Protón (ruso: Протон) (designación formal: UR-500 ) es un sistema de lanzamiento prescindible utilizado para lanzamientos espaciales comerciales y del gobierno ruso. El primer cohete Proton se lanzó en 1965. Las versiones modernas del sistema de lanzamiento todavía están en uso en 2023 [actualizar], lo que lo convierte en uno de los propulsores pesados de mayor éxito en la historia de los vuelos espaciales. Los componentes de todos los Protones se fabrican en la fábrica del Centro Estatal de Investigación y Producción Espacial Khrunichev en Moscú y en la Oficina de Diseño de Automática Química [3] en Voronezh , luego se transportan al Cosmódromo de Baikonur , donde se ensamblan en el Sitio 91 para formar el vehículo de lanzamiento. [4] Después de la integración de la carga útil, el cohete se lleva a la plataforma de lanzamiento horizontalmente por riel y se eleva a la posición vertical para el lanzamiento. [5] [6]
Como ocurre con muchos cohetes soviéticos, los nombres de las cargas útiles recurrentes se asociaron con el propio vehículo de lanzamiento. El apodo "Protón" proviene de una serie de satélites científicos con nombres similares , que se encontraban entre las primeras cargas útiles del cohete. Durante la Guerra Fría, las agencias de inteligencia occidentales lo denominaron D-1 / D-1e o SL-12 / SL-13 .
La capacidad de lanzamiento a la órbita terrestre baja es de aproximadamente 22,8 toneladas (50.000 libras). [7] La capacidad de transferencia geoestacionaria es de aproximadamente 6,3 toneladas (14.000 libras). [8] Los lanzamientos comerciales son comercializados por International Launch Services (ILS). [9]
En 2013, se pretendía retirar el cohete antes de 2030. [10] A partir de junio de 2018 [actualizar], la producción del cohete Proton cesará a medida que el nuevo vehículo de lanzamiento Angara entre en funcionamiento y entre en funcionamiento. No es probable que se firmen nuevos contratos de servicios de lanzamiento para Proton. [11]
Proton [12] comenzó su vida como un " ICBM superpesado ". Fue diseñado para lanzar un arma termonuclear de 100 megatones (o más) a una distancia de 13.000 kilómetros. Era enormemente sobredimensionado para un misil balístico intercontinental y nunca se desplegó con tal capacidad. Finalmente se utilizó como vehículo de lanzamiento espacial . Fue una creación de la oficina de diseño de Vladimir Chelomei como complemento del cohete N1 de Sergei Korolev , cuyo propósito era enviar una nave espacial Zond de dos hombres alrededor de la Luna; Korolev se opuso abiertamente a otros diseños de Proton y Chelomei por el uso de propulsores tóxicos. El aspecto inusual de la primera etapa se debe a la necesidad de transportar componentes por ferrocarril. El tanque de oxidante central tiene el ancho máximo para el ancho de carga de la vía. Los seis tanques que lo rodean transportan combustible y sirven como puntos de fijación para los motores. A pesar de parecerse a los propulsores con correa , no están diseñados para separarse del tanque de oxidante central. La primera y segunda etapa están conectadas por una estructura de celosía. El motor de segunda etapa se enciende poco antes de la separación de la primera etapa y la red permite que escape el escape. [13] Esto se llama "puesta en escena en caliente" y elimina la necesidad de motores de vacío en la segunda etapa.
Un programa de desarrollo apresurado provocó decenas de fallos entre 1965 y 1972. Proton no completó sus pruebas estatales hasta 1977, momento en el que se consideró que tenía una fiabilidad superior al 90%.
El diseño de Proton se mantuvo en secreto hasta 1986, y al público sólo se le mostraron las etapas superiores en clips de películas y fotografías, y la primera vez que se mostró el vehículo completo al mundo exterior ocurrió durante el lanzamiento televisado de Mir .
La producción en masa del sistema de guía, navegación y control para Proton comenzó en 1964 en la Asociación Industrial "Communard" ( Járkov, Ucrania ). [14]
Proton lanzó los vuelos circunlunares soviéticos sin tripulación y estaba destinado a lanzar los primeros vuelos espaciales circunlunares soviéticos con tripulación , antes de que Estados Unidos volara la misión Apolo 8 . Proton lanzó las estaciones espaciales Salyut , el segmento central y los módulos de expansión Mir , y los módulos Zarya y Zvezda de la ISS .
Proton también lanza satélites comerciales , la mayoría de ellos gestionados por International Launch Services . El primer lanzamiento del ILS Proton se produjo el 9 de abril de 1996 con el lanzamiento del satélite de comunicaciones SES Astra 1F . [15]
Entre 1994 y mediados de 2010, los ingresos de Proton fueron de 4.300 millones de dólares y se proyectaba que aumentarían a 6.000 millones de dólares en 2011. [16]
En enero de 2017, el Proton fue puesto a tierra temporalmente debido a que el fabricante, Voronezh Mechanical Plant , había sustituido una aleación resistente al calor en los motores por un metal más barato. [17] [18]
En junio de 2018, la corporación estatal Roscosmos anunció que el cohete Proton dejaría de producirse cuando el nuevo vehículo de lanzamiento Angara entre en funcionamiento y entre en funcionamiento. No es probable que se firmen nuevos contratos de servicios de lanzamiento para Proton. [11]
Proton voló su última misión comercial programada el 9 de octubre de 2019, entregando Eutelsat 5 West B y Mission Extension Vehicle -1 a la órbita geoestacionaria. [19] Varias misiones de Roscosmos y otras del gobierno ruso permanecen en el manifiesto de lanzamiento de Proton.
El protón K está alimentado por dimetilhidrazina asimétrica y tetróxido de nitrógeno, muy tóxicos . [20] Se trata de combustibles hipergólicos que se encienden al contacto, evitando la necesidad de un sistema de encendido, y pueden almacenarse a temperatura ambiente. Esto evita la necesidad de componentes que sean tolerantes a las bajas temperaturas y permite que el cohete permanezca en la plataforma indefinidamente (otros lanzadores con tal capacidad incluyen los estadounidenses Titan II GLV , Titan III y Titan IV , los chinos Long March 2 y Long March 2 y Long 4 de marzo , los lanzadores soviéticos/ucranianos Tsyklon , los lanzadores soviéticos/rusos Kosmos-3 y Kosmos-3M y los lanzadores europeos Ariane 1 a Ariane 4 ). Por el contrario, los combustibles criogénicos necesitan una reposición periódica a medida que se evaporan.
La cuarta etapa tiene múltiples variantes, dependiendo de la misión. El más sencillo, el Blok D , se utilizó para misiones interplanetarias. El Blok D no tenía módulo de guía, dependiendo de la sonda para controlar el vuelo. Tres versiones diferentes de Blok DM (DM, DM2 y DM-2M) eran para órbitas terrestres altas. Los Blok D/DM eran inusuales porque el combustible se almacenaba en un tanque toroidal, alrededor del motor y detrás del tanque de oxidante.
Las pruebas iniciales de Proton en 1965-66 sólo utilizaron las dos primeras etapas del propulsor, y el vehículo completo de cuatro etapas voló por primera vez en 1967. Cuando comenzó el programa de la estación espacial soviética en 1971, los Protons comenzaron a volar con el Blok. D retirado para su uso como lanzador LEO de carga pesada.
Las cargas útiles de Proton-K incluían todas las estaciones espaciales Salyut de la Unión Soviética , casi todos los módulos Mir (con excepción del módulo de acoplamiento , que fue lanzado en el transbordador espacial de los Estados Unidos ), y los módulos Zarya y Zvezda de la Estación Espacial Internacional . Se pretendía lanzar la nave espacial tripulada TKS , antes de la cancelación de ese programa, aunque se cumplieron algunos vuelos robóticos de naves espaciales. Además, se pretendía lanzar el avión espacial LKS de los años 70, lo que nunca se realizó. [ cita necesaria ]
La versión inicial de Proton M podría lanzar de 3 a 3,2 toneladas (6600 a 7100 libras) a una órbita geoestacionaria o 5,5 toneladas (12 000 libras) a una órbita de transferencia geoestacionaria . Podría colocar hasta 22 toneladas (49.000 libras) en una órbita terrestre baja con una inclinación de 51,6 grados, la órbita de la Estación Espacial Internacional (ISS).
Las mejoras del Proton M incluyeron modificaciones en las etapas inferiores para reducir la masa estructural, aumentar el empuje y utilizar plenamente los propulsores. Generalmente se utiliza una etapa superior de propulsor almacenable Briz-M ( ruso : Бриз que significa Brisa ) en lugar de la etapa Blok D o Blok DM , eliminando la necesidad de múltiples suministros de combustible y llenado de oxígeno debido a la ebullición; El Proton-M también voló con una etapa superior Blok-DM. También se hicieron esfuerzos para reducir la dependencia de proveedores de componentes extranjeros (generalmente ucranianos). Con la etapa superior Briz-M, el diámetro del carenado de carga útil es de 4,1 m (13,45 pies). [21]
Los vehículos de lanzamiento de protones y las etapas superiores Briz-M son diseñados y construidos por el Centro Estatal de Investigación y Producción Espacial Khrunichev (Khrunichev) en Moscú, propietario mayoritario de International Launch Services (ILS). El centro alberga todas las funciones de ingeniería, montaje y prueba de la producción de Proton. Con la reciente consolidación de las empresas espaciales rusas, Khrunichev tiene supervisión y control directos de hasta el 70% de toda la fabricación de Protones, desde los proveedores hasta los fabricantes. La consolidación apoya directamente los esfuerzos en curso de Khrunichev para la integración vertical de la producción de Proton. [22]
Una variante mejorada, el vehículo de lanzamiento Fase III Proton-M/Briz-M, fue probado en vuelo en la misión dual federal rusa Express AM-44 y Express MD-1 en febrero de 2009 y realizó su primer lanzamiento comercial en marzo de 2010 con el Satélite Echostar XIV. La configuración Proton-M/Briz-M fase III proporciona 6150 kg de rendimiento GTO, un aumento de 1150 kg con respecto al Proton-M Briz-M original, manteniendo al mismo tiempo la configuración de diseño fundamental.
El 6 de agosto de 2012, la Agencia Espacial Federal Rusa perdió un satélite de comunicaciones ruso y uno indonesio en un intento de ponerlos en órbita en un Proton-M debido a dificultades técnicas con la última etapa. [23]
El 2 de julio de 2013, un Proton-M que lanzaba tres satélites de navegación GLONASS experimentó una falla que recordaba los desastres de la década de 1960 poco después del despegue cuando el propulsor se estrelló cerca de LC-39 en Baikonour, poniendo fin a un período ininterrumpido de 30 años sin una falla en la primera etapa; Todos los vuelos futuros de Proton fueron suspendidos en espera de una investigación. [24] Finalmente se determinó que el accidente fue causado porque el paquete de giroscopio se instaló al revés. Debido a la dificultad de instalar el paquete incorrectamente, se sospechó ampliamente que lo había hecho deliberadamente un trabajador descontento o borracho en la planta de Khrunichev. [ cita necesaria ]
El 15 de mayo de 2014, un Proton-M/Briz-M que transportaba un satélite Ekspress sufrió una falla en la tercera etapa debido a un cojinete de turbobomba defectuoso. Cayeron escombros en Manchuria. El 21 de octubre, otro satélite Ekspress quedó en órbita inútil cuando la etapa Briz se cortó 24 segundos antes de tiempo.
El 16 de mayo de 2015, un satélite de comunicaciones MEXSAT no logró orbitar debido a otro mal funcionamiento de la tercera etapa, el octavo fallo de Proton desde 2010.
Khrunichev ha iniciado el desarrollo de un conjunto de mejoras de fase IV para mantener el ritmo de las demandas del mercado y las tendencias de crecimiento masivo de los satélites comerciales. La implementación de las mejoras de la Fase IV del Proton Briz-M se completó en 2016. El rendimiento de la masa de la carga útil para la fase IV se ha incrementado a 6320 kg a una órbita GTO de referencia con 1500 m/s de delta V residual a OSG. [25]
Se suspendieron temporalmente importantes mejoras tras el anuncio (en 1992) del nuevo vehículo de lanzamiento Angara . La actualización más grande [ ¿cuándo? ] fue el escenario de la KVRB. Esta etapa criogénica habría aumentado considerablemente la capacidad. El motor se desarrolló con éxito y la etapa en su conjunto había progresado hacia el hardware. Sin embargo, como el KVRB es notablemente más grande que el Bloque D, sería necesario reevaluar la aerodinámica, el control de vuelo, el software y posiblemente la electrónica del vehículo. Además, la plataforma de lanzamiento puede suministrar a los Protones existentes combustibles hipergólicos comunes de fuentes únicas. En particular, las etapas superiores son alimentadas por tubos de carga comunes que discurren a lo largo del cohete. Cambiar a un escenario con diferentes combustibles requiere la adición de artículos de soporte adicionales; El cambio a criógenos requiere que dichos artículos de soporte completen el escenario periódicamente. [ cita necesaria ]
Las variantes pesadas del Angara serán más sencillas y económicas que el Proton (y, al igual que el cohete Atlas V , no utilizarán combustibles hipergólicos; en su lugar, será un cohete kerolox , como el cohete Soyuz ). También estarán diseñados desde el principio para aceptar una etapa KVTK y ya tendrán un suministro de oxígeno líquido en la plataforma; sólo se requerirá un suministro de hidrógeno. [ cita necesaria ]
...en los últimos años se han producido fracasos. Estos problemas, combinados con el rápido aumento de alternativas de bajo costo como el cohete Falcon 9 de SpaceX, han provocado que el número de lanzamientos de Proton en un año determinado disminuya de ocho aproximadamente a solo uno o dos.
