Le lanceur Proton-M est constitué de trois étages ; tous propulsés par des moteurs-fusées à liquide utilisant la combinaison de propergol hypergolique du tétroxyde de diazote comme oxydant, et de la diméthylhydrazine asymétrique comme carburant.
Le premier étage est unique en ce qu’il est constitué d’un réservoir d’oxydant cylindrique central ayant le même diamètre que les deux autres étages, avec six réservoirs de carburant fixés à sa circonférence, chacun portant un moteur. Les moteurs de cet étage peuvent pivoter tangentiellement jusqu’à 7,0° par rapport à la position neutre, ce qui permet un contrôle total du vecteur poussée. La raison de cette conception est d’ordre logistique : le diamètre des réservoirs d’oxydants et des deux étages suivants est le maximum qui puisse être acheminé par voie ferrée jusqu’à Baïkonour. Cependant, à l’intérieur de Baïkonour, la pile entièrement assemblée est à nouveau transportée par voie ferrée, car elle dispose d’un espace suffisant.
Le deuxième étage utilise une conception cylindrique conventionnelle. Il est alimenté par trois moteurs RD-0210 et un moteur RD-0211. Le RD-0211 est une version modifiée du RD-0210 utilisée pour pressuriser les réservoirs de propergol. Le deuxième étage est relié au premier étage par un filet au lieu d’un inter-étage fermé, pour permettre à l’échappement de s’échapper car le deuxième étage commence à tirer quelques secondes avant la séparation. Le contrôle du vecteur de poussée est assuré par le cardan du moteur.
Le troisième étage est également de conception cylindrique classique. Il contient le système avionique qui contrôle les deux premiers étages. Il utilise un RD-0213 qui est une version fixe (non gimballée) du RD-0210, et un RD-0214 qui est un moteur vernier à quatre tuyères utilisé pour le contrôle du vecteur de poussée. Les tuyères du RD-0214 peuvent tourner jusqu’à 45,0° ; elles sont placées autour (avec une certaine séparation), et modérément au-dessus de la tuyère du RD-0213.
Le Proton-M présente des modifications aux étages inférieurs pour réduire la masse structurelle, augmenter la poussée, et utiliser plus de propergol (une moindre quantité reste inutilisée dans les réservoirs). Un système de guidage en boucle fermée est utilisé sur le premier étage, ce qui permet une consommation plus complète du propergol. Cela permet d’augmenter légèrement les performances de la fusée par rapport aux variantes précédentes et de réduire la quantité de produits chimiques toxiques restant dans l’étage au moment de l’impact. Elle peut placer jusqu’à 21 000 kilogrammes (46 000 lb) en orbite terrestre basse. Avec un étage supérieur, il peut placer une charge utile de 3 000 kg en orbite géostationnaire (GEO), ou une charge utile de 5 500 kg en orbite de transfert géostationnaire (GTO). Des efforts ont également été faits pour réduire la dépendance à l’égard des fournisseurs de composants étrangers.
Étage supérieurEdit
La plupart des lancements de Proton-M ont utilisé un étage supérieur Briz-M pour propulser le vaisseau spatial sur une orbite plus élevée. Des lancements ont également été effectués avec des étages supérieurs Blok-DM : six lancements ont été effectués avec l’étage supérieur Blok DM-02 transportant des engins spatiaux GLONASS, tandis que deux autres lancements GLONASS ont utilisé le Blok DM-03. Le DM-03 sera utilisé pour cinq lancements au total ; un autre lancement GLONASS est prévu ainsi que deux lancements de satellites Ekspress. Depuis 2013, aucun lancement de Proton-M n’a été effectué sans étage supérieur. Cependant, cette configuration est manifestée pour lancer le Nauka (module de l’ISS) et le bras robotique européen (ERA) de la station spatiale internationale, dont le lancement commun est actuellement prévu en juillet 2021.
Carénage de la charge utileEdit
Les lancements commerciaux effectués par ILS utilisent deux types de carénages :
- Carénage court PLF-BR-13305.
- PLF-BR-15255 long faring.
Les deux carénages ont un diamètre de 4,35 mètres.
Proton-M Enhanced (M+)Edit
Le 7 juillet 2007, International Launch Services a lancé la première fusée Proton-M Enhanced (également appelée M+), qui a transporté le satellite DirecTV-10 en orbite. Il s’agissait du 326e lancement d’une Proton, du 16e lancement de Proton-M/Briz-M et du 41e lancement de Proton effectué par ILS. Elle est dotée de moteurs de premier étage plus efficaces, d’une avionique modernisée, de réservoirs de carburant plus légers et de moteurs à vernier plus puissants sur l’étage supérieur Briz-M, ainsi que d’une réduction de masse sur l’ensemble de la fusée, notamment des parois de réservoir de carburant plus minces sur le premier étage et l’utilisation de matériaux composites sur tous les autres étages. Le deuxième lancement de cette variante a eu lieu le 18 août 2008 et a été utilisé pour mettre en orbite Inmarsat 4 F3. Le Proton-M de base a été mis hors service en novembre 2007, en faveur de la variante améliorée.
Frank McKenna, PDG d’ILS, a indiqué qu’en 2010, la conception du Proton de phase III deviendrait la configuration standard d’ILS, avec la capacité de soulever 6150 kg vers la GTO.
Le 19 octobre 2011, ViaSat-1 pesant 6740 kg a été soulevé en GTO par le Proton-M/Briz-M Phase III.
Variantes légères et moyennesModifié
Proton Light et Proton Medium étaient deux variantes proposées avec une capacité de charge utile plus faible à un prix réduit. Initialement proposé fin 2016, Proton Light a été annulé en 2017 et Proton Medium a été mis en « attente indéfinie » en 2018. Les variantes étaient conçues pour réduire le coût du lancement de moyens et petits satellites de communication commerciaux en orbite de transfert géostationnaire (GTO). Les variantes étaient prévues avec une architecture à 2 + 1 étages basée sur le Proton/Briz M à 3 étages, mais en renonçant au 2e étage et en prévoyant un allongement mineur des deux autres étages. Le premier étage du Proton Light était prévu avec 4 moteurs principaux et des réservoirs externes contre 6 pour le Proton Medium et le Proton-M. Le coût devait être compétitif par rapport à celui du Proton M. Le coût devait être compétitif par rapport à Ariane et SpaceX. Les premiers vols sont prévus en 2018 pour Proton Medium et en 2019 pour Proton Light. Ils devaient utiliser le site 81/24 du cosmodrome de Baïkonour et auraient nécessité un nouveau système de transporteur-érecteur et d’autres modifications de l’infrastructure au sol.
La Proton-M pleine grandeur peut actuellement soulever 6300 kg sur une orbite de transfert géostationnaire (GTO) standard ; Proton Medium était prévu pour soulever 5000 kg sur une GTO similaire tandis que Proton Light était prévu pour 3600 kg. La gamme de charge utile de 3000 à 5000 kg comprend des satellites entièrement électriques et hybrides qui utilisent des propulseurs ioniques pour se frayer lentement un chemin vers l’orbite géostationnaire (GEO).
Profil de lancementEdit
Dans une mission typique, un Proton-M est accompagné d’un étage supérieur Briz-M. Le Proton-M lance l’unité orbitale (c’est-à-dire : la charge utile, l’adaptateur de charge utile et le Briz-M) sur une trajectoire légèrement suborbitale. Les premier et deuxième étages et le carénage de la charge utile s’écrasent sur des sites de crash désignés ; le troisième étage s’écrase dans l’océan. Après la séparation du troisième étage, l’unité orbitale est en roue libre pendant une brève période, puis le Briz-M effectue sa première mise à feu pour réaliser l’injection orbitale sur une orbite de stationnement avec une inclinaison de 51,5°, à une altitude comprise entre 170 et 230 km (le guide du planificateur de mission mentionne également 64,8° et 72,6° comme inclinaisons standard pour l’orbite de stationnement). Ensuite, le Briz-M effectue des manœuvres orbitales pour placer la charge utile soit sur son orbite finale, soit sur une orbite de transfert. Si une orbite de transfert est utilisée, la ou les manœuvres finales sont effectuées par la charge utile sur son propre système de propulsion.