Proton-M-raketten består af tre trin; de drives alle af flydende raketmotorer, der anvender den hypergolske drivmiddelkombination af dinitrogen tetroxid som oxidationsmiddel og usymmetrisk dimethylhydrazin som brændstof.
Det første trin er unikt, idet det består af en central cylindrisk oxidationstank med samme diameter som de to andre trin med seks brændstoftanke fastgjort på dens omkreds, som hver bærer en motor. Motorerne i dette trin kan dreje tangentielt op til 7,0° fra den neutrale position, hvilket giver fuld kontrol af skubvektoren. Begrundelsen for dette design er logistisk: diameteren af oxidationstankene og de to efterfølgende trin er den maksimale diameter, der kan leveres med jernbane til Baikonur. I Baikonur transporteres den fuldt monterede stak imidlertid igen med jernbane, da den har tilstrækkelig frihøjde.
Det andet trin anvender en konventionel cylindrisk konstruktion. Det er drevet af tre RD-0210-motorer og en RD-0211-motor. RD-0211 er en modificeret version af RD-0210, der bruges til at sætte tryk på drivstoftankene. Andet trin er forbundet med første trin gennem et net i stedet for et lukket mellemtrin for at lade udstødningsgassen slippe ud, fordi andet trin begynder at affyre sekunder før adskillelsen. Skubvektorstyring sker ved hjælp af gimballing af motoren.
Det tredje trin er også af en konventionel cylindrisk konstruktion. Det indeholder det flyelektroniske system, der styrer de to første trin. Det anvender en RD-0213, som er en fastmonteret (ikke-gimballed) version af RD-0210, og en RD-0214, som er en firedyset vernier-motor, der anvendes til styring af skubvektorerne. Dyserne på RD-0214 kan dreje op til 45,0°; de er placeret omkring (med en vis adskillelse) og moderat over dyserne på RD-0213.
Proton-M er udstyret med modifikationer af de nederste trin for at reducere den strukturelle masse, forøge fremdriften og udnytte mere drivmiddel (mindre af det forbliver ubrugt i tankene). Der anvendes et lukket styresystem på det første trin, hvilket giver mulighed for et mere fuldstændigt forbrug af drivmiddel. Dette øger rakettens ydeevne en smule i forhold til tidligere varianter og reducerer mængden af giftige kemikalier, der er tilbage i trinene, når de rammer ned på skudbanen. Den kan placere op til 21 000 kg (46 000 lb) i lavt kredsløb om Jorden. Med et overtrin kan den placere en nyttelast på 3 000 kg i geostationær bane (GEO) eller en nyttelast på 5 500 kg i geostationær transferbane (GTO). Der blev også gjort en indsats for at reducere afhængigheden af udenlandske komponentleverandører.
Øverste trinRediger
De fleste Proton-M opsendelser har brugt et Briz-M-øverste trin til at drive rumfartøjet op i en højere bane. Der er også foretaget opsendelser med Blok-DM-overtrappe: seks opsendelser blev foretaget med Blok DM-02-overtrappe med GLONASS-rumfartøjer, mens der ved yderligere to GLONASS-opsendelser er anvendt Blok DM-03. DM-03 vil blive anvendt til i alt fem opsendelser; en yderligere GLONASS-opskydning er planlagt sammen med to opsendelser af Ekspress-satellitter. Siden 2013 har der ikke været foretaget nogen Proton-M opsendelser uden et overtrin. Denne konfiguration er dog manifesteret til opsendelse af Nauka (ISS-modul) og European Robotic Arm (ERA) fra den internationale rumstation, som i øjeblikket er planlagt til at blive opsendt sammen i juli 2021.
Udstødning af nyttelastBearbejd
Kommercielle opsendelser udført af ILS anvender to former for udstødninger:
- PLF-BR-13305 kort udstødning.
- PLF-BR-15255 long faring.
Både fairings har en diameter på 4,35 meter.
Proton-M Enhanced (M+)Rediger
Den 7. juli 2007 opsendte International Launch Services den første Proton-M Enhanced-raket (også kaldet M+), som bragte satellitten DirecTV-10 i kredsløb. Dette var den 326. opsendelse af en Proton, den 16. Proton-M/Briz-M opsendelse og den 41. Protonopsendelse, der blev foretaget af ILS. Den er udstyret med mere effektive motorer i første trin, opdateret flyelektronik, lettere brændstoftanke og kraftigere verniermotorer på Briz-M-øvertrinnet samt en reduktion af massen i hele raketten, herunder tyndere brændstoftankvægge i første trin og anvendelse af kompositmaterialer i alle andre trin. Den anden opsendelse af denne variant fandt sted den 18. august 2008 og blev brugt til at bringe Inmarsat 4 F3 i kredsløb. Den grundlæggende Proton-M-raket blev taget ud af drift i november 2007 til fordel for den forbedrede variant.
Frank McKenna, administrerende direktør for ILS, har oplyst, at fase III-protondesignet i 2010 ville blive ILS’ standardkonfiguration med en kapacitet på 6150 kg til GTO.
Den 19. oktober 2011 blev ViaSat-1 med en vægt på 6740 kg løftet til GTO af Proton-M/Briz-M fase III.
Light- og Medium-varianterRediger
Proton Light og Proton Medium var to foreslåede varianter med en lavere nyttelastkapacitet til en lavere pris. Proton Light blev oprindeligt foreslået i slutningen af 2016, men blev aflyst i 2017, og Proton Medium blev sat på “ubestemt hold” i 2018. Varianterne var designet til at reducere omkostningerne ved opsendelse af mellemstore og små kommercielle kommunikationssatellitter til Geostationær Transfer Orbit (GTO). Varianterne var planlagt med en arkitektur med 2 + 1 trin baseret på Proton/Briz M med 3 trin, men uden det 2. trin og med en mindre forlængelse af de to andre trin. Proton Light 1. trin var planlagt med 4 hovedmotorer og eksterne tanke i forhold til de 6, der anvendes af Proton Medium og Proton-M. Omkostningerne forventedes at blive konkurrencedygtige med Ariane og SpaceX. De planlagte jomfruflyvninger var 2018 for Proton Medium og 2019 for Proton Light. De forventedes at bruge Baikonur Cosmodrome Site 81/24 og ville have krævet et nyt transportør-opstillingsanlæg og andre ændringer af jordinfrastrukturen.
Den fuldstørrelse Proton-M kan i øjeblikket løfte 6300 kg til en standard Geostationær Transfer Orbit (GTO); Proton Medium var planlagt til at løfte 5000 kg til en tilsvarende GTO, mens Proton Light var normeret til 3600 kg. Nyttelastområdet på 3000-5000 kg omfatter helt elektriske og hybride satellitter, der bruger ionstråler til langsomt at bevæge sig ind i geostationær bane (GEO).
OpsendelsesprofilRediger
På en typisk mission ledsages en Proton-M af et Briz-M-overtrin. Proton-M opstiller den orbitale enhed (dvs. nyttelasten, nyttelastadapteren og Briz-M) på en let suborbital bane. Første og andet trin og nyttelastkappen styrter ned på udpegede nedstyrtningssteder, mens tredje trin styrter ned i havet. Efter at tredje trin er skilt fra hinanden, kører den orbitale enhed i en kort periode, hvorefter Briz-M foretager sin første affyring for at opnå en orbital injektion i en parkeringsbane med en hældning på 51,5° i 170-230 km højde (i Mission Planner’s Guide nævnes også 64,8° og 72,6° som standardhældninger for parkeringsbanen). Briz-M udfører efterfølgende orbitalmanøvrer for at placere nyttelasten i enten dens endelige bane eller en transferbane. Hvis der anvendes en overførselsbane, udføres de(n) endelige manøvre(r) af nyttelasten på dens eget fremdriftssystem.