A Proton-M hordozórakéta három fokozatból áll; mindegyiket folyékony rakétahajtóművek hajtják, amelyek a dinitrogén-tetroxid mint oxidálószer és a nem szimmetrikus dimetilhidrazin mint üzemanyag hipergolikus hajtóanyagkombinációját használják.
Az első fokozat egyedülálló abban a tekintetben, hogy egy központi hengeres oxidálószertartályból áll, amelynek átmérője megegyezik a másik két fokozatéval, és amelynek kerületéhez hat üzemanyagtartály csatlakozik, amelyek egy-egy hajtóművet hordoznak. Az ebben a fokozatban lévő hajtóművek a semleges helyzethez képest akár 7,0°-os érintőleges elfordulásra is képesek, teljes tolóerő-vektorvezérlést biztosítva. Ezt a kialakítást logisztikai okok indokolják: az oxidálóanyag-tartályok és a két következő fokozat átmérője a legnagyobb, amit vasúton Bajkonurba lehet szállítani. Bajkonuron belül azonban a teljesen összeszerelt halmazt ismét vasúton szállítják, mivel elegendő szabad térrel rendelkezik.
A második fokozat hagyományos hengeres kialakítású. Három RD-0210-es és egy RD-0211-es hajtómű hajtja. Az RD-0211 az RD-0210 módosított változata, amelyet a hajtóanyagtartályok nyomás alá helyezésére használnak. A második fokozatot az első fokozathoz egy hálóval kötik össze, ahelyett, hogy egy zárt fokozatközi hálón keresztül csatlakozna, hogy a kipufogógáz távozhasson, mivel a második fokozat másodpercekkel a leválás előtt kezdi meg a tüzelést. A tolóerővektor-szabályozást a hajtóművek gimballingja biztosítja.
A harmadik fokozat szintén hagyományos hengeres kialakítású. Ez tartalmazza az első két fokozatot vezérlő avionikai rendszert. Egy RD-0213-as hajtóművet használ, amely az RD-0210 fix (nem kardánhajtóműves) változata, és egy RD-0214-es hajtóművet, amely egy négy fúvókás vernier hajtómű, amelyet a tolóerővektor-szabályozásra használnak. Az RD-0214 fúvókái 45,0°-ig képesek elfordulni; az RD-0213 fúvókája körül (némi elválasztással) és mérsékelten fölött helyezkednek el.
A Proton-M az alsó fokozatokon olyan módosításokat tartalmaz, amelyek célja a szerkezeti tömeg csökkentése, a tolóerő növelése és a több hajtóanyag felhasználása (kevesebb marad kihasználatlanul a tartályokban). Az első fokozaton zárt hurkú irányítórendszert alkalmaznak, amely lehetővé teszi a hajtóanyag teljesebb felhasználását. Ez némileg növeli a rakéta teljesítményét a korábbi változatokhoz képest, és csökkenti a fokozatban maradó mérgező vegyi anyagok mennyiségét, amikor az becsapódik a pályán. A rakéta akár 21 000 kilogrammot (46 000 fontot) is képes alacsony Föld körüli pályára állítani. Felső fokozattal 3000 kg hasznos terhet képes geostacionárius pályára (GEO), vagy 5500 kg hasznos terhet geostacionárius transzferpályára (GTO) állítani. Törekedtek arra is, hogy csökkentsék a külföldi alkatrész-beszállítóktól való függőséget.
Felső fokozatSzerkesztés
A Proton-M legtöbb indítása során egy Briz-M felső fokozatot használtak az űreszköz magasabb pályára juttatására. Indítások történtek Blok-DM felső fokozattal is: hat indítás történt a Blok DM-02 felső fokozattal, amely GLONASS űreszközöket szállított, míg két további GLONASS indításnál a Blok DM-03-at használták. A DM-03-at összesen öt indításhoz fogják használni; egy további GLONASS indítást terveznek, valamint két Ekspress műhold indítását. 2013 óta egyetlen Proton-M indítást sem hajtottak végre felső fokozat nélkül. Ez a konfiguráció azonban manifesztálódott a Nemzetközi Űrállomás Nauka (ISS-modul) és az Európai Robotkar (ERA) indítására, amelyet jelenleg 2021 júliusában terveznek együtt indítani.
Hasznos teherhordószárnySzerkesztés
Az ILS által végzett kereskedelmi indítások kétféle szárnyat használnak:
- PLF-BR-13305 rövid szárny.
- PLF-BR-15255 hosszú szárny.
Mindkét szárny átmérője 4,35 méter.
Proton-M Enhanced (M+)Edit
2007. július 7-én az International Launch Services elindította az első Proton-M Enhanced (más néven M+) rakétát, amely a DirecTV-10 műholdat állította pályára. Ez volt a 326. Proton-indítás, a 16. Proton-M/Briz-M indítás, és a 41. Proton-indítás, amelyet az ILS hajtott végre. A rakéta hatékonyabb első fokozatú hajtóművekkel, korszerűsített avionikával, könnyebb üzemanyagtartályokkal és a Briz-M felső fokozat erősebb vernier hajtóműveivel, valamint az egész rakéta tömegének csökkentésével, beleértve az első fokozat vékonyabb üzemanyagtartály-falait és a kompozit anyagok használatát az összes többi fokozatban. Ennek a változatnak a második indítására 2008. augusztus 18-án került sor, és az Inmarsat 4 F3 rakétát állították pályára. Az alap Proton-M-et 2007 novemberében kivonták a forgalomból a továbbfejlesztett változat javára.
Frank McKenna, az ILS vezérigazgatója jelezte, hogy 2010-ben a III. fázisú Proton-konstrukció lesz az ILS standard konfigurációja, amely 6150 kg-ot képes a GTO-ra emelni.
2011. október 19-én a 6740 kg súlyú ViaSat-1-et a Proton-M/Briz-M Phase III emelte a GTO-ra.
Light és Medium változatokSzerkesztés
A Proton Light és Proton Medium két javasolt változat volt, alacsonyabb hasznos teherbírással, csökkentett áron. Az eredetileg 2016 végére javasolt Proton Lightot 2017-ben törölték, a Proton Mediumot pedig 2018-ban “határozatlan időre felfüggesztették”. A változatok célja az volt, hogy csökkentsék a közepes és kis méretű kereskedelmi távközlési műholdak geostacionárius transzferpályára (GTO) történő indításának költségeit. A változatokat 2+1 fokozatú architektúrával tervezték, amely a Proton/Briz M 3 fokozatán alapult, de eltekintett a 2. fokozattól, és a másik két fokozatot kisebb mértékben meghosszabbította. A Proton Light 1. fokozatot 4 főhajtóművel és külső tartályokkal tervezték a Proton Medium és a Proton-M által használt 6-hoz képest. A költségek várhatóan versenyképesek lesznek az Ariane és a SpaceX rakétákkal. A tervezett szűzrepülések a Proton Medium esetében 2018-ra, a Proton Light esetében pedig 2019-re voltak tervezve. A tervek szerint a Bajkonur kozmodrom 81/24-es telephelyét használták volna, és új szállító-emelő rendszert és egyéb földi infrastrukturális változtatásokat igényeltek volna.
A teljes méretű Proton-M jelenleg 6300 kg-ot képes felemelni egy szabványos geostacionárius transzferpályára (GTO); a Proton Mediumot 5000 kg felemelésére tervezték egy hasonló GTO-ra, míg a Proton Lightot 3600 kg-ra tervezték. A 3000-5000 kg hasznos teher tartományba tartoznak a teljesen elektromos és hibrid műholdak, amelyek ionhajtóművek segítségével lassan jutnak el a geostacionárius pályára (GEO).
Indítási profilSzerkesztés
A Proton-M-et egy tipikus küldetésben egy Briz-M felső fokozat kíséri. A Proton-M a pályaegységet (azaz: a hasznos terhet, a hasznos teheradaptert és a Briz-M-et) enyhén szuborbitális pályára állítja. Az első és a második fokozat, valamint a hasznos teher burkolata a kijelölt zuhanási helyekre zuhan; a harmadik fokozat az óceánba zuhan. A harmadik fokozat leválása után a keringési egység egy rövid ideig koaxál, majd a Briz-M végrehajtja az első kilövést, hogy elérje a pályára állást egy 51,5°-os inklinációjú parkoló pályára, 170 km és 230 km közötti magasságban (a küldetéstervező kézikönyv 64,8° és 72,6°-ot is említ a parkoló pálya standard inklinációjaként). Ezt követően a Briz-M orbitális manővereket hajt végre, hogy a hasznos terhet a végleges pályára vagy egy transzferpályára állítsa. Transzferpálya használata esetén a végső manőver(eke)t a hasznos teher a saját meghajtórendszerével hajtja végre.