Proton-M-raketuppsättningen består av tre etapper, alla drivna av flytande raketmotorer som använder den hypergoliska drivmedelskombinationen av dikvävetetroxid som oxidationsmedel och osymmetrisk dimetylhydrazin som bränsle.
Det första steget är unikt eftersom det består av en central cylindrisk oxidationstank med samma diameter som de andra två stegen med sex bränsletankar fästade på dess omkrets, var och en med en motor. Motorerna i detta steg kan svänga tangentiellt upp till 7,0° från det neutrala läget, vilket ger full kontroll över dragkraftsvektorn. Logistiken ligger till grund för denna utformning: diametern på oxideringstankarna och de två följande stegen är den maximala diameter som kan levereras med järnväg till Baikonur. I Baikonur transporteras dock den färdigmonterade stacken på nytt med järnväg, eftersom den har tillräckligt med utrymme.
Det andra steget har en konventionell cylindrisk utformning. Det drivs av tre RD-0210-motorer och en RD-0211-motor. RD-0211 är en modifierad version av RD-0210 som används för att trycksätta drivmedelstankarna. Det andra steget är sammanfogat med det första steget genom ett nät i stället för ett slutet mellansteg, för att avgaserna ska kunna komma ut eftersom det andra steget börjar avfyras sekunder före separationen. Styrningen av dragkraftsvektorn sker med hjälp av motorens gimballing.
Det tredje steget har också en konventionell cylindrisk utformning. Det innehåller det avioniksystem som styr de två första stegen. Det använder en RD-0213 som är en fast (icke-gimballed) version av RD-0210, och en RD-0214 som är en verniermotor med fyra munstycken som används för styrning av dragkraftsvektorn. RD-0214:s munstycken kan svänga upp till 45,0°; de är placerade runt (med viss separation) och måttligt ovanför RD-0213:s munstycke.
Proton-M har modifieringar av de nedre stegen för att minska den strukturella massan, öka dragkraften och utnyttja mer drivmedel (mindre av det förblir oanvänt i tankarna). Ett styrsystem med sluten krets används i det första steget, vilket möjliggör en mer fullständig förbrukning av drivmedlet. Detta ökar raketens prestanda något jämfört med tidigare varianter och minskar mängden giftiga kemikalier som finns kvar i steget när det slår ned på marken. Den kan placera upp till 21 000 kg i låg omloppsbana runt jorden. Med ett övre steg kan den placera en nyttolast på 3 000 kg i geostationär bana (GEO) eller en nyttolast på 5 500 kg i geostationär överföringsbana (GTO). Ansträngningar gjordes också för att minska beroendet av utländska komponentleverantörer.
Övre stegEdit
De flesta Proton-M-uppskjutningar har använt ett Briz-M övre steg för att driva rymdfarkosten till en högre omloppsbana. Uppskjutningar har också gjorts med Blok-DM-översteg: sex uppskjutningar har gjorts med Blok DM-02-översteget med GLONASS-rymdfarkoster, medan ytterligare två GLONASS-uppskjutningar har gjorts med Blok DM-03-översteget. DM-03 kommer att användas för totalt fem uppskjutningar; ytterligare en GLONASS-uppskjutning planeras tillsammans med två uppskjutningar av Ekspress-satelliter. Sedan 2013 har inga Proton-M-uppskjutningar gjorts utan ett övre steg. Denna konfiguration är dock manifesterad för uppskjutning av Nauka (ISS-modul) och European Robotic Arm (ERA) från den internationella rymdstationen, som för närvarande planeras att skjutas upp tillsammans i juli 2021.
NyttolastfördelningRedigera
Kommersiella uppskjutningar som utförs av ILS använder sig av två typer av fördelningar:
- PLF-BR-13305 kort fördelning.
- PLF-BR-15255 long faring.
Båda dessa har en diameter på 4,35 meter.
Proton-M Enhanced (M+)Edit
Den 7 juli 2007 sköt International Launch Services upp den första Proton-M Enhanced-raketen (även kallad M+) som förde upp satelliten DirecTV-10 i omloppsbana. Detta var den 326:e uppskjutningen av en Proton, den 16:e Proton-M/Briz-M-uppskjutningen och den 41:a Proton-uppskjutningen som genomfördes av ILS. Den har effektivare förstastegsmotorer, uppdaterad flygelektronik, lättare bränsletankar och kraftfullare verniermotorer i Briz-M:s övre steg samt minskad massa i hela raketen, inklusive tunnare bränsletankväggar i det första steget och användning av kompositmaterial i alla andra steg. Den andra uppskjutningen av denna variant skedde den 18 augusti 2008 och användes för att placera Inmarsat 4 F3 i omloppsbana. Den grundläggande Proton-M-farkosten togs ur bruk i november 2007 till förmån för den förbättrade varianten.
Frank McKenna, vd för ILS, har uppgett att fas III-protonkonstruktionen 2010 skulle bli ILS:s standardkonfiguration, med en förmåga att lyfta 6150 kg till GTO.
Den 19 oktober 2011 lyftes ViaSat-1 med en vikt på 6740 kg till GTO av Proton-M/Briz-M Phase III.
Light och Medium varianterRedigera
Proton Light och Proton Medium var två föreslagna varianter med lägre nyttolastkapacitet till ett lägre pris. Proton Light föreslogs ursprungligen i slutet av 2016, men avbröts 2017 och Proton Medium sattes på ”obestämd väntan” 2018. Varianterna var utformade för att minska kostnaderna för uppskjutning av medelstora och små kommersiella kommunikationssatelliter i geostationär överföringsbana (GTO). Varianterna planerades med en arkitektur med 2 + 1 steg baserad på Proton/Briz M med tre steg, men utan det andra steget och med en mindre förlängning av de andra två stegen. Det första steget i Proton Light planerades med fyra huvudmotorer och externa tankar, jämfört med de sex som Proton Medium och Proton-M använder. Kostnaden förväntades bli konkurrenskraftig i förhållande till Ariane och SpaceX. De planerade premiärflygningarna var 2018 för Proton Medium och 2019 för Proton Light. De förväntades använda Baikonur Cosmodrome Site 81/24 och skulle ha krävt ett nytt transportör- och uppställningssystem och andra ändringar av markinfrastrukturen.
Den fullstora Proton-M kan för närvarande lyfta 6300 kg till en standardiserad geostationär överföringsbana (GTO); Proton Medium planerades lyfta 5000 kg till en liknande GTO medan Proton Light var dimensionerad för 3600 kg. Nyttolastområdet 3000-5000 kg omfattar helelektriska och hybridsatelliter som med hjälp av jonstrålar långsamt tar sig in i geostationär bana (GEO).
UppskjutningsprofilRedigera
I ett typiskt uppdrag åtföljs en Proton-M av ett Briz-M-övertrappsteg. Proton-M skjuter upp den orbitala enheten (det vill säga: nyttolasten, nyttolastadaptern och Briz-M) i en något suborbital bana. Det första och det andra steget och nyttolasthöljet störtar på utsedda störtplatser, medan det tredje steget störtar i havet. Efter det att det tredje steget har separerats, går den orbitala enheten i land under en kort period, varefter Briz-M utför sin första avfyrning för att uppnå en injektion i omloppsbana med 51,5° lutning på 170-230 km höjd (i Mission Planner’s Guide nämns också 64,8° och 72,6° som standardinklinationer för omloppsbanan). Därefter utför Briz-M banmanövrer för att placera nyttolasten i antingen sin slutliga omloppsbana eller en överföringsbana. Om en överföringsbana används utförs den slutliga manövern av nyttolasten med hjälp av dess eget framdrivningssystem.