Die Proton-M Trägerrakete besteht aus drei Stufen; alle werden von Flüssigkeitsraketentriebwerken angetrieben, die die hypergole Treibstoffkombination aus Distickstofftetroxid als Oxidator und unsymmetrischem Dimethylhydrazin als Treibstoff verwenden.
Die erste Stufe ist insofern einzigartig, als sie aus einem zentralen zylindrischen Oxidationstank mit demselben Durchmesser wie die beiden anderen Stufen besteht, an dessen Umfang sechs Treibstofftanks angebracht sind, die jeweils ein Triebwerk tragen. Die Triebwerke in dieser Stufe können tangential bis zu 7,0° aus der neutralen Position geschwenkt werden, was eine vollständige Steuerung des Schubvektors ermöglicht. Der Grund für diese Konstruktion liegt in der Logistik: Der Durchmesser der Oxidationstanks und der beiden folgenden Stufen ist das Maximum, das per Eisenbahn nach Baikonur geliefert werden kann. Innerhalb von Baikonur wird der fertig montierte Stack jedoch wieder mit der Bahn transportiert, da er genügend Spielraum hat.
Die zweite Stufe ist konventionell zylindrisch aufgebaut. Sie wird von drei RD-0210-Triebwerken und einem RD-0211-Triebwerk angetrieben. Das RD-0211 ist eine modifizierte Version des RD-0210 und dient zur Druckbeaufschlagung der Treibstofftanks. Die zweite Stufe ist durch ein Netz mit der ersten Stufe verbunden und nicht durch eine geschlossene Zwischenstufe, damit die Abgase entweichen können, da die zweite Stufe Sekunden vor der Trennung zu zünden beginnt. Die Schubvektorsteuerung erfolgt über die Triebwerkskugeln.
Die dritte Stufe ist ebenfalls konventionell zylindrisch aufgebaut. Sie enthält das Avioniksystem, das die ersten beiden Stufen steuert. Sie verwendet ein RD-0213, eine feste (nicht kardanisch aufgehängte) Version des RD-0210, und ein RD-0214, ein Vierdüsentriebwerk mit Nonius, das für die Schubvektorsteuerung verwendet wird. Die Düsen des RD-0214 können sich bis zu 45,0° drehen; sie sind um die Düse des RD-0213 herum (mit einem gewissen Abstand) und etwas oberhalb davon angeordnet.
Die Proton-M weist Modifikationen an den unteren Stufen auf, um die strukturelle Masse zu verringern, den Schub zu erhöhen und mehr Treibstoff zu verwenden (weniger davon bleibt ungenutzt in den Tanks). In der ersten Stufe wird ein geschlossenes Leitsystem verwendet, das eine vollständigere Nutzung des Treibstoffs ermöglicht. Dadurch wird die Leistung der Rakete im Vergleich zu früheren Varianten leicht erhöht und die Menge an giftigen Chemikalien, die beim Aufprall in der Stufe verbleiben, verringert. Sie kann bis zu 21.000 Kilogramm in eine niedrige Erdumlaufbahn befördern. Mit einer Oberstufe kann sie eine Nutzlast von 3000 kg in eine geostationäre Umlaufbahn (GEO) oder eine Nutzlast von 5500 kg in eine geostationäre Transferbahn (GTO) bringen. Es wurden auch Anstrengungen unternommen, um die Abhängigkeit von ausländischen Komponentenlieferanten zu verringern.
OberstufeEdit
Bei den meisten Proton-M-Starts wurde eine Briz-M-Oberstufe verwendet, um das Raumfahrzeug in eine höhere Umlaufbahn zu befördern. Es wurden auch Starts mit Blok-DM-Oberstufen durchgeführt: Sechs Starts erfolgten mit der Blok-DM-02-Oberstufe, die GLONASS-Satelliten transportierte, während zwei weitere GLONASS-Starts mit der Blok-DM-03 durchgeführt wurden. Die DM-03 wird für insgesamt fünf Starts eingesetzt; ein weiterer GLONASS-Start ist ebenso geplant wie zwei Starts von Ekspress-Satelliten. Seit 2013 wurden keine Proton-M-Starts mehr ohne Oberstufe durchgeführt. Diese Konfiguration ist jedoch für den Start des Nauka-Moduls (ISS-Modul) und des Europäischen Roboterarms (ERA) der Internationalen Raumstation vorgesehen, die derzeit gemeinsam im Juli 2021 gestartet werden sollen.
NutzlastverkleidungEdit
Kommerzielle Starts, die von ILS durchgeführt werden, verwenden zwei Arten von Verkleidungen:
- PLF-BR-13305 Kurzverkleidung.
- PLF-BR-15255 long faring.
Beide Verkleidungen haben einen Durchmesser von 4,35 Metern.
Proton-M Enhanced (M+)
Am 7. Juli 2007 startete International Launch Services die erste Proton-M Enhanced-Rakete (auch M+ genannt), die den Satelliten DirecTV-10 in die Umlaufbahn brachte. Dies war der 326. Start einer Proton, der 16. Proton-M/Briz-M-Start und der 41. Proton-Start, der von ILS durchgeführt wurde. Proton-M/Briz-M-Start und der 41. Proton-Start, der von ILS durchgeführt wurde. Sie zeichnet sich durch effizientere Triebwerke für die erste Stufe, eine aktualisierte Avionik, leichtere Treibstofftanks und leistungsstärkere Vernier-Triebwerke für die Briz-M-Oberstufe sowie eine Verringerung der Masse der gesamten Rakete aus, einschließlich dünnerer Treibstofftankwände für die erste Stufe und der Verwendung von Verbundwerkstoffen für alle anderen Stufen. Der zweite Start dieser Variante fand am 18. August 2008 statt und diente dazu, Inmarsat 4 F3 in die Umlaufbahn zu bringen. Die Basisversion der Proton-M wurde im November 2007 zugunsten der Enhanced-Variante ausgemustert.
Frank McKenna, CEO von ILS, hat angedeutet, dass die Proton-Konstruktion der Phase III im Jahr 2010 die Standardkonfiguration von ILS werden würde, mit der Fähigkeit, 6150 kg in den GTO zu bringen.
Am 19. Oktober 2011 wurde ViaSat-1 mit einem Gewicht von 6740 kg von der Proton-M/Briz-M Phase III in den GTO gehoben.
Light- und Medium-VariantenEdit
Proton Light und Proton Medium waren zwei vorgeschlagene Varianten mit einer geringeren Nutzlastkapazität zu einem niedrigeren Preis. Ursprünglich Ende 2016 vorgeschlagen, wurde Proton Light im Jahr 2017 gestrichen und Proton Medium im Jahr 2018 auf „unbestimmte Zeit“ zurückgestellt. Die Varianten sollten die Kosten für den Start mittlerer und kleiner kommerzieller Kommunikationssatelliten in den geostationären Transferorbit (GTO) senken. Die Varianten waren mit einer 2 + 1-Stufen-Architektur geplant, die auf der dreistufigen Proton/Briz M basierte, aber auf die zweite Stufe verzichtete und eine geringfügige Verlängerung der beiden anderen Stufen vorsah. Die erste Stufe der Proton Light war mit 4 Haupttriebwerken und externen Tanks anstelle der 6 Triebwerke der Proton Medium und Proton-M geplant. Die Kosten sollten mit denen von Ariane und SpaceX konkurrenzfähig sein. Die geplanten Jungfernflüge waren 2018 für Proton Medium und 2019 für Proton Light. Es wurde erwartet, dass sie den Standort 81/24 des Kosmodroms Baikonur nutzen würden, was ein neues Transporter-Aufrichtersystem und andere Änderungen an der Bodeninfrastruktur erfordert hätte.
Die Proton-M in voller Größe kann derzeit 6300 kg in eine standardmäßige geostationäre Transferbahn (GTO) befördern; Proton Medium sollte 5000 kg in eine ähnliche GTO bringen, während Proton Light für 3600 kg ausgelegt war. Der Nutzlastbereich von 3000-5000 kg umfasst vollelektrische und hybride Satelliten, die Ionentriebwerke verwenden, um sich langsam in die geostationäre Umlaufbahn (GEO) zu bewegen.
StartprofilBearbeiten
Bei einer typischen Mission wird eine Proton-M von einer Briz-M-Oberstufe begleitet. Die Proton-M bringt die Orbitaleinheit (d.h. die Nutzlast, den Nutzlastadapter und die Briz-M) auf eine leicht suborbitale Flugbahn. Die erste und die zweite Stufe sowie die Nutzlastverkleidung stürzen an ausgewiesenen Absturzstellen ab; die dritte Stufe stürzt in den Ozean. Nach der Abtrennung der dritten Stufe kühlt die Orbitaleinheit für eine kurze Zeit ab, dann führt Briz-M seinen ersten Abschuss durch, um eine Orbitalinjektion in eine Parkbahn mit 51,5° Inklination in 170 km bis 230 km Höhe zu erreichen (im Mission Planner’s Guide werden auch 64,8° und 72,6° als Standardinklinationen für die Parkbahn genannt). Anschließend führt Briz-M Orbitalmanöver durch, um die Nutzlast entweder in ihre endgültige Umlaufbahn oder in eine Transferbahn zu bringen. Wird ein Transferorbit verwendet, werden die abschließenden Manöver von der Nutzlast mit ihrem eigenen Antriebssystem durchgeführt.