Proton-M-kantoraketti koostuu kolmesta vaiheesta; kaikki ne toimivat nestemäisillä rakettimoottoreilla, jotka käyttävät hypergolista polttoaineyhdistelmää, jossa hapettimena on dinitrogeenitetroksidi ja polttoaineenaan epäsymmetrinen dimetyylidimetyylilyhydratsiini.
Ensimmäinen vaihe on ainutlaatuinen siinä mielessä, että se koostuu keskimmäisestä sylinterimäisestä hapettimen säiliöstä, jonka halkaisija on sama kuin kahdella muulla vaiheella ja jonka kehään on kiinnitetty kuusi polttoainesäiliötä, joissa kussakin on yksi moottori. Tämän vaiheen moottorit voivat kääntyä tangentiaalisesti jopa 7,0° neutraaliasennosta, mikä mahdollistaa täydellisen työntövoimavektorin hallinnan. Tämän rakenteen perusteena on logistiikka: hapettimien ja kahden seuraavan vaiheen säiliöiden halkaisija on suurin, joka voidaan toimittaa rautateitse Baikonuriin. Täysin koottu pino kuljetetaan kuitenkin Baikonurissa jälleen rautateitse, koska siinä on riittävästi tilaa.
Kakkosvaiheessa käytetään tavanomaista sylinterimäistä rakennetta. Sen käyttövoimana on kolme RD-0210-moottoria ja yksi RD-0211-moottori. RD-0211 on modifioitu versio RD-0210:stä, jota käytetään polttoainesäiliöiden paineistamiseen. Toinen vaihe on liitetty ensimmäiseen vaiheeseen verkon kautta suljetun välivaiheen sijasta, jotta pakokaasu pääsee poistumaan, koska toinen vaihe aloittaa laukaisun sekuntia ennen irrotusta. Työntövoimavektorin säätö tapahtuu moottorin kardaanipallojen avulla.
Kolmas vaihe on myös perinteinen sylinterimäinen. Se sisältää avioniikkajärjestelmän, joka ohjaa kahta ensimmäistä vaihetta. Siinä käytetään yhtä RD-0213-moottoria, joka on RD-0210-moottorin kiinteä (kardaaniton) versio, ja yhtä RD-0214-moottoria, joka on neljän suuttimen vernier-moottori, jota käytetään työntövoimavektorin ohjaukseen. RD-0214:n suuttimet voivat kääntyä jopa 45,0°; ne on sijoitettu RD-0213:n suuttimen ympärille (jonkin verran erillään) ja hieman sen yläpuolelle.
Proton-M:ssä on tehty muutoksia alempiin vaiheisiin rakennemassan pienentämiseksi, työntövoiman lisäämiseksi ja suuremman polttoaineen hyödyntämiseksi (vähemmän polttoainetta jää käyttämättä säiliöihin). Ensimmäisessä vaiheessa käytetään suljetun ohjauksen järjestelmää, joka mahdollistaa täydellisemmän polttoaineen kulutuksen. Tämä lisää hieman raketin suorituskykyä aiempiin versioihin verrattuna ja vähentää vaiheeseen jäävien myrkyllisten kemikaalien määrää, kun se iskeytyy maahan. Sillä voidaan viedä jopa 21 000 kilogrammaa (46 000 lb) matalalle Maan kiertoradalle. Ylävaiheen kanssa se voi viedä 3000 kilon hyötykuorman geostationaariselle kiertoradalle (GEO) tai 5500 kilon hyötykuorman geostationaariselle siirtoradalle (GTO). Riippuvuutta ulkomaisista komponenttitoimittajista pyrittiin myös vähentämään.
Ylävaihe Muokkaa
Useimmissa Proton-M:n laukaisuissa on käytetty Briz-M-ylävaihetta avaruusaluksen kuljettamiseksi korkeammalle kiertoradalle. Laukaisuja on tehty myös Blok-DM-ylävaiheilla: kuusi laukaisua on tehty Blok DM-02 -ylävaiheella, joka kuljetti GLONASS-avaruusaluksia, ja kahdessa muussa GLONASS-laukaisussa on käytetty Blok DM-03 -ylävaihetta. DM-03:a käytetään yhteensä viidessä laukaisussa; suunnitelmissa on vielä yksi GLONASS-laukaisu sekä kaksi Ekspress-satelliittien laukaisua. Vuodesta 2013 lähtien Proton-M:n laukaisuja ei ole tehty ilman yläastetta. Tällä kokoonpanolla on kuitenkin tarkoitus laukaista kansainvälisen avaruusaseman Nauka (ISS-moduuli) ja European Robotic Arm (ERA), jotka on tällä hetkellä tarkoitus laukaista yhdessä heinäkuussa 2021.
Hyötykuorman siivekeEdit
Kaupallisissa kantorakettien laukaisuissa, jotka suoritetaan ILS:n toimesta, käytetään kahta erityyppistä siivekettä:
- Lyhyet siirtokuormaajat (lyhyen siirtokuormaajan siivekkeet):
- PLF-BR-13305.
- PLF-BR-15255 long faring.
Kummankin siivekkeen halkaisija on 4,35 metriä.
Proton-M Enhanced (M+)Edit
Seitsemäntenä heinäkuuta 2007 International Launch Services laukaisi ensimmäisen Proton-M Enhanced -raketin (tunnetaan myös nimellä M+)
Proton-M Enhanced (M+)Edit
Seitsemäntenä heinäkuuta 2007 International Launch Services laukaisi ensimmäisen Proton-M Enhanced raketin (tunnetaan myös nimellä M+)
Proton-M Enhanced (M+)Edit
, joka kuljetti avaruudessa olleeseen satelliittiin, joka vei satelliitti DirecTV-10:n. Kyseessä oli 326. Proton-laukaisu, 16. Proton-M/Briz-M-laukaisu ja 41. ILS:n suorittama Proton-laukaisu. Siinä on tehokkaammat ensimmäisen vaiheen moottorit, päivitetty ilmailutekniikka, kevyemmät polttoainesäiliöt ja tehokkaammat vernier-moottorit Briz-M-ylävaiheessa sekä massan vähentäminen koko raketissa, mukaan lukien ohuemmat polttoainesäiliön seinämät ensimmäisessä vaiheessa ja komposiittimateriaalien käyttö kaikissa muissa vaiheissa. Tämän vaihtoehdon toinen laukaisu tapahtui 18. elokuuta 2008, ja sillä lähetettiin Inmarsat 4 F3 -raketti kiertoradalle. Proton-M:n perusversio poistettiin käytöstä marraskuussa 2007 ja korvattiin parannetulla muunnoksella.
ILS:n toimitusjohtaja Frank McKenna on ilmoittanut, että vuonna 2010 ILS:n vakiokokoonpanoksi tulisi III-vaiheen Proton-malli, joka kykenee nostamaan 6150 kg:n painon GTO:lle.
19. lokakuuta 2011 Proton-M/Briz-M Phase III -mallilla nostettiin 6740 kg:n painoinen ViaSat-1 GTO:lle.
Light- ja Medium-versiotEdit
Proton Light ja Proton Medium olivat kaksi ehdotettua versiota, joiden hyötykuormituskapasiteetti oli pienempi ja hinta pienempi. Alun perin loppuvuodesta 2016 ehdotettu Proton Light peruttiin vuonna 2017 ja Proton Medium laitettiin ”epämääräiselle tauolle” vuonna 2018. Vaihtoehtojen tarkoituksena oli alentaa keskisuurten ja pienten kaupallisten viestintäsatelliittien laukaisukustannuksia geostationaariselle siirtoradalle (GTO). Vaihtoehdot suunniteltiin 2+1-vaiheisella arkkitehtuurilla, joka perustui kolmivaiheiseen Proton/Briz M:ään, mutta 2. vaiheesta oli luovuttu ja kahta muuta vaihetta oli hieman pidennetty. Proton Lightin 1. vaiheeseen suunniteltiin 4 päämoottoria ja ulkoisia säiliöitä Proton Mediumin ja Proton-M:n käyttämien 6:n sijaan. Kustannusten odotettiin olevan kilpailukykyiset Arianen ja SpaceX:n kanssa. Suunnitellut neitsytlennot olivat Proton Mediumin osalta vuosi 2018 ja Proton Lightin osalta vuosi 2019. Niiden odotettiin käyttävän Baikonurin kosmodromin sijoituspaikkaa 81/24, ja ne olisivat vaatineet uuden kuljetus- ja pystytysjärjestelmän ja muita muutoksia maanpäälliseen infrastruktuuriin.
Täysikokoinen Proton-M pystyy tällä hetkellä nostamaan 6300 kg tavalliselle geostationaariselle siirtoradalle (Geostationary Transfer Orbit, GTO); Proton Mediumin suunniteltiin nostavan 5000 kg vastaavalle GTO:lle, kun taas Proton Lightin mitoitus oli 3600 kg. 3000-5000 kg:n hyötykuorma-alueeseen kuuluvat täyssähköiset ja hybridisatelliitit, jotka käyttävät ionipotkureita päästäkseen hitaasti geostationääriselle kiertoradalle (GEO).
LaukaisuprofiiliMuutos
Tyypillisessä tehtävässä Proton-M:n mukana on Briz-M-ylävaihe. Proton-M laukaisee kiertoratayksikön (eli hyötykuorman, hyötykuorma-adapterin ja Briz-M:n) hieman suborbitaaliradalle. Ensimmäinen ja toinen vaihe sekä hyötykuorman suojus putoavat määrättyihin putoamispaikkoihin; kolmas vaihe putoaa mereen. Kolmannen vaiheen irrottamisen jälkeen kiertoradalla oleva yksikkö liikkuu lyhyen aikaa, minkä jälkeen Briz-M suorittaa ensimmäisen laukaisunsa saavuttaakseen kiertoratapurkauksen 51,5°:n kaltevuudella varustetulle pysäköintiradalle 170 km:n ja 230 km:n välisessä korkeudessa (Mission Planner’s Guide -oppaassa mainitaan pysäköintiradan vakiokaltevuuksiksi myös 64,8° ja 72,6°). Tämän jälkeen Briz-M suorittaa kiertoratamanööverejä hyötykuorman asettamiseksi joko lopulliselle kiertoradalleen tai siirtoradalle. Jos käytetään siirtorataa, hyötykuorma suorittaa lopullisen manööverin tai lopulliset manööverit omalla työntövoimajärjestelmällään.