Proton-M - Proton-M
 Baykonur Uzay Üssü'ndeki fırlatma rampasında Proton-M roketi
| |
| İşlev | Ağır yük fırlatma aracı |
|---|---|
| Üretici firma | Kruniçev |
| Menşei ülke | Rusya |
| Lansman başına maliyet | 65 milyon ABD Doları |
| Boy | |
| Boy uzunluğu | 58,2 m (191 ft) |
| Çap | 7,4 m (24 ft) |
| Yığın | 705.000 kg (1.554.000 lb) |
| Aşamalar | 3 veya 4 |
| Kapasite | |
| İçin Taşıma kapasitesi LEO | |
| Yığın | 23.000 kg (51.000 lb) |
| Yük kısmı GTO (1800 m / s) | |
| Yığın | 6.920 kg (15.260 lb) |
| Yük kısmı GTO (1500 m / s) | |
| Yığın | 6.300 kg (13.900 lb) |
| İçin Taşıma kapasitesi GSO | |
| Yığın | 3.250 kg (7.170 lb) |
| ilişkili roketler | |
| Aile | Evrensel Roket |
| karşılaştırılabilir | |
| Başlatma geçmişi | |
| Durum | Aktif |
| Siteleri başlat | |
| Toplam lansman | 111 |
| Başarı(lar) | 100 |
| Arıza(lar) | 9 |
| Kısmi arıza(lar) | 2 |
| İlk uçuş | 7 Nisan 2001 |
| Son uçuş | 21 Temmuz 2021 |
| Önemli yükler | GLONASS , ExoMars , Nauka (ISS modülü) |
| İlk aşama – 8S810K | |
| Uzunluk | 21,18 m (69,5 ft) |
| Çap | 7,4 m (24 ft) |
| boş kütle | 30.600 kg (67.500 lb) |
| itici kütle | 428.300 kg (944.200 lb) |
| motorlar | 6 RD-275M |
| itme | 10.532 kN (2.368.000 lb f ) |
| Spesifik dürtü | 285 saniye |
| yanma süresi | 108 saniye |
| itici | K 2 O 4 / UDMH |
| İkinci aşama – 8S811K | |
| Uzunluk | 17,05 m (55,9 ft) |
| Çap | 4,1 m (13 ft) |
| boş kütle | 11.000 kg (24.000 lb) |
| itici kütle | 157.300 kg (346.800 lb) |
| motorlar | 3 RD-0210 1 RD-0211 |
| itme | 2.399 kN (539.000 lb f ) |
| Spesifik dürtü | 327 saniye |
| yanma süresi | 206 saniye |
| itici | K 2 O 4 / UDMH |
| Üçüncü aşama – 8S812 | |
| Uzunluk | 4,11 m (13,5 ft) |
| Çap | 4,1 m (13 ft) |
| boş kütle | 3.500 kg (7.700 lb) |
| itici kütle | 46.562 kg (102.652 lb) |
| motorlar | 1 RD-0212 |
| itme | 613,8 kN (138.000 lb f ) |
| Spesifik dürtü | 325 saniye |
| yanma süresi | 238 saniye |
| itici | K 2 O 4 / UDMH |
| Dördüncü aşama (isteğe bağlı) – Briz-M | |
| Uzunluk | 2,61 m (8 ft 7 inç) |
| Çap | 4,0 m (13,1 ft) |
| boş kütle | 2.370 kg (5.220 lb) |
| itici kütle | 19.800 kg (43.700 lb) |
| motorlar | 1 S5.98M |
| itme | 19,62 kN (4.410 lb f ) |
| Spesifik dürtü | 326 saniye |
| yanma süresi | 3000 saniye |
| itici | K 2 O 4 / UDMH |
| Dördüncü aşama (opsiyonel) – Blok DM-2 | |
| motorlar | 1 RD-58M |
| itme | 85 kN (19.000 lb f ) |
| Spesifik dürtü | 352 saniye |
| itici | RP-1 / LOX |
| Dördüncü aşama (opsiyonel) – Blok DM-03 | |
| motorlar | 1 RD-58M/RD-58MF |
| itici | RP-1 / LOX |
Proton-M , (Протон-М) GRAU indeks 8K82M veya 8K82KM , feda edilebilir bir Rus olan ağır kaldırma fırlatma aracı türetilen Sovyet -developed Proton . Bu tarafından inşa edilmiştir Khrunichev ve sitelerden başlattı 81 ve 200 de Baykonur Uzay içinde Kazakistan'da . Ticari lansmanlar International Launch Services (ILS) tarafından pazarlanır ve genellikle Site 200/39'u kullanır. İlk Proton-M lansmanı 7 Nisan 2001'de gerçekleşti.
Proton teslim, 2021 21 Temmuz yayınladığı son görevi uçtu nauka için ISS . Ağustos 2020 itibariyle, bir dizi Roscosmos ve diğer Rus hükümet misyonları Proton fırlatma manifestosunda kalmaya devam ediyor.
Araç tanımı
Proton-M fırlatma aracı üç aşamadan oluşuyor; hepsi , oksitleyici olarak dinitrojen tetroksitin ve yakıt için simetrik olmayan dimetilhidrazinin hipergolik itici kombinasyonunu kullanan sıvı roket motorları tarafından desteklenmektedir .
İlk aşama, her biri bir motor taşıyan, çevresine bağlı altı yakıt tankı ile diğer iki aşama ile aynı çapta merkezi bir silindirik oksitleyici tankından oluşması bakımından benzersizdir. Bu aşamadaki motorlar, tam itme vektörü kontrolü sağlayarak nötr konumdan 7,0°'ye kadar teğetsel olarak dönebilir . Bu tasarımın mantığı lojistiktir: oksitleyici tankların çapı ve takip eden iki aşama, demiryolu ile Baykonur'a teslim edilebilecek maksimum değerdir. Ancak, Baykonur içinde, tamamen monte edilmiş yığın, yeterli açıklığa sahip olduğu için yeniden demiryolu ile taşınmaktadır.
İkinci aşama, geleneksel bir silindirik tasarım kullanır. Üç RD-0210 motor ve bir RD-0211 motor tarafından desteklenmektedir. RD-0211, itici tankları basınçlandırmak için kullanılan RD-0210'un değiştirilmiş bir versiyonudur. İkinci aşama, egzozun kaçmasına izin vermek için kapalı bir ara aşama yerine bir ağ aracılığıyla birinci aşamaya bağlanır, çünkü ikinci aşama ayrılmadan saniyeler önce ateşlemeye başlar. İtme vektörü kontrolü, motor yalpalaması ile sağlanır.
Üçüncü aşama da geleneksel bir silindirik tasarıma sahiptir. İlk iki aşamayı kontrol eden aviyonik sistemi içerir. RD-0210'un sabit (yalpasız) bir versiyonu olan bir RD-0213 ve itme vektörü kontrolü için kullanılan dört nozullu bir verniye motoru olan bir RD-0214 kullanır. RD-0214'ün memeleri 45.0°'ye kadar dönebilir; RD-0213'ün memesinin etrafına (biraz aralıkla) ve orta derecede yukarıya yerleştirilirler.
Proton-M, yapısal kütleyi azaltmak, itmeyi artırmak ve daha fazla itici kullanmak için alt aşamalarda modifikasyonlar içerir. İlk aşamada, itici gazın daha eksiksiz bir şekilde tüketilmesine izin veren bir kapalı döngü yönlendirme sistemi kullanılır. Bu, roketin performansını önceki varyantlara kıyasla biraz artırır ve menzili düşürdüğünde aşamada kalan toksik kimyasalların miktarını azaltır. Alçak Dünya yörüngesine 21.000 kilograma (46.000 lb) kadar yerleştirebilir . Bir üst kademe ile, sabit yörüngeye (GEO) 3000 kg'lık bir faydalı yük veya sabit bir yörüngeye (GTO) 5500 kg'lık bir faydalı yük yerleştirebilir . Yabancı bileşen tedarikçilerine olan bağımlılığı azaltmak için de çaba sarf edildi.
Üst seviye
Proton-M fırlatmalarının çoğu , uzay aracını daha yüksek bir yörüngeye itmek için bir Briz-M üst aşaması kullandı. Başlattı ayrıca yapılmıştır Blok-DM üst aşamalarda altı başlattı ile yapılmıştır Blok DM-02 taşıyan üst aşamaya GLONASS iki ileri GLONASS başlattı kullanmış iken, uzay aracı Blok DM-03 . DM-03, toplam beş lansman için kullanılacak; Ekspress uydularının iki fırlatılmasıyla birlikte bir GLONASS fırlatma daha planlanıyor . 2013 itibariyle, bir üst aşama olmadan hiçbir Proton-M lansmanı yapılmadı. Ancak bu konfigürasyon, Temmuz 2021'de birlikte fırlatılan Uluslararası Uzay İstasyonu'nun Nauka (ISS modülü) ve Avrupa Robotik Kolunu (ERA) fırlatmak için kendini gösteriyor .
Yük kaporta
ILS tarafından gerçekleştirilen ticari lansmanlar iki tür kaporta kullanır:
- PLF-BR-13305 kısa yol ücreti.
- PLF-BR-15255 uzun yol ücreti.
Her iki grenajın çapı 4,35 metredir.
Proton-M Geliştirilmiş (M+)
7 Temmuz 2007'de International Launch Services , DirecTV-10 uydusunu yörüngeye taşıyan ilk Proton-M Enhanced roketini ( M+ olarak da bilinir ) fırlattı . Bu, bir Proton'un 326. lansmanı, 16. Proton-M/Briz-M lansmanı ve ILS tarafından gerçekleştirilecek 41. Proton lansmanıydı. Briz-M üst kademesinde daha verimli birinci kademe motorları, güncellenmiş aviyonikler, daha hafif yakıt tankları ve daha güçlü sürmeli motorlar ve ilk kademede daha ince yakıt deposu duvarları dahil olmak üzere roket boyunca kütle azaltma ve üzerinde kompozit malzemelerin kullanımı bulunuyor. diğer tüm aşamalar. Bu varyantın ikinci lansmanı 18 Ağustos 2008'de gerçekleşti ve Inmarsat 4 F3'ü yörüngeye yerleştirmek için kullanıldı . Temel Proton-M, Kasım 2007'de Gelişmiş varyant lehine kullanımdan kaldırıldı.
ILS CEO'su Frank McKenna, 2010 yılında Faz III Proton tasarımının 6150 kg'ı GTO'ya kaldırma kabiliyetiyle standart ILS konfigürasyonu olacağını belirtti.
19 Ekim 2011'de 6740 kg ağırlığındaki ViaSat-1 , Proton-M/Briz-M Faz III tarafından GTO'ya kaldırıldı.
Hafif ve Orta varyantlar
Proton Light ve Proton Medium, daha düşük bir fiyata daha düşük yük kapasitesine sahip önerilen iki varyanttı. Başlangıçta önerilen 2016 sonu, Proton Light 2017'de iptal edildi ve Proton Medium, 2018'de "süresiz beklemeye" alındı. Varyantlar, orta ve küçük ticari iletişim uydularını Geostationary Transfer Orbit'e (GTO) fırlatma maliyetini azaltmak için tasarlandı. Varyantlar, 3 aşamalı Proton/Briz M temelli 2+1 sahne mimarisi ile planlandı, ancak 2. aşamadan vazgeçildi ve diğer iki aşamanın küçük bir şekilde uzatılması sağlandı. Proton Light 1. etap, Proton Medium ve Proton-M tarafından kullanılan 6'ya 4 ana motor ve harici tanklarla planlandı. Maliyetin Ariane ve SpaceX ile rekabet etmesi bekleniyordu. Planlanan ilk uçuşlar Proton Medium için 2018 ve Proton Light için 2019 idi. Baykonur Uzay Üssü 81/ 24'ü kullanmaları bekleniyordu ve yeni bir taşıyıcı-kurucu sistemi ve diğer yer altyapısı değişikliklerini gerektireceklerdi.
Tam boyutlu Proton-M şu anda 6300 kg'ı standart bir Geostationary Transfer Orbit'e (GTO) kaldırabilir; Proton Medium'un 5000 kg'ı benzer bir GTO'ya kaldırması planlanırken, Proton Light 3600 kg olarak derecelendirildi. 3000–5000 kg yük aralığı, iyon iticileri kullanarak yavaş yavaş jeostatik yörüngeye (GEO) girmek için tamamen elektrikli ve hibrit uyduları içerir.
Profili başlat
Tipik bir görevde, bir Proton-M'ye bir Briz-M üst aşaması eşlik eder . Proton-M yörünge birimini (yani: yük, yük adaptörü ve Briz-M) hafif bir yörünge altı yörüngeye fırlatır. Birinci ve ikinci aşamalar ve yük kaportası belirlenmiş çarpışma bölgelerine çarpıyor ; üçüncü aşama okyanusa çarpar. Üçüncü aşama ayrıldıktan sonra, yörünge birimi kısa bir süre için kıyıya yanaşır, ardından Briz-M , 170 km ila 230 km yükseklikte 51,5° eğimli bir park yörüngesine yörünge enjeksiyonu sağlamak için ilk ateşlemesini gerçekleştirir (Görev Planlayıcı Kılavuzu'nda da bahsedilmiştir). Park yörüngesi için standart eğimler olarak 64,8° ve 72.6°). Ardından Briz-M , yükü ya son yörüngesine ya da bir transfer yörüngesine yerleştirmek için yörünge manevraları gerçekleştirir . Bir transfer yörüngesi kullanılıyorsa, son manevra(lar) yük tarafından kendi tahrik sistemi üzerinde gerçekleştirilir.
Güvenilirlik
21 Temmuz 2021 itibariyle, 11'i başarısız veya kısmen başarısız olan 112 Proton-M lansmanı gerçekleşti ve %90'lık bir başarı oranı sağladı . Bu arızalardan dördü Proton-M'nin kendisiyle ilgili sorunların sonucuydu, altısı Briz-M üst kademesinin arızalanması ve yükün işe yaramaz bir yörüngede bırakılmasından kaynaklandı (iki durumda da uydular yörüngelerini düzeltmek için manevra yapabildiler). kendi itiş gücü) ve bunlardan biri, Proton'u yörüngeye ulaşamayacak kadar ağır bırakarak, bir Blok DM-03 üst aşamasının yanlış şekilde doldurulmasının sonucuydu .
Önemli başlatma hataları
Eylül 2007'de, Japonya'nın JCSAT-11 iletişim uydusunu taşıyan bir Proton-M/Briz-M roketi yörüngeye ulaşamadı ve Kazakistan'ın Ulytau Bölgesi'ne düştü . Bir soruşturma, roketin birinci ve ikinci aşamalarının, hasarlı bir piroteknik kablo nedeniyle ayrılmadığını belirledi.
5 Aralık 2010'da üst kademenin 1500 kg sıvı oksijen ile aşırı yüklenmesi nedeniyle üst kademe ve faydalı yükler yörünge hızına ulaşamadı ve taşıdığı üç GLONASS uydusunun kaybolmasına neden oldu.
Temmuz 2013'te, üç GLONASS uydusu taşıyan bir Proton-M/DM-03, kalkıştan kısa bir süre sonra başarısız oldu. Güçlendirici, fırlatıldıktan birkaç saniye sonra dikey eksen boyunca sola ve sağa doğru yalpalamaya başladı. Uçaktaki yönlendirme bilgisayarının uçuş yörüngesini düzeltmeye yönelik girişimleri başarısız oldu ve sonunda onu kurtarılamaz bir şekilde devrildi. Üst kademeler ve yük, kalkıştan 24 saniye sonra yaşanan kuvvetler nedeniyle sıyrıldı ve ardından ilk aşama parçalanarak alevler içinde kaldı. Yerle çarpışma, kalkıştan 30 saniye sonra meydana geldi. Temmuz 2013'teki başarısızlıkla ilgili soruşturmanın ön raporu, sapma kontrolünden sorumlu olan ilk aşama açısal hız sensörlerinden üçünün yanlış bir oryantasyonda kurulduğunu gösterdi. Hata, birincil sensörlerin yanı sıra yedek sensörleri de etkilediğinden, roket yalpalama kontrolü olmadan bırakıldı ve bu da arızaya neden oldu. Telemetri verileri ayrıca bir göbek bağının zamanından önce ayrıldığını gösterdi, bu da Proton'un motorlar tam itişe ulaşmadan önce saniyenin onda biri kadar erken fırlatmış olabileceğini düşündürdü.
Mayıs 2014'te, başka bir Proton-M fırlatması başarısızlıkla sonuçlandı ve Ekspress telekomünikasyon uydusunun kaybıyla sonuçlandı . 2013 kazasından farklı olarak, bu, üçüncü aşama vernierlerinden biri kapandığında, uçuşa dokuz dakikadan fazla bir süre kala meydana geldi ve tutum kontrolünün kaybına neden oldu. Otomatik bir kapatma ve imha komutu verildi ve kuzey Çin'de üst aşamaların ve yüklerin kalıntıları etkilendi. Bir soruşturma komitesi, arızanın büyük olasılıkla turbo pompalardan birinin yuvasını kırması, itici bir hattı yırtması ve verniyenin itiş gücünü kaybetmesine neden olması nedeniyle olduğu sonucuna vardı.
Mayıs 2015'te, Meksika telekomünikasyon uydusu MexSat-1'e sahip bir Proton-M , üçüncü aşamadaki sorunlar nedeniyle kayboldu. Rus kaynakları, sorunların 2014 başarısızlığındakiyle aynı olduğunu belirtti. Bir araştırma, üçüncü kademe sürmeli motor RD-0214'ün turbopompada artan rotor dengesizliğinden kaynaklanan aşırı titreşim yükleri nedeniyle arızalandığını belirledi ve bunun 1988'de önceki bir kazanın aynı nedeni olduğu sonucuna vardı.
Haziran 2016'da yapılan bir lansmanda, dört ikinci aşama motorundan biri zamanından önce kapandı. Briz-M, sonuçta ortaya çıkan düşük performansı telafi edebildi ve Intelsat 31 uydusunu istenen yörüngeye ulaştırdı. Soruşturmayı bekleyen roket, 2016'nın geri kalanı ve 2017'nin ilk yarısı için topraklandı: O zamanlar Proton-M, EchoStar-21 uydusunu yörüngeye teslim etmek için Haziran 2017 civarında fırlatma rampasına geri dönmeyi planlıyordu .
Ocak 2017 tarihinde 28 Rus hükümeti başarısızlığı başlatılan soruşturma sonucunda, ilan İlerleme MS-04 tarafından üretilen tüm Proton-M 2. ve 3. etap motorlarının hatırlama Voronej Mekanik Fabrikası sökme üç tamamlandı dahil Proton roketleri ve uçuşların üç buçuk ay askıya alınması. Soruşturma, değerli mineraller içeren motor parçalarının yerine yüksek sıcaklıklara dayanamayan daha ucuz alternatiflerin kullanıldığını ve üretim ve sertifika belgelerinin tahrif edildiğini ortaya çıkardı.
Proton, 6 Haziran 2016'daki önceki uçuştan tam bir yıl sonra, 8 Haziran 2017 uçuşuna geri döndü.
Üst aşama arızaları
Çeşitli Proton-M arızaları arasında, bazılarına roketin yükleri daha yüksek yörüngeye ulaştırmasına izin vermek için kullanılan üst aşamalar, özellikle Mayıs 2014 ve Mayıs 2015'teki arızalar neden olmuştur.
En az beş önceki lansman da Briz-M üst aşamasıyla ilgili sorunlara yenik düştü; Arabsat-4A Şubat 2006'da, AMC-14 Mart 2008'de, Ekspress AM4 Ağustos 2011'de, Telkom-3 ve Ekspress MD2 Ağustos 2012 ve içinde Yamal-402 Aralık ayında yükleri 2012. Tüm Yamal-402, dışında kullanışsız hangi birkaç yıllık operasyonel ömrü pahasına yörüngesini düzeltmeyi başardı ve SES'in orijinal görevini tamamlayamayacağını belirlemesinin ardından ABD Hükümetine satılan AMC-14 .
Hükümet ve endüstri üzerindeki etkisi
Temmuz 2013'ün bir sonucu olarak, Proton-M fırlatma başarısızlığı, Rus uzay endüstrisinde büyük bir yeniden yapılanmaya girişildi. Birleşmiş Roket ve Uzay Şirketi bir şekilde kuruldu anonim tarafından şirket hükümete Rus pekiştirmek Ağustos 2013'te uzay sektörünü. Başbakan Yardımcısı Dmitry Rogozin , "arızaya meyilli uzay sektörü o kadar sıkıntılı ki, sorunlarının üstesinden gelmek için devlet denetimine ihtiyaç duyuyor" dedi. Başarısızlığı izleyen üç gün, Rus hükümeti "son derece sert önlemler" alınacağını ve "bildiğimiz kadarıyla [Rus] uzay endüstrisinin sonunu heceleyeceğini" açıklamıştı.
Çevresel Etki
Eleştirmenler, Proton roket yakıtının ( simetrik olmayan dimetilhidrazin (UDMH)) ve Rusya'nın uzay programı tarafından oluşturulan enkazın Rusya ve Kazakistan bölgelerini zehirlediğini iddia ediyor . Sakinler, bazı lansmanlardan sonra asit yağmurunun yağdığını iddia ediyor . Ancak Khrunichev Devlet Araştırma ve Üretim Uzay Merkezi müdür yardımcısı Anatoly Kuzin, bu iddiaları reddetti: "Konuyla ilgili özel bir araştırma yaptık. Atmosferdeki asitlik seviyesi roket fırlatmalarından etkilenmiyor [ve] orada. Altay kasabasındaki hastalıklar ile roket yakıtı bileşenlerinin veya herhangi bir tür uzay faaliyetinin etkisi arasında herhangi bir bağlantı olduğunu kanıtlayacak hiçbir veri yoktur ".