Proton (hordozórakéta)

Proton
A Zvezda modul indítása Proton hordozórakétával Bajkonurból
GRAU-kód	8K82
Funkció	űrhajózási hordozórakéta
Gyártó	Hrunyicsev Gépgyár
Tervező	OKB–52
Fő üzemeltetők	Szovjetunió  Oroszország
Szolgálatba állítás	1965
A Wikimédia Commons tartalmaz Proton témájú médiaállományokat.

A Proton, korábbi jelzése UR–500 vagy D–1 szovjet-orosz hordozórakéta, amely 1965-től van használatban és ma az egyik legerősebb hordozórakéta. A rakéták gyártását a Hrunyicsev Gépgyár, kereskedelmi indításait napjainkban az International Launch Services végzi.

Története

Előzmények

Az 1960-as évek elején a Vlagyimir Cselomej vezetése alatt álló OKB–52 tervezőiroda kidolgozta az univerzális rakéta (UR) tervét, amely egységesített szerkezeti elemekből felépülő különféle teherbírású ballisztikusrakéta-családot jelentett. Az UR család legkisebb tagja az UR–100 interkontinentális ballisztikus rakéta volt, míg az UR–200 közepes teherbírású rakéta volt. Az univerzális rakétacsalád nagy teherbírású, nehéz tagjaként készült el az UR–500 interkontinentális ballisztikus rakéta. Legnagyobb tagjait, az UR–700-t a holdprogramhoz, az UR–900-t a Naprendszer más bolygóinak elérésére szánták. Csak az UR–100 és az UR–500 sorozatgyártása valósult meg. Előbbi a legnagyobb darabszámban gyártott szovjet interkontinentális ballisztikus rakéta lett, a hidegháború csúcspontján egyszerre 950 darab állt szolgálatban a silókban. Az UR–500 programját azonban két indítást követően törölték, a rakéta a későbbi Proton hordozórakéta alapja lett.

Az UR–500

Cselomejnek sikerült megszereznie Hruscsov támogatását, így az UR–100 és az UR–200 mellett az UR–500 rakéta fejlesztése is elkezdődhetett. Az UR–500 interkontinentális ballisztikus rakéta kifejlesztésére az SZKP és a Szovjetunió minisztertanácsa közös, 1962. április 29-i, 409-183. sz. határozatában adott megbízást az 1960 óta az OKB–52 1. sz. fiókintézeteként működő OKB–23 (később Szaljut tervezőiroda) tervezőirodának. A projekt főkonstruktőrének először Pavel Ivenszent nevezték ki. Őt később Jurij Trufanov, majd Dmitrij Poluhin követte ezen a poszton. A három évig tartó fejlesztési projektet vezető mérnökként végig Vitalij Vidorov felügyelte.

A rakéta a kezdeti tervezési koncepció szerint négy, egymással párhuzamosan összeépített UR–200 rakétából állt volna, melyhez az UR–200 átalakított második fokozata kapcsolódott volna felülről harmadik fokozatként. Az elméleti számítások azonban azt mutatták, hogy ez az elrendezés nem biztosítana kellő teherbírást a rakétának. Ezért átdolgozták a terveket, és a háromfokozatú rakétát a hagyományos elrendezésben, a fokozatok egymás után összeépítve alakították ki, felhasználva az UR–200-as felső fokozatát.

Az UR–500-t két változatban tervezték gyártani. Az egyik változat a 150 Mt hatóerejű termonukleáris töltettel felszerelt, 120 000 km hatótávolságú, hagyományos interkontinentális ballisztikus rakéta volt. Emellett egy további változat kialakítását is tervezték, melyet a részlegesen orbitális pályájú csapásmérő rendszer (vagy orosz terminológia szerint globális rakéta) hordozóeszközének szántak.

1964 októberében leváltották Hruscsovot és ez megpecsételte az UR–200-as rakéta sorsát. Cselomej pozíciója gyengült, míg Koroljové erősödött. Ennek következtében a Koroljov által vezetett OKB–1-nél fejlesztett R–9-es rakétához hasonló paraméterekkel rendelkező UR–200 fejlesztési programját leállították. Tekintettel arra, hogy az UR–500-hoz az UR–200-as rakéta egyes elemeit is felhasználták, hasonló sors várt az UR-500-asra is. A Cselomejjel jó viszonyt ápoló, és a szovjet űrkutatás egyik központi elméleti szakembereként erős befolyással rendelkező Msztyiszlav Keldis akadémikus támogatásának köszönhetően sikerült megmenteni az UR–500-as fejlesztési programját, de már új szerepkörben, mint űrhajózási hordozórakéta.[1]

Cselomej minél hamarabb szerette volna megépíteni a rakétát, hogy a tervezőirodája számára amúgy is bizonytalan politikai környezetben az UR–500-as projektet biztosan folytathassa. Az űrhajózási célra áttervezett UR–500-as szükségességét egy minél korábbi indítással akarták alátámasztani. Átdolgozták a terveket, a rakéta így kétfokozatú lett. 1965 elején a vezérlőberendezésért felelős NIIAP tervezőiroda elvégezte a megváltozott funkció miatt szükséges módosításokat. A Hrunyicsev Gépgyár 1965 tavaszán elkészítette az egyes rakétafokozatokat. Eközben Cselomej hasznos teherről is gondoskodott a hordozórakéta számára. A Moszkvai Állami Egyetem Atomfizikai Tudományos Kutatóintézetével közösen elkezdték egy kozmikus részecskék vizsgálatára szolgáló műhold kidolgozását. Az OKB–52 tervezőiroda elkészítette a több mint 7 tonna tömegű Proton műholdat, melyhez az UR–500 harmadik fokozatának szánt alkatrészeket is felhasználták. Az első, már űrkutatási célra szánt, kétfokozatúvá alakított UR–500-as (GRAU-kódja: 8K82) első indítását 1965. július 16-án hajtották végre, amikor a hordozórakétával a Proton–1 tudományos műholdat állították pályára. Majd 1966-ig még további három Proton proton műholdat állítottak pályára az UR–500-assal.[2]

A rakétának hivatalosan a Gerkulesz (más adatok szerint az Atlant) elnevezést szánták, a sajtóban azonban az első indításánál szállított hasznos teher, a Proton–1 nehéz tudományos műhold után a Proton elnevezés terjedt el, majd végül ez lett a hivatalos elnevezése is.

A háromfokozatú UR–500K

A nagy teherbírású hordozórakétában rejlő lehetőségek alapján esett a választás az UR–500-as hordozórakétára mint a szovjet holdprogram második fázisában indítani tervezett, Holdat megkerülő, személyzettel ellátottt űrhajók hordozóeszköze. Az OKB–52 1. sz. fiókintézete 1965 júliusában kezdte el az UR–500-as háromfokozatú UR–500K (más néven Proton–K) tervezését. Ezzel egyidőben kezdődött el az OKB–1-nél az N1 hordozórakéta ötödik fokozata, a D jelzést kapott rakéta-végfokozat fejlesztése is, amelyet a Proton hordozórakétánál a negyedik fokozatként használtak fel.

1965 és 1970 között a Protonnak sok indítása kudarccal végződött, de a tökéletesítés után ez az egyik legmegbízhatóbb nehézrakéta. A 300 indításnak 96%-a sikeres volt. Protonnal indították a személyzet nélküli Zond repüléseket a Holdhoz, több űrszondát a Holdra (Luna–24), a Marsra (Fobosz, Marsz–8) és a Vénuszra (Venyera, Vega) a négy fokozatú D-1e változattal, a Szaljut űrállomásokat, a Mir űrállomás központi modulját és a Nemzetközi Űrállomás Zarja és Zvezda modulját. Az utóbbi években több kereskedelmi műholdat indított az International Launch Services közvetítésével.

2006. március 1-jén egy Proton-M nem tudta tervezett pályára állítani az Arabsat-4A műholdat. A felső fokozat korán leállt és a műhold nem érte el a geostacionárius pályát. A vizsgálat azt mutatta, hogy egy idegen részecske került a felső fokozat oxidáló rendszerébe. A változtatások után a Proton-M 2006. augusztus 5-én sikeresen indította az európai Hot Bird-8-at.[3]

2011. augusztus 18-án a Briz-M végfokozat hibája miatt nem sikerült tervezett pályára állítania a Protonnak az Express AM-4 távközlési műholdat. A hibát hamar megállapították, így következő indításokat időben el tudják végezni.[4]

Műszaki jellemzői

A Proton első fokozatába az NPO Enyergomas által készített RD–253 hajtóműveket építették. Az aszimmetrikus dimetil-hidrazin (UDMH) és dinitrogén-tetroxidot (N₂O₄) használó hajtóművet Koroljov az N1-es rakétájához nem használta, mert a rendkívül toxikus és rákkeltő dimetil-hidrazin hajtóanyagot veszélyesnek találta, illetve elégedetlen volt a hajtómű fajlagos impulzusával is. Ezek hipergol hajtóanyagok, nincs szükség gyújtórendszerre. Normál környezeti hőmérsékleten tárolják, ezért alacsony hőmérsékletet tűrő komponensekre sincs szükség, a rakéta hosszú ideig állhat indítóállványon a hajtóanyag elpárolgása nélkül. Hátrány, hogy nagyon mérgező és különleges kezelést igényel.

Változatok

Proton–K

A Proton-K (8K82K) fokozatai:

Fokozat	Proton K-1	Proton K-2	Proton K-3	Proton 11S824
Teljes tömeg	450 510 kg	167 828 kg	50 747 kg	13 360 kg
Üres tömeg	31 100 kg	11 715 kg	4 185 kg	1 800 kg
Tolóerő	10 470 kN	2 399 kN	630 kN	83 kN
Isp	316 mp (3.10 kN·s/kg)	327 mp (3.21 kN·s/kg)	325 mp (3.19 kN·s/kg)	346 mp (3.39 kN·s/kg)
Égési idő	124 mp	206 mp	238 mp	470 mp
Isp(sl)	267 mp (2.62 kN·s/kg)	230 mp (2.26 kN·s/kg)
Átmérő	4.15 m	4.15 m	4.15 m	3.70 m
Fesztáv	7.4 m
Hossz	21.2 m	14.0 m	6.5 m	5.5 m
Hajtóanyag	N2O4/UDMH	N2O4/UDMH	N2O4/UDMH	LOX/Kerazin
Hajtóművek	6 x RD-253-11D48	4 x RD-0210	1 x RD-0212	1 x RD-58
Egyéb jelzés	8S810K	8S811K		11S824, Block D, D-1e

Proton-M

Proton-M
Magasság:	53 méter
Átmérő:	7.4 méter
Tömeg:	712 800 kg
Fokozatok:	4
Tolóerő:	965 580 kgf 9 469.1 kN

A Proton-M a legújabb változat, 3–3,2 tonnát állíthat geostacionárius pályára, 5,5 tonnát átmeneti geostacionárius pályára, 22 tonnát alacsony Föld körüli pályára 51,6° hajlással, amely a Nemzetközi Űrállomás (korábban a Mir) pályája.

A D rakéta-végfokozatot Briz–M-re cserélték. Csökkentették az alsó fokozatok szerkezeti tömegét, növelték a tolóerőt és a hajtóanyag is teljesen elhasználódik (nem szennyezi a fokozat becsapódási helyét).
A Proton-M fokozatai:

Fokozat	Proton KM-1	Proton K-2 8S811K	Proton K-3	Proton KM-4 Briz-M
Teljes tömeg	450 400 kg	167 828 kg	50 747 kg	22 170 kg
Üres tömeg	31 000 kg	11 715 kg	4 185 kg	2 370 kg
Tolóerő	1 074 000 kgf	244 652 kgf	64 260 kgf	2000 kgf
Isp	317 mp	327 mp	325 mp	326 mp
Égési idő	108 mp	206 mp	238 mp	3000 mp
Isp(sl)	285 mp	230 mp	230 mp
Átmérő	7.40 m	4.15 m	4.15 m	2.50 m
Fesztáv	7.40 m	4.15 m	4.15 m	4.10 m
Hossz	21.0 m	14.0 m	6.5 m	2.61 m
Hajtóanyag	N2O4/UDMH	N2O4/UDMH	N2O4/UDMH	N2O4/UDMH
Hajtóművek	6 x RD-253-14D14	4 x RD-0210	1 x RD-0212	1 x S5.98M

Indítási napló (nem teljes)

Változat, végfokozat	Dátum, időpont (GMT)	Starthely	Teher, megrendelő	Eredmény	Megjegyzés
Proton-M, Briz–M	2009. február 11. 01:03	Bajkonur	Ekszpressz-AM44, Ekszpressz-MD1	Sikeres[5]
Proton-M, Briz–M	2009. május 16.	Bajkonur	ProtoStar II	Sikeres[6]
Proton-M, Briz–M	2009. május 16.	Bajkonur	ProtoStar II	Sikeres[6]
Proton-M, Briz–M	2009. augusztus 11.	Bajkonur	AsiaSat–5	Sikeres[7]
Proton-M, Briz–M	2009. szeptember	Bajkonur	Nimiq–5	[7]
	2009. szeptember	Bajkonur	GLONASZSZ műhold	[7]
	2009.	Bajkonur	MSV–1
	2009.	Bajkonur	Arabsat 5B
Proton-M, Briz–M	2009. december 29. 01:22 CEST	Bajkonur	Arabsat 5B
Proton-M, Briz–M	2010. február 12. 01:39 CEST	Bajkonur	Intelsat 16	Sikeres[8]
Tervezett indítások
	2011.	Bajkonur	Multipurpose Laboratory Module, European Robotic Arm

Források

1. V. Petrakov, I. Afanaszjev: Sztrasztyi "Protonu", in: Aviacija i koszmonavtyika, 1993/4.
2. RN I. Afanaszjev: Proton: Ljotnoje iszpitanyija, in: Novosztyi koszmonavtyiki, 1998/3.. [2012. március 23-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2012. május 19.)
3. [1]
4. A Proton rakéták újból zöld utat kaptak
5. Frey, Sándor: Két orosz távközlési műhold indult. Űrvilág.hu, 2009. február 12. (Hozzáférés: 2009. február 14.)
6. Frey, Sándor: Ázsiai televíziós műsorszóró hold indult. Űrvilág.hu, 2009. május 17. (Hozzáférés: 2009. május 17.)
7. Frey, Sándor: Ázsiai távközlési hold indult Proton rakétával. Űrvilág.hu, 2009. augusztus 13. (Hozzáférés: 2009. augusztus 13.)
8. Zak, Anatolij: Proton UR-500 (angol nyelven). RussianSpaceWeb.com. (Hozzáférés: 2010. február 12.)

Külső hivatkozások

A Wikimédia Commons tartalmaz Proton (hordozórakéta) témájú médiaállományokat.

Magyar oldalak

• A Proton 40 éves (2005. július 16.)

Külföldi oldalak

• Proton rocket specifications sheet
• Proton M Debuts With Successful Ekran Launch on April 7, 2001
• Proton 8K82K / Briz-M (Astronautix)