spalovací komory . Sestava má hmotnost 450 tun (prázdných 30,6 tun). Tah 6 motorů je nastavitelný pomocí stupně volnosti v rozsahu 7,5 ° díky hydraulickému válci. Motory se otáčejí v rovině tečné k obvodu motoru. Kromě toho může systém kontroly polohy za účelem otáčení rakety také upravit poměr směsi palivo / oxidant daného motoru snížením množství paliva vstřikovaného do spalovací komory, což snižuje tah motoru. Vizuálně to má za následek uvolnění oblaku hnědého / oranžového plynu.

Druhé patro

Druhý stupeň, dlouhý 17,5  m pro průměr 4,1  m , váží 172,1 tuny pro prázdnou hmotnost 11,7 tuny. Skládá se ze dvou nádrží umístěných nad sebou a je poháněn 3 motory RD-0210 a RD-0211. Jedná se o RD-210 vybavený generátorem plynu, který pohání 4 turbíny a udržuje nádrže pod tlakem. Doba hoření je 210-230 sekund. Stejně jako první patro je druhé patro opatřeno mřížkou pro průchod plynového motoru 3 e, když je zapnutý.

Třetí patro

Třetí etapa, dlouhá 4,11  m, o průměru 4,1  m , váží 50,7 tun pro prázdnou hmotnost 4,2 tuny. Skládá se ze dvou nádrží umístěných nad sebou a je poháněn 1 motorem RD-0213, který poskytuje tah 583 kN. Ovládání orientace umožňuje motor typu RD-0212 o tahu 31 kN.

Čtvrté patro

Raketa Proton ve své nejnovější verzi používá pro 4 -tého  patra z 2 následující modely:

Střední a lehká verze roku 2016

Dvě verze ohlášené v roce 2016, které neobsahují druhou fázi spouštěče ve své standardní verzi, mají také následující vlastnosti:

Průběh střelecké kampaně

Součásti odpalovače Proton jsou vyráběny v zařízení Krunichev v Moskvě . Poté jsou přepravovány po železnici na odpalovací základnu Bajkonur v Kazachstánu, která je od prvního startu rakety jedinou odpalovací základnou vybavenou instalacemi přizpůsobenými Protonu. Operace montáže a přípravy probíhají v zóně 92. První tři patra jsou sestavena v horizontální poloze v budově 92-1, která je dostatečně velká, aby umožňovala paralelní montáž 4 protonů. Užitečné zatížení se víčko a 4 th  fáze (v případě potřeby) se testují na jejich části, které jsou sestaveny a naplněné pohonná hmota ve vyhrazeném nádobě, která je obecně 92A-50. Tyto dvě podsestavy jsou sjednoceny v budově 92-1. Spouštěč se poté zvedne a umístí vodorovně na velký plochý vůz pro přepravu po železnici na odpalovací rampu.

Bajkonur má dvě samostatná místa pro spouštění Protonů: zóna 81, postavená od začátku, má dvě odpalovací rampy, z nichž jedna nebyla používána od konce roku 2004, protože nebyla přizpůsobena nové verzi. byl postaven v 70. letech; má také dvě odpalovací rampy, z nichž pouze jedna zůstává funkční dodnes. Spouštěč je přiveden na svém transportním voze na odpalovací rampu přibližně 5 dní před startem. Tam se stavěcí systém integrovaný do palebného bodu nakloní jak rám vozu, tak raketa o 90 ° a umístí jej vertikálně. Spouštěč, který se poté opírá o 6 podpěr, je odpojen od přepravního systému, který je spuštěn. Přibližuje se servisní věž namontovaná na kolejích, která obklopuje Proton, aby umožnila konečné kontrolní operace a plnění tanků. Pět až šest hodin před vypuštěním byla servisní věž přibližně 340 metrů od odpalovací rampy. Během prvních 45 sekund po vzletu nelze vypnout motory odpalovacího zařízení: cílem je zabránit výbuchu odpalovacího zařízení nad odpalovací rampou a jeho oholení.

Provozní kariéra

Proton ve srovnání s ...
Užitečné zatížení
Spouštěč Hmotnost Výška Nízká
oběžná dráha
GTO Orbit
Proton-M / Briz-M 713 t 58,2 m 22 t 6 t
Dlouhá procházka 5 867 t 57 m 23 t 13 t
Ariane 5 ECA 777 t 53 m 21 t 10,5 t
Atlas V 551 587 t 62 m 18,5 t 8,7 t
Delta IV Heavy 733 t 71 m 29 t 14,2 t
Falcon 9 FT 549 t 70 m 23 t 8,3 t
H-IIB 531 t 56,6 m 19 t 8 t

S více než 400 výstřely (2015) je Proton nejpoužívanějším těžkým odpalovačem na světě. Po ukončení řady chybných startů v letech 1967-1970 se Proton stal oficiálním odpalovačem meziplanetárních kosmických sond a sovětských satelitů umístěných na geostacionární oběžné dráze ( Ekran , Gorizont ). Raketa Proton se také používá k uvedení modulů vesmírných stanic Saljut a Mir na oběžnou dráhu , stejně jako k ruským složkám Mezinárodní vesmírné stanice . Od roku 1995 je ruský launcher uváděn na trh rusko-americkým společným podnikem ILS a je hlavním konkurentem evropského launcheru Ariane 5 na trhu telekomunikačních satelitů spravovaných soukromými operátory.

Zahájení pozastavení roku 2007

The 6. září 2007, Kazachstán pozastavil starty ruských raket protonů z kosmodromu Bajkonur po pádu jednoho z těchto odpalovacích zařízení přepravujících japonskou komunikační družici JCSat 11  ( fr ) na kazašské území . The28. ledna 2008je raketa uvedena zpět do provozu vypuštěním telekomunikačního satelitu Express-AM33.

Selhání ze dne 15. března 2008

The 15. března 2008, od té  doby vypustila 334. raketa ProtonČervenec 1965 nedává satelit AMC-14 na dobrou oběžnou dráhu kvůli poruše jeho čtvrtého stupně Briz-M.

Selhání 5. prosince 2010

The 5. prosince 2010vypuštění rakety Proton vede k nové poruše, 3 ruské satelity systému GLONASS havarovaly u pobřeží Havaje. Nehoda byla způsobena při plnění nádrží pomocí procesního pochybení 4 th  podlah. Tento let zahájil novou verzi Block DM (DM-03); tato verze má větší nádrže; operátoři v místě startu doplňovali palivo pomocí stejných pravidel (procento plnění) jako u předchozích letů a přidali větší váhu; odpalovací zařízení, které nemělo kapacitu k vypuštění další hmoty, se postupně odchýlilo od plánované trajektorie a nedokázalo umístit své užitečné zatížení na oběžnou dráhu.

Selhalo 18. srpna 2011

The 18. srpna 2011Ruský komunikační satelit Express-AM4 je vyslán na nesprávnou oběžnou dráhu (660 x 20 300  km se sklonem 51 °) po výpadku 3 e  floor Briz-M . Po několika dnech výzkumu je satelit umístěn. Inženýři z Astria , výrobce satelitu, dokázali znovu získat kontrolu a demonstrovat jeho provozuschopnost, ale palivo dostupné na palubě satelitu neumožnilo jeho umístění na jeho geostacionární oběžnou dráhu . Po zvážení různých scénářů a zamítnutí návrhu na zpětný odkup satelitu s cílem zajistit spojení mezi týmy výzkumných pracovníků instalovaných v Antarktidě se ruské orgány, vzhledem k tomu, že satelit byl poškozen opakovaným překročením radiačních pásů, rozhodly desorbovat. Narazilo do Tichého oceánu dne25. března 2012.

Selhalo 6. srpna 2012

Jde o další poruchu horního stupně Briz-M, čtvrtého za šest let, jehož spalování trvalo pouze 7  s namísto plánovaných 1085, přičemž užitečné zatížení složené z Telkom-3 pro Indonésii a Express-MD2 pro Rusko, na oběžné dráze 266 × 5 015  km .

Je vytvořena vyšetřovací komise a lety pozastaveny, dokud není stanovena diagnóza.

K úspěšnému obnovení letů dochází dne 3. listopadu.

Ale pro ruský odpalovací program je to jeho třetí selhání v osmnácti letech, což podkopává důvěru některých operátorů, počínaje společností EchoStar Corporation, která mnohem snáze svěřuje své satelity společnosti ILS , která je levnější než evropská společnost Arianespace . Tento operátor rovněž podepíše víceletou dohodu o vypuštění několika satelitů z Guyanského vesmírného střediska v rocelistopadu 2012.

Selhání z 8. prosince 2012

Jde o další selhání horního stupně Briz-M, pátého za šest let destabilizujícího ILS , společnost spravující Proton, jejíž spalování trvalo o čtyři minuty méně, než se očekávalo, takže užitečné zatížení skládající se z Yamal-402, Spacebus 4000C3 , bylo chybné geostacionární přenosová dráha .

Ale brzy poté 15. ledna 2013, během vypuštění tří vojenských satelitů Kosmos odpalovacím zařízením Rockot z kosmodromu Plesetsk zůstala horní fáze odpalovacího zařízení Briz-KM na oběžné dráze, na rozdíl od toho, co se očekávalo, nová porucha, která mohla mít silný dopad na plán Spuštění společností Proton a Rockot s výsledkem odložení plánovaných spuštění o několik měsíců.

Selhání ze dne 2. července 2013

The 2. července 2013, raketa Proton-M vybavená horním stupněm Bloc DM-03 je vypuštěna z odpalovací rampy 24 odpalovacího místa 81 na kosmodromu Bajkonur. Užitečné zatížení se skládá ze tří satelitů na ruského družicového systému GLONASS . Několik sekund po opuštění země se odpalovací zařízení začíná odklánět od svislé dráhy a poté se o několik sekund později vrhne k zemi. Raketa se pod účinkem aerodynamického tlaku začíná rozpadat a ztrácí horní stupeň a užitečné zatížení. Poté se zhroutí 32 sekund po opuštění země asi 1 - 2  km od startovací oblasti, aniž by to způsobilo oběti. Motory prvního stupně fungovaly až do konce: aby se raketa co nejvíce odchýlila od odpalovací rampy, pozemní řízení nemohlo zastavit motory během první fáze letu. Je to poprvé za více než 20 let, co ruský odpalovací zařízení havaroval krátce po startu. Poruchy džbánu, ke kterým došlo v posledních letech, se týkaly horního stupně; poslední porucha podobná této, tj. spojená s provozem první etapy, pochází z roku2. dubna 1969. Cena tohoto selhání se odhaduje na 100 milionů dolarů za odpalovací zařízení a 200 milionů za satelity. Na4. července, díky telemetrii bylo provedeno několik pozorování  :

The 9. července, vyšetřování prováděné v troskách nosné rakety odhalilo, že několik senzorů úhlové akcelerace bylo namontováno vzhůru nohama. Systém kontroly polohy odpalovacího zařízení reagoval při startu na chybné signály vysvětlující konečnou ztrátu rakety.

Selhání 16. května 2015

The 16. května 2015, raketa Proton-M startuje z odpalovací rampy 39 kosmodromu Bajkonur a nese mexický telekomunikační satelit MexSat-1 ( Centenario ). První dvě fáze spouštěče fungují normálně na základě přijatých telemetrických dat. 490 sekund po startu trpěl launcher selháním třetí etapy. Ten druhý a také satelit havarovali na severovýchodě Číny, aniž by způsobili ztráty. Toto selhání vede k odložení startů plánovaných na další dva měsíce.

Historie letu

Počet letů za rok

2.5 5 7.5 10 12.5 15 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020


 Selhání    Částečné selhání   Úspěch   Plánováno

Poznámky a odkazy

Poznámky

  1. . U většiny odpalovacích zařízení není horní stupeň vystřelen, dokud nedojde k oddělení mezi těmito dvěma stupni. Během fáze oddělování raketa již není zrychlována (je ve volném pádu) a pohonné látky poté již nejsou zrychlovacími silami přitlačovány ke stěnám. Před zapálením motorů horního stupně se zapálí malé raketové motory ( usazovací rakety ), které uvedou stupeň zpět do zrychlení, což umožňuje proudění paliva do potrubí a zabraňuje poruše napájení hlavních trysek.

Reference

  1. (ru) „  Дмитрий Рогозин: Россия откажется от устаревших экспериментов на МКС  “ , na Sputniku ,22. června 2018(zpřístupněno 21. července 2018 ) .
  2. Pierre Baland str.  119-124
  3. Pierre Baland str.  188-194
  4. Pierre Baland str.  224-261
  5. Stefan Barensky, „  Chcete-li rozšířit proton, zkrátí jej ILS  “ , Aerospatium ,13. září 2016
  6. (in) "  Proton - 1. a 2. etapa  " ONI (přístupné 16.září 2014 )
  7. (in) „  Proton - 3. kurz  “ ONI (přístup 7. prosince 2010 )
  8. (en) Anatoly Zak, „  Centers: Bajkonur: Proton facilities  “ , russianspaceweb (přístup 11. prosince 2010 )
  9. (in) Patric Blau, „  Long Vehicle March 5  “ (přístup k 3. listopadu 2016 )
  10. (in) Patric Blau, „  Proton-M / Briz-M - Launch Vehicle  “ (přístup k 3. listopadu 2016 )
  11. (in) Patric Blau, „  Falcon 9 FT (Falcon 9 v1.2)  “ (přístup 3. listopadu 2016 )
  12. (in) Patric Blau, „  Delta IV Heavy - RS-68A Upgrade  “ (přístup ke dni 3. listopadu 2016 )
  13. (in) Patric Blau, „  Atlas V 551  “ (přístup k 3. listopadu 2016 )
  14. (in) Patric Blau, „  Ariane 5 ECA  “ (přístup ke dni 3. listopadu 2016 )
  15. (in) Patric Blau, „  H-IIB Launch Vehicle  “ (přístup k 3. listopadu 2016 )
  16. Pád ruské protonové rakety: Kazachstán pozastavuje starty - informace RTL, 6. září 2007
  17. Air a Cosmos , n o  2110,1 st 02. 2008
  18. Proton opět selhal dne 15. března , v letectví a vesmíru , n o  2117, 21.března 2008
  19. (en) Tři ruské satelity havarovaly u pobřeží Havaje , Le Monde , 5. prosince 2010.
  20. (in) STEPHEN CLARK, „  Rusko v prosinci vyčistilo Proton od souhrnu létání  “ , spaceflightnow,10. prosince 2010
  21. (in) Zaměstnanci ProfoundSpace.org, „  Ohnivá smrt zbabělého ruského satelitu společností oplakaná  “ na ProfoundSpace.org ,27. března 2012(zpřístupněno 14. září 2020 ) .
  22. (in) Anatoly Zak, „  Selhání spuštění Ekspress-AM4  “ , russianspaceweb, 16. dubna 2012
  23. Christian Lardier, „Suspended protonové lety“, v Air & vesmíru , n o  2323, 24 srpen 2012
  24. Spuštění Proton-M / Loutch-5B + Yamal-300K na fóru Space Conquest
  25. Michel Cabirol, „Space: Arianespace získává kontrakt od věrného zákazníka Proton“, La Tribune , 26. listopadu 2012, online na www.latribune.fr
  26. Stefan Barensky, "nová porucha, která destabilizuje ILS", v Air & vesmíru , n o  2339, 14 prosinec 2012
  27. Rusko: neuložení ruského komunikačního satelitu na oběžnou dráhu, Romandie, 9. prosince 2012, online na www.romandie.com
  28. Rémy Decourt, Nová dysfunkce podlahy Briz-KM, ve Futura-Sciences , 22. ledna 2013, online na webu www.futura-sciences.com
  29. (in) [video] Další videa o selhání a výbuchu ruského Protonu M se třemi satelity GLONASS na YouTube
  30. (in) [video] Video výbuchu rakety Proton M od týmu Astrium, 2. července 2013 na YouTube
  31. (in) Anatoly Zak, „  Crash Fire naprostý ruský proton havaruje s trojicí navigačních satelitů  “ , ruský kosmický web,2. července 2013
  32. „Ruská raketa nesoucí tři satelity exploduje při vzletu“, v Le Monde , 2. července 2013, exploduje ruská raketa nesoucí tři satelity při startu .
  33. (in) Anatoly Zak, „  Ruský proton havaruje s trojicí navigačních satelitů  “ , ruský kosmický web,4. července 2013
  34. Stefan Barensky, „  Další selhání Protonu se satelitem Airbus pro Rusko  “ , Air & Cosmos, 16. května 2014

Podívejte se také

Zdroje a bibliografie

Související články

Externí odkaz