质子号运载火箭(俄语:Протон)是苏联研制的大型运载火箭系列的名称,包含多种型号,该系列也被称为Д运载火箭。“质子”号火箭从20世纪60年代中期以来一直是苏联及其航天力量的继承者俄罗斯在发射大型航天器时的主要运载工具。

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    1简介

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    质子号运载火箭是前苏联专为航天发射任务设计的大型运载火箭,通过配备Block DM和微风M上面级适应不同要求的发射任务。从20世纪60年代中期开始,一直是前苏联及其航天力量的继承者俄罗斯在发射大型航天器时的主要运载工具。由于N-1探月火箭的研制失败和对能源号运载火箭的弃用,冷战结束后,质子号实际成为俄罗斯拥有的发射能力最强的运载火箭。在但质子号使用剧毒的可贮存液体燃料,一旦发射失败可能对发射场周边地区造成严重污染,所以俄罗斯已决定用新研制的安加拉号(使用液氧/煤油作为推进剂)来取代它。

    以横向比较而言,质子号系列中最大型的产品的运载能力远逊于能源号和美国阿波罗计划中使用的土星5号火箭,与美国的大力神4型及欧洲航天局的阿丽亚娜5型火箭处于同一水平。俄罗斯与乌克兰研制的安加拉号,以及美国最新研制的宇宙神5型箭中的某些型号,其运载能力可能也强于质子号。

    2主要型号

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    质子号系列共包括5种型号。以下各型号请分别参见其主题条目:

    UR500(基础型质子号火箭)

    质子-K(UR500K)

    质子-K/D组级和质子-K/DM组级(UR500K-L1,UR500K-L1P)

    质子-M(可能包括质子-KM)

    3发展过程

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    最初的质子号火箭是在1961年~1965年间研制成功的,总设计师是OKB-52设计局的负责人切洛勉。切洛勉当时向赫鲁晓夫提出了一个庞大的洲际导弹发展计划,在这个计划中,UR500(即两级型的质子号)是一种“全球火箭”。但是UR500最终没有被军队接受,而是决定用于航天发射。

    1965年7月16日,UR500在拜科努尔发射场执行了第一次任务,将质子1号科学考察卫星送入太空,火箭也从此而得名质子号。美国国防部对这种火箭的代号是“SL-9”,美国国会的谢尔顿命名法(用于识别火箭的衍生型号)则称其为“D”。两级型质子号的运载效率不高,因此很快被停止使用。

    在UR500基础上加入第三级后,苏联人得到了运载能力更为强大的、三级状态的质子-K火箭(即UR500K;美国国防部:SL-13,谢尔顿命名法:D-1)。带有第三级的质子号在1967年3月10日首次发射(当时使用了D组级上面级,实际构成了四级火箭:质子-K/D组级),将宇宙-146(一颗月球探测器)送入太空。

    1968年,不带上面级的质子-K首次发射。在1970年代初至1980年代末,苏联曾利用不带上面级的质子-K将8个空间站送入轨道。国际空间站的两个主要组件曙光号功能货舱和星辰号服务舱也是用质子-K发射的。

    苏联时代的质子号所使用的上面级主要有两种:D组级或DM组级(D组级的发展型号,1974年开始使用),所构成的火箭分别称为质子-K/D组级和质子-K/DM组级。这两种火箭是苏联发射大型地球静止卫星和深空探测器的主力。

    从1967年开始,四级型质子号向月球、金星和火星发射了多个探测器,并且在流产的苏联登月计划中被选为发射载人环月飞船的运载工具。

    在美苏登月竞赛时期,切洛勉还在质子号基础上提出了一个名为UR700的设计方案,以与科罗廖夫的N-1探月火箭竞争。UR700的设计思想很像质子号,但其体积之巨大甚至使N-1和美国的土星5号都相形见绌。在UR700中,两级型的质子号仅仅是一个上面级。

    冷战结束后,俄罗斯新研制了一种四级型质子号火箭,即质子-M(有时使用未改进的质子-K箭体搭配和风-M的四级火箭质子-KM也被归入其中)。它与质子-K/DM组级的主要区别是使用了更为先进的和风-M上面级,因此火箭也被叫做质子-M/和风-M。和风-M上面级具有两次点火的能力,它可以将重型卫星直接送入地球同步轨道(以前的质子号通常是将卫星发射到地球同步转移轨道)。质子-M在2001年首次发射,将一颗银幕-M通信卫星送入轨道。

    俄罗斯还发展了所谓“质子-M增强型”,主要改进了和风-M上面级的性能。质子-M增强型只在2007年发射过一次。

    所有型号的质子号火箭都只能从哈萨克斯坦境内的拜科努尔航天发射场发射。在拜科努尔的81号和200号发射阵地各有两个质子号发射工位,火箭以水平方式运输至发射台,然后起竖、发射。

    4主要任务

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    早期的质子号火箭主要用于发射大型人造卫星。但由于其运载能力远大于其它苏联火箭(如联盟号和闪电号),质子号遂成为发射星际探测器的首选。在美苏登月竞赛时期,质子号承担了将大多数月球号无人探测器送上月球的任务。质子号也预定参加苏联载人登月计划。当时苏联平行开展了两个计划:科罗廖夫主导的使用N-1的宇航员登月计划,和切洛勉主导的使用质子号的载人环月飞行计划。但在一次内部论证会之后,切洛勉的计划被搁置。在N-1开发失败而美国人率先实现登月之后,苏联政府对登月失去了兴趣。虽然还是用质子号发射了几艘“探测器”号飞船进行了绕月飞行,但所携带的只是动物而已。

    从1971年开始,苏联用质子-K火箭先后将8个空间站(礼炮1号~礼炮7号,和平号)的几乎全部舱体发射入轨。冷战结束后,质子-K又用于发射国际空间站的几个重要舱段。除了美国的航天飞机以外,质子号是唯一能够承担这项任务的运载工具。

    四级型质子号被用于发射苏联的大型通信卫星(“银幕”,“彩虹”,“地平线”)和行星探测器(“火星”,“织女星”,“福波斯”)。

    苏联解体后,俄罗斯将质子号火箭投入国际市场,结果十分受客户青睐。1996年4月,质子号将欧洲的阿斯特拉-1F卫星发射入轨,完成了第一次商业发射。到2007年为止,质子号已经执行了40多次商业发射任务。

    5存在问题

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    质子号系列的发射成功率并不突出。1996年该火箭发射火星-96探测器失败,载荷在太平洋上空坠毁,其上携带有200克剧毒放射性元素钚。

    质子号火箭更为突出的问题是其使用的液体推进剂偏二甲肼/四氧化二氮有毒,一旦发射失败,泄漏的推进剂可能对环境造成污染。俄罗斯经常因火箭在发射后坠毁而与发射场地的所在国哈萨克斯坦进行交涉。如果质子号发射失败,哈萨克斯坦就会禁止在拜科努尔发射这种火箭,直到问题解决为止。

    2013年12月4日,一名哈萨克斯坦国家航天局的官员称,哈萨克斯坦将逐步减少质子运载火箭从拜科努尔航天发射场的发射,并将于2025年彻底结束使用。

    6故障

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    2013年7月2日,俄罗斯航天署在拜科努尔航天发射场坠毁的质子-M号运载火箭,其发动机在第17秒钟时按“事故模式”关闭。之后火箭坠毁在航天发射场内距离发射台约2.5公里处。地面没有伤亡和被破坏的报告。据初步资料显示,运载火箭发生故障的原因是第一级发动机出现故障。该火箭原先预定将三颗“格洛纳斯”系统导航卫星送入轨道。

    据俄新网报道,俄罗斯“质子-M”号运载火箭搭载俄罗斯最强通信卫星“快车-AM4R”2014年5月16日凌晨从拜科努尔航天发射场发射升空,但由于意外情况未能进入预定轨道。

    “质子-M”号运载火箭预定于莫斯科时间1时42分从拜科努尔发射场发射升空。据俄联邦航天署消息,事故发生在“质子”号火箭第三级的工作期间,当时火箭正处于大气层上部。
    据俄新社消息人士透露,“质子”号坠落在哈萨克斯坦境外,目前尚无有关人员伤亡和损坏的消息。据消息人士透露,火箭可能坠落在阿尔泰境内或太平洋水域。

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    • 更新时间:2014-10-14
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