De Proton-M draagraket bestaat uit drie trappen; ze worden alle drie aangedreven door raketmotoren voor vloeibare stuwstof die gebruik maken van de hypergolische stuwstofcombinatie dinitrogeentetroxide als oxidator, en unsymmetrical dimethylhydrazine als brandstof.
De eerste trap is uniek in die zin dat hij bestaat uit een centrale cilindrische oxidatietank met dezelfde diameter als de andere twee trappen met zes brandstoftanks bevestigd aan de omtrek, elk met een motor. De motoren in deze trap kunnen tangentieel draaien tot 7,0° vanuit de neutrale positie, waardoor volledige controle over de stuwstraal mogelijk is. De reden voor dit ontwerp is van logistieke aard: de diameter van de oxidatietanks en de twee volgende trappen is het maximum dat per spoor aan Baikonur kan worden geleverd. Binnen Baikonur wordt de volledig geassembleerde stack echter weer per spoor vervoerd, omdat er voldoende vrije ruimte is.
De tweede trap heeft een conventioneel cilindrisch ontwerp. Hij wordt aangedreven door drie RD-0210 motoren en één RD-0211 motor. De RD-0211 is een aangepaste versie van de RD-0210 die wordt gebruikt om de stuwstoftanks onder druk te zetten. De tweede trap is verbonden met de eerste trap door middel van een net in plaats van een gesloten tussentrap, om de uitlaatgassen te laten ontsnappen omdat de tweede trap begint te vuren seconden voor de scheiding. Stuwstraalregeling wordt verzorgd door motorgimballing.
De derde trap is ook van een conventioneel cilindrisch ontwerp. Het bevat het avionica systeem dat de eerste twee trappen controleert. Hij gebruikt een RD-0213, een vaste (niet cardanische) versie van de RD-0210, en een RD-0214, een verniermotor met vier straalpijpen, die wordt gebruikt voor het regelen van de stuwkrachtvector. De straalpijpen van de RD-0214 kunnen tot 45,0° draaien; ze zijn rond (met enige separatie), en matig boven de straalpijp van de RD-0213 geplaatst.
De Proton-M heeft modificaties aan de onderste trappen om de structurele massa te verminderen, de stuwkracht te vergroten, en meer stuwstof te gebruiken (minder ervan blijft ongebruikt in de tanks). In de eerste trap wordt een gesloten geleidingssysteem gebruikt, dat een vollediger verbruik van stuwstof mogelijk maakt. Dit verhoogt de prestaties van de raket enigszins in vergelijking met vorige varianten, en vermindert de hoeveelheid giftige chemicaliën die in de trap achterblijven wanneer deze neerstort. Hij kan tot 21.000 kilogram (46.000 lb) in een lage baan om de aarde brengen. Met een bovenste trap kan een 3000 kg wegende lading in een geostationaire baan (GEO) worden gebracht, of een 5500 kg wegende lading in een geostationaire transferbaan (GTO). Er werden ook inspanningen geleverd om de afhankelijkheid van buitenlandse leveranciers van onderdelen te verminderen.
Bovenste trapEdit
Met de meeste Proton-M lanceringen werd een Briz-M bovenste trap gebruikt om het ruimtevaartuig in een hogere baan om de aarde te brengen. Er zijn ook lanceringen geweest met Blok-DM bovenste trappen: zes lanceringen zijn gedaan met de Blok DM-02 bovenste trap die GLONASS ruimtevaartuigen vervoerde, terwijl twee andere GLONASS lanceringen de Blok DM-03 hebben gebruikt. De DM-03 zal worden gebruikt voor een totaal van vijf lanceringen; een verdere GLONASS lancering is gepland samen met twee lanceringen van Ekspress satellieten. Sinds 2013 zijn er geen Proton-M lanceringen meer geweest zonder bovenste trap. Deze configuratie is echter gemanifesteerd voor de lancering van de Nauka (ISS-module) en de European Robotic Arm (ERA) van het internationale ruimtestation, momenteel gepland voor een gezamenlijke lancering in juli 2021.
Payload fairingEdit
Commerciële lanceringen uitgevoerd door ILS gebruiken twee soorten fairings:
- PLF-BR-13305 short faring.
- PLF-BR-15255 long faring.
Beide stroomlijnkappen hebben een diameter van 4,35 meter.
Proton-M Enhanced (M+)Edit
Op 7 juli 2007 lanceerde International Launch Services de eerste Proton-M Enhanced raket (ook wel M+ genoemd), die de DirecTV-10 satelliet in een baan om de aarde bracht. Dit was de 326e lancering van een Proton, de 16e Proton-M/Briz-M lancering, en de 41e Proton-lancering die door ILS werd uitgevoerd. De raket is voorzien van efficiëntere motoren in de eerste trap, vernieuwde avionica, lichtere brandstoftanks en krachtigere vernier-motoren in de bovenste trap van de Briz-M, en een vermindering van de massa in de hele raket, waaronder dunnere brandstoftankwanden in de eerste trap en het gebruik van composietmaterialen in alle andere trappen. De tweede lancering van deze variant vond plaats op 18 augustus 2008 en werd gebruikt om Inmarsat 4 F3 in een baan om de aarde te brengen. De basis Proton-M werd teruggetrokken in november 2007, ten gunste van de Enhanced variant.
Frank McKenna, CEO van ILS, heeft aangegeven dat in 2010 het fase III Proton ontwerp de standaard ILS configuratie zou worden, met de mogelijkheid om 6150 kg naar GTO te tillen.
Op 19 oktober 2011 werd ViaSat-1 met een gewicht van 6740 kg in GTO gehesen door de Proton-M/Briz-M Phase III.
Light en Medium variantenEdit
Proton Light en Proton Medium waren twee voorgestelde varianten met een lager laadvermogen tegen een lagere prijs. Oorspronkelijk voorgesteld eind 2016, werd Proton Light geannuleerd in 2017 en Proton Medium werd in 2018 op “indefinite hold” gezet. De varianten waren ontworpen om de kosten voor het lanceren van middelgrote en kleine commerciële communicatiesatellieten in een Geostationaire Transfer Orbit (GTO) te verlagen. De varianten waren gepland met een 2 + 1 trap architectuur, gebaseerd op de 3-traps Proton/Briz M, maar zonder de 2e trap en met een geringe verlenging van de andere twee trappen. De eerste trap van de Proton Light was gepland met 4 hoofdmotoren en externe tanks in plaats van de 6 die worden gebruikt door de Proton Medium en Proton-M. Verwacht werd dat de kostprijs zou kunnen concurreren met die van Ariane en SpaceX. De geplande eerste vluchten waren in 2018 voor de Proton Medium en in 2019 voor de Proton Light. Ze zouden naar verwachting Baikonur Cosmodrome Site 81/24 gebruiken en zouden een nieuw transporter-erectorsysteem en andere veranderingen aan de grondinfrastructuur hebben vereist.
De full-sized Proton-M kan momenteel 6300 kg in een standaard Geostationaire Transfer Orbit (GTO) tillen; Proton Medium was gepland om 5000 kg in een vergelijkbare GTO te tillen, terwijl Proton Light was berekend op 3600 kg. De 3000-5000 kg payload range omvat all-electric en hybride satellieten die ion-thrusters gebruiken om zich langzaam een weg te banen naar een geostationaire baan (GEO).
Launch profileEdit
In een typische missie, wordt een Proton-M vergezeld door een Briz-M bovenste trap. De Proton-M lanceert de orbitale eenheid (dat wil zeggen: de nuttige lading, de nuttige ladingsadapter en de Briz-M) in een licht suborbitale baan. De eerste en tweede trap en de laadruimtecapsule storten neer op aangewezen crashplaatsen; de derde trap stort neer in de oceaan. Nadat de derde trap is losgekoppeld, kust de orbitale eenheid korte tijd, waarna de Briz-M zijn eerste lancering uitvoert om de orbitale injectie in een parkeerbaan met een inclinatie van 51,5° op 170 tot 230 km hoogte te bereiken (de missieplanner vermeldt ook 64,8° en 72,6° als standaard inclinaties voor de parkeerbaan). Vervolgens voert de Briz-M baanmanoeuvres uit om de nuttige lading in zijn definitieve baan of in een transferbaan te brengen. Indien een transferbaan wordt gebruikt, wordt (worden) de laatste manoeuvre(s) door de nuttige lading op zijn eigen voortstuwingssysteem uitgevoerd.