质子-M火箭的成功发射

2024-05-05 14:55

1. 质子-M火箭的成功发射

2013年9月30日,载有欧洲通信卫星“阿斯特拉-2E”的俄罗斯“质子-M”运载火箭从拜科努尔航天发射场成功发射。搭载卫星的“质子-M”运载火箭于莫斯科时间2013年1时38分(北京时间5时38分)从拜科努尔航天发射场成功发射。这是俄罗斯“质子-M”运载火箭在2013年7月2日的发射事故后进行的首次发射。火箭发射升空9分钟后,搭载卫星“阿斯特拉-2E”的轨道加速器“微风-M”与运载火箭分离,按照计划飞行路线继续将卫星推进至预定轨道。据俄罗斯联邦航天局消息,卫星预计于莫斯科时间10时50分(北京时间14时50分)抵达预定轨道。“阿斯特拉-2E”是欧洲通信卫星,属于欧洲知名卫星运营商SES Astra公司,主要用于转发模拟数字信号及电视节目转播,同时为欧洲、中东和非洲地区的用户提供手机和网络通信服务。

质子-M火箭的成功发射

2. 苏联质子号火箭历年的发射情况

质子号系列共包括5种型号
  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)
 
 
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。 
  在质子-K上再加入一个上面级,就形成了UR500K-L1运载火箭,即四级状态的质子号火箭(美国国防部:SL-12,谢尔顿命名法:D-1-e)。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。 
  另外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。
 
 
 
 
主要任务
 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,质子号是目前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。 
存在的问题
  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。近几年来,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。 
 
 
 
 
 
 
UR500运载火箭
UR500有记录的发射任务共有4次,包括将质子1号到质子3号三颗质子号卫星送上天,以及一次发射失败。由于缺少上面级,它的运载能力很低,比竞争对手、科罗廖夫的R-7系列高不了多少,而质量却比后者大得多。1966年这种火箭被停止使用。 
基本资料
  UR500运载火箭 
   所属国家/组织 苏联 
研制单位 OKB-52 
生产单位 赫鲁尼切夫机器制造厂 
型号 UR500 
生产代号 8K82 
首飞 1965年 
发射场 拜科努尔(4个发射台,81号和200号发射阵地各两个) 
起飞推力(海平面)   8760千牛 
起飞推力(真空) 9810千牛 

  外形和质量参数 
   全长(不带上面级)  44.3米 
全长(带有战斗部的洲际导弹形态) 46.28米 
芯级最大直径(不含贮箱) 4.1米 
芯级最大直径(含贮箱) 7.4米 
起飞质量 620000千克 
不含推进剂质量 27000千克 

  第一级 
   质量 449800千克 
长度 21.07~21.18米(贮箱长度19.9米) 
直径 7.4米(贮箱直径1.6米) 
发动机 6台RD-253环向布置 
推进剂 偏二甲肼/四氧化二氮 
单台推力(海平面) 1460千牛 
单台推力(真空) 1635千牛 
工作时间 127~130秒 
比冲(海平面) 285秒 
比冲(真空) 317秒 
姿态控制 推力矢量 

  第二级 
   质量 172100千克 
长度 14.56米 
直径 4.1米 
发动机 3台RD-0208,1台RD-0209 
推进剂 偏二甲肼/四氧化二氮 
单台推力 不详 
总推力 233.6千牛(真空) 
工作时间 210~230秒 
姿态控制 游动发动机 

  运载能力 
   近地轨道 8400千克 
 
 
 

质子-K运载火箭
概述
简介
  (俄语:Прото?н-К)苏联质子号运载火箭家族中的三级型号。美国国防部对这种火箭的代号是“SL-13”, 
   
质子-K运载火箭
  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-1”。此火箭主要用来发射空间站。 
  在切洛勉的UR500(即两级型质子号)基础上发展三级火箭的计划在1964年就已经决定了。当时为这种新火箭安排的任务是发射“金刚石”军用空间站和LK-1载人环月飞船(此飞船后来被取消)。但火箭的发展出了一些问题,主要是可靠性一直达不到要求。第一枚带有第三级的质子号于1967年3月10日发射,但这是一枚带有“D组级”上面级的四级火箭;不带上面级的质子-K于1968年11月16日首次发射,将质子4号科学卫星(重达16吨)送入太空。 
贡献
  礼炮号系列:礼炮1号,礼炮2号,礼炮3号,礼炮4号,礼炮5号,礼炮6号,礼炮7号; 
  TKS空间舱系列:宇宙-929,宇宙-1267,宇宙-1443,宇宙-1686(注意这些舱段通常是对接到礼炮号空间站上作为后者的组件); 
  和平号空间站的6个组件:和平号空间站核心舱,量子1号天文物理舱,量子2号气闸舱,晶体号实验舱,光谱号遥感舱,自然号地球观测舱; 
  国际空间站的两个组件:曙光号功能货舱和星辰号服务舱。 
  截止2000年,质子-K共发射31次,其中失败4次。 
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质子-K运载火箭
   所属国家/组织 苏联/俄罗斯 
研制单位 礼炮设计局 
生产单位 赫鲁尼切夫机器制造厂 
型号 UR500K 
生产代号 8K82K 
首飞 1968年11月16日(不带上面级) 
发射场 拜科努尔(4个发射台,81号和200号发射阵地各两个) 
起飞推力 8847千牛(海平面) 

外形和质量参数
   全长 50米 
芯级最大直径(不含贮箱) 4.1米 
芯级最大直径(含贮箱) 7.4米 
起飞质量 693810千克 

第一级
   名称 质子K-1 
质量 450510千克 
不含推进剂质量 31100千克 
推进剂质量 419410千克 
长度 21.18米 
直径 7.4米(含贮箱) 
发动机 6台RD-253环向布置 
推进剂 偏二甲肼/四氧化二氮 
单台推力 1474千牛(海平面) 
总推力 8847千牛(海平面) 
工作时间 124秒 
比冲 267秒(海平面) 

第二级
   名称 质子K-2 
质量 167828千克 
不含推进剂质量 11715千克 
推进剂质量 156113千克 
长度 14米 
直径 4.1米 
发动机 4台RD-0210 
推进剂 偏二甲肼/四氧化二氮 
单台推力 608千牛 
总推力 2399千牛 
工作时间 206秒 
比冲 327秒 

第三级
   名称 质子K-3 
质量 50747千克 
不含推进剂质量 4185千克 
推进剂质量 46562千克 
长度 6.52米 
直径 4.1米 
发动机 1台RD-0212 
推进剂 偏二甲肼/四氧化二氮 
单台推力 630千牛 
总推力 630千牛 
工作时间 238秒 
比冲 325秒 

运载能力
   近地轨道 19760千克 
 
 
 
 
 

 质子-  K/D组级运载火箭
    
质子-K/D组级运载火箭
质子-K/D组级运载火箭是苏联质子号运载火箭家族中的第一种四级型号。由中央机械制造设计局研制,赫鲁尼切夫机器制造厂制造,1967年3月10日首飞,成功地将福波斯1号和福波斯2号火星-火卫一探测器送入太空。
 
  质子-K/D组级运载火箭(俄语:Прото?н-К/РБ Д)苏联质子号运载火箭家族中的第一种四级型号。美国国防部对这种火箭的代号是“SL-12”,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-1-e”。这种火箭及其改型是苏联发射大型深空探测器的主要运载工具。 
  质子-K/D组级的设计工作始于美苏登月竞赛时期,其最初目的就是向月球发射探测器和载人宇宙飞船。火箭的主要设计思想是,在三级型质子号(质子-K运载火箭)基础上加入一个上面级。该上面级称为“D组级”,是质子号火箭使用的第一种上面级;但它本来是给与科罗廖夫的N-1火箭配套的登月飞船设计的。D组级的特点是没有导航设备,其导航功能必须由载荷舱内的航天器自己提供。 
  将质子号(UR500运载火箭)发展为三级火箭的工作在1964年就开始了,主要由于赫鲁晓夫(质子号总设计师弗拉基米尔·切洛梅的政治保护人)下台,进展有些缓慢。1965年,由切洛勉主导的使用LK-1飞船的登月计划被科罗廖夫的N-1/L-1淘汰了。1967年第一种拥有第三级的质子号发射时,使用了D组级上面级,因此实际是四级火箭;纯粹的三级火箭在1968年才第一次发射。 
  基础型质子-K/D组级在1975年停止使用,其间共发射39次,失败15次,发射成功率只有61.5%。由质子-K/D组级发射成功的航天器有探测器4号~探测器8号无人飞船,月球15号~月球23号月球探测器,火星2号~火星7号火星探测器,金星9号~金星10号金星探测器。 
  对D组级加以改进获得了两种衍生的上面级,D-1组级和D-2组级,所对应的火箭称为质子-K/D-1组级(8K82K/11S824M)和质子-K/D-2组级(8K82K/11S824F)。D-1组级和D-2组级使用RD-58M发动机,拥有更大的推力。但是,这两种上面级仍然没有导航能力。 
  质子-K/D-1组级于1976年8月9日首飞,发射了月球24号探测器。此后又发射了金星11号~金星16号、织女星1号和织女星2号(用于探测金星和哈雷彗星),1989年发射石榴石高能天体物理实验卫星后退役。 
  质子-K/D-2组级只发射了三次,其中失败一次。它成功地将福波斯1号和福波斯2号火星-火卫一探测器送入太空。失败的那次则是在1996年发射火星-96探测器,结果载荷在太平洋上空坠落。 
  质子-K/D组级 
   所属国家/组织 苏联/俄罗斯 
研制单位 中央机械制造设计局(TsKBM) 
生产单位 赫鲁尼切夫机器制造厂 
型号 UR500K-L1 
生产代号 8K82K/11S824 
首飞 1967年3月10日 
发射场 拜科努尔(4个发射台,81号和200号发射阵地各两个) 
起飞推力 8847千牛(海平面) 
外形和质量参数 
   全长 55.4米 
芯级最大直径(不含贮箱) 4.1米 
芯级最大直径(含贮箱) 7.4米 
起飞质量 691500千克 
第一级 
   名称 质子K-1 
质量 450510千克 
不含推进剂质量 31100千克 
推进剂质量 419410千克 
长度 21.18米 
直径 7.4米(含贮箱) 
发动机 6台RD-253环向布置 
推进剂 偏二甲肼/四氧化二氮 
单台推力 1474千牛(海平面) 
总推力 8847千牛(海平面) 
工作时间 124秒 
比冲 267秒(海平面) 
第二级 
   名称 质子K-2 
质量 167828千克 
不含推进剂质量 11715千克 
推进剂质量 156113千克 
长度 14米 
直径 4.1米 
发动机 4台RD-0210 
推进剂 偏二甲肼/四氧化二氮 
单台推力 608千牛 
总推力 2399千牛 
工作时间 206秒 
比冲 327秒 
第三级 
   名称 质子K-3 
质量 50747千克 
不含推进剂质量 4185千克 
推进剂质量 46562千克 
长度 6.52米 
直径 4.1米 
发动机 1台RD-0212 
推进剂 偏二甲肼/四氧化二氮 
单台推力 630千牛 
总推力 630千牛 
工作时间 238秒 
比冲 325秒 
第四级 
   名称 质子11S824(D组级上面级) 
质量 13360千克 
不含推进剂质量 1800千克 
推进剂质量 15050千克 
长度 5.5米 
直径 3.7米 
发动机 1台RD-58 
推进剂 煤油/液氧 
单台推力 83.4千牛(真空) 
总推力 83.4千牛(真空) 
运载能力 
   月球转移轨道 5390千克 
 
 
质子-K/DM组级运载火箭

  质子-K/DM组级运载火箭(俄语:Прото?н-К/РБ ДМ)苏联研制的质子号运载火箭中的一种四级型号。美国国防部对这种火箭的代号是“SL-12”,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-1-e”。 
  质子-K/DM组级的主要特点是使用了被称为“DM组级”的上面级,这种上面级使苏联人第一次获得了将人造卫星送入地球静止轨道的能力(由于拜科努尔发射场的位置太靠北,苏联向赤道上空发射卫星是很困难的)。DM组级是在原有的上面级D组级的基础上开发的(D组级只能发射深空探测器),于1974年第一次投入使用。 
  质子-K/DM组级火箭于1974年3月26日第一次发射,将宇宙-637卫星(苏联的第一颗地球同步轨道通信卫星)送入轨道。火箭在1990年停止使用,共发射了66次(其中6次失败)。 
  DM组级又发展出两个型号:DM2组级(1982年)和DM5组级(1997年),所构成的火箭可以分别称为质子-K/DM2组级(8K82K/11S861)、质子-K/DM5组级(8K82K/17S40)。质子-K/DM2组级于1982年10月12日第一次发射,载荷是一颗格洛纳斯导航卫星(宇宙-1413);DM2组级又发展出DM2-M组级(配套的火箭为8K82K/11S861-01,1994年首飞)。质子-K/DM5组级于1997年6月6日第一次发射,载荷为宇宙-2344军事侦察卫星。 
  1996年4月8日执行第一次国际商业发射任务(欧洲阿斯特拉-1F卫星)的火箭是质子-K/DM2-M组级。 
  质子-K/DM组级 
   所属国家/组织 苏联/俄罗斯 
研制单位 中央机械制造设计局(TsKBM) 
生产单位 赫鲁尼切夫机器制造厂 
型号 UR500K-L1P 
生产代号 8K82K/11S86 
首飞 1974年3月26日 
发射场 拜科努尔(4个发射台,81号和200号发射阵地各两个) 
起飞推力(海平面) 8847千牛 
起飞推力(真空) 10470千牛 
  外形和质量参数 
   全长 57.2米 
芯级最大直径(不含贮箱) 4.1米 
芯级最大直径(含贮箱) 7.4米 
整流罩直径 4.35米 
起飞质量 691272千克 
  第一级 
   名称 质子K-1 
质量 450510千克 
不含推进剂质量 31100千克 
推进剂质量 419410千克 
长度 21.18米 
直径 7.4米(含贮箱) 
发动机 6台RD-253环向布置 
推进剂 偏二甲肼/四氧化二氮 
单台推力(海平面) 1474千牛 
单台推力(真空) 1635千牛 
总推力(海平面) 8847千牛 
总推力(真空) 10470千牛 
工作时间 124秒 
比冲(海平面) 267秒 
比冲(真空) 316秒 
  第二级 
   名称 质子K-2 
质量 167828千克 
不含推进剂质量 11715千克 
推进剂质量 156113千克 
长度 14米 
直径 4.1米 
发动机 4台RD-0210 
推进剂 偏二甲肼/四氧化二氮 
单台推力 608千牛(真空) 
总推力 2399千牛(真空) 
工作时间 206秒 
比冲 327秒(真空) 
  第三级 
   名称 质子K-3 
质量 50747千克 
不含推进剂质量 4185千克 
推进剂质量 46562千克 
长度 4.11米 
直径 4.1米 
发动机 1台RD-0212 
推进剂 偏二甲肼/四氧化二氮 
单台推力 630千牛(真空) 
总推力 630千牛(真空) 
工作时间 238秒 
比冲 325秒(真空) 
  第四级 
   名称 质子11S86(DM组级上面级) 
质量 17190千克 
不含推进剂质量 2140千克 
推进剂质量 15050千克 
长度 6.28米 
直径 3.7米 
发动机 1台RD-58M 
推进剂 煤油/液氧 
单台推力 84千牛 
总推力 84千牛 
工作时间 610秒 
比冲 352秒(真空) 
  运载能力 
   近地轨道 5000千克 
地球同步转移轨道 4700~4930千克 
地球同步轨道 1880千克 

质子-M运载火箭

  质子-M运载火箭(俄语:Протон-М,或称为质子-M/和风-M)俄罗斯质子号运载火箭家族中的最新型号。 
  质子-M与以前的质子号火箭相比作了许多改进。它使用了更先进的和风-M上面级,这种新上面级在1999年首次进行了飞行,当时前三级使用的是原有的质子-K运载火箭箭体;这样组成的火箭被称为“质子-K/和风-M”或“质子-KM”。质子-KM可能只是代用品,因为不久就对火箭的前几级进行了改进,使用了与以前完全不同的箭体结构(可能主要是减轻了前三级的质量)。总共只有70%的技术是从以前的质子号中继承的。换用新箭体的火箭在2001年首次发射,将一颗银幕-M通信卫星送入轨道。这种火箭是目前俄罗斯从事国际商业发射服务的主力。 
  2007年俄罗斯又发展出了“质子-M增强型”火箭。 

  质子-M 
   所属国家/组织 俄罗斯 
研制单位 礼炮设计局 
生产单位 赫鲁尼切夫航天中心 
首飞 2001年 
发射场 拜科努尔(4个发射台,81号和200号发射阵地各两个) 
起飞推力 9500千牛(海平面) 
 外形和质量参数 
   全长 55米 
芯级最大直径(不含贮箱) 4.1米 
芯级最大直径(含贮箱) 7.4米 
整流罩直径 4.35米 
起飞质量 712800千克 
 第一级~第三级(见质子-K运载火箭) 
  第四级 
   名称 质子KM4(和风-M上面级) 
质量 22170千克 
不含推进剂质量 2370千克 
推进剂质量 19800千克 
长度 2.61米 
直径 4.1米 
发动机 1台14D30 
推进剂 偏二甲肼/四氧化二氮 
单台推力 19.6千牛(真空) 
总推力 19.6千牛(真空) 
工作时间 3000秒(可多次点火) 
比冲 326秒 
 运载能力 
   近地轨道 24000千克 
地球同步转移轨道 7500千克 
地球同步轨道 3500~5200千克

3. 质子号运载火箭的发展过程

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。在质子-K上再加入一个上面级,就形成了UR500K-L1运载火箭,即四级状态的质子号火箭(美国国防部:SL-12,谢尔顿命名法:D-1-e)。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。另外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。

质子号运载火箭的发展过程

4. 质子-M火箭的介绍

质子-M运载火箭(俄语:Протон-М,或称为质子-M/和风-M)是俄罗斯质子号运载火箭家族中的最新型号。质子号从20世纪60年代中期以来一直是苏联-俄罗斯发射大型航天器的主要运载工具。在冷战结束后,由于能源号火箭的被弃用,质子号实际成为俄运载能力最强的火箭。2013年7月2日,俄罗斯一运载三颗“格洛纳斯-M”导航卫星的质子-M运载火箭在发射升空后一分钟内开始坠落并爆炸,事故原因是关键的角速度传感器被颠倒安装。2013年9月30日,载有欧洲通信卫星“阿斯特拉-2E”的俄罗斯“质子-M”运载火箭从拜科努尔航天发射场(4个发射台,81号和200号发射阵地各2个)成功发射。2014年5月16日凌晨,俄罗斯一携带“快车-AM4R”卫星的“质子-M”号运载火箭从拜科努尔航天发射场发射升空,其第三级发动机出现故障,最终导致“质子-M”号运载火箭在大气层中爆炸。

5. 质子号运载火箭的发射记录

次数日期型号代号发射台酬载卫星轨道结果备注11965年7月16日 11:16质子号运载火箭8K82107207-01白寇奴尔太空发射场81/23成功质子-1卫星(N-4卫星#2)低地轨道粒子研究,质子号运载火箭8K82首次发射。21965年11月2日 12:28质子号运载火箭8K82UR500-209白寇奴尔太空发射场 81/23成功质子-2卫星(N-4卫星#2)低地轨道粒子研究。31966年3月24日 21:00质子号运载火箭8K82UR500-211白寇奴尔太空发射场 81/23失败质子-3卫星(N-4卫星#3)低地轨道粒子研究,第二节并未点燃,未到达预定轨道。41966年7月6日 12:57质子号运载火箭8K82UR500-212白寇奴尔太空发射场 81/23成功质子-4卫星(N-4卫星#4)低地轨道粒子研究,最后一次质子号运载火箭8K82发射。51967年3月10日 11:30质子-K运载火箭8K82K/11S824UR500-212白寇奴尔太空发射场 81/23成功宇宙146卫星(联合号7K-L1卫星#2P)高椭圆轨道太空船测试,质子号运载火箭8K82K首次发射。首次使用上面节。61967年4月8日 09:00质子-K/D组级运载火箭8K82K/11S824228-01白寇奴尔太空发射场 81/23失败宇宙斯菊154卫星(联合号7K-L1卫星#2P)高椭圆轨道、低地轨道(最后到达)太空船测试,因为电机组件损毁,导致第四节未能分离。71967年9月27日 22:11质子-K/D组级运载火箭 8K82K/11S824229-01白寇奴尔太空发射场 81/23失败联合号7K-L1卫星#4L)高椭圆轨道太空船测试,第一节发动机失败,未能到达轨道。81967年11月22日 19:07质子-K/D组级运载火箭 8K82K/11S824230-01白寇奴尔太空发射场 81/24失败联合号7K-L1卫星#5L)高椭圆轨道太空船测试,第一次从白寇奴尔太空发射场 81/24发射台发射;第二节发动机失败,未能到达轨道。91968年3月2日 22:11质子-K/D组级运载火箭 8K82K/11S824231-01白寇奴尔太空发射场 81/23成功联合号7K-L1卫星#6L)高椭圆轨道太空船测试,太空船最后失败。101968年4月22日 23:01质子-K/D组级运载火箭 8K82K/11S824232-01白寇奴尔太空发射场 81/24失败联合号7K-L1卫星#7L)高椭圆轨道太空船测试,第二节发动机提早停止。111968年9月14日 21:42质子-K/D组级运载火箭 8K82K/11S824234-01白寇奴尔太空发射场 81/23成功联合号7K-L1卫星#9L)高椭圆轨道121968年11月10日 19:11质子-K/D组级运载火箭 8K82K/11S824235-01白寇奴尔太空发射场 81/23成功联合号7K-L1卫星#12L)高椭圆轨道太空船测试,太空船最后失败。131968年11月16日 11:40质子-K/D组级运载火箭 8K82K/11S824236-01白寇奴尔太空发射场 81/24成功质子-4卫星((N-6卫星#1))低地轨道宇宙射线研究,首次质子-K运载火箭无上面节。141969年1月20日 04:14质子-K/D组级运载火箭 8K82K/11S824237-01白寇奴尔太空发射场 81/23失败联合号7K-L1卫星#13L)高椭圆轨道太空船测试,第二节发动机失效,首次使用逃脱系统。151969年2月19日 06:48质子-K/D组级运载火箭 8K82K/11S824239-01白寇奴尔太空发射场 81/24失败Luna E-8 #201 (月球步行者)高椭圆轨道月球登陆,第一节发动机失效。161969年3月27日 10:40质子-K/D组级运载火箭 8K82K/11S824240-01白寇奴尔太空发射场 81/23失败Mars 1969A (Mars-2M #521)高椭圆轨道火星轨道环绕,第三节发动机失效。171969年4月2日 10:33质子-K/D组级运载火箭 8K82K/11S824233-01白寇奴尔太空发射场 81/24失败Mars 1969B (Mars-2M #522)高椭圆轨道火星轨道环绕,第一节发动机失效。181969年6月14日 04:00质子-K/D组级运载火箭 8K82K/11S824238-01白寇奴尔太空发射场 81/24失败Luna E-8-5 #402 (月球步行者)高椭圆轨道月球样本采集,上面节发动机未点燃。191969年7月13日 02:54质子-K/D组级运载火箭 8K82K/11S824242-01白寇奴尔太空发射场 81/24成功Luna E-8-5 #401 (月球步行者)高椭圆轨道月球样本采集,太空船发射后不久失效。201969年8月7日 23:48质子-K/D组级运载火箭 8K82K/11S824243-01白寇奴尔太空发射场 81/23成功联合号7K-L1卫星#11)高椭圆轨道太空船测试。211969年9月23日 14:07质子-K/D组级运载火箭 8K82K/11S824244-01白寇奴尔太空发射场 81/24失败宇宙300号卫星Luna E-8-5 #403 (月球步行者)高椭圆轨道、低地轨道(最后到达)月球样本采集,上面节的氧化剂外漏。221969年10月22日 14:09质子-K/D组级运载火箭 8K82K/11S824241-01白寇奴尔太空发射场 81/24失败宇宙305号卫星Luna E-8-5 #404 (月球步行者)高椭圆轨道、低地轨道(最后到达)月球样本采集,上面节控设施无作用。231969年11月28日 09:00质子-K/D组级运载火箭 8K82K/11S824245-01白寇奴尔太空发射场 81/23失败联合号7K-L1E卫星#1中地球轨道测试Block D上面节飞行,第一节发动机即失败。241970年2月6日 04:16质子-K/D组级运载火箭 8K82K/11S824247-01白寇奴尔太空发射场 81/23失败Luna E-8-5 #405 (月球步行者)高椭圆轨道月球样本采集,未到达轨道。251970年8月18日 03:45质子-K运载火箭 8K82K/11S824246-01白寇奴尔太空发射场 81/23成功82-EV亚轨道飞行测试发射,测试高失败的质子号运载火箭。261970年9月12日 13:35质子-K/D组级运载火箭 8K82K/11S824248-01白寇奴尔太空发射场 81/23成功月球16号Luna E-8-5 #406 (月球步行者)高椭圆轨道月球样本采集。271970年10月20日 19:55质子-K/D组级运载火箭 8K82K/11S824250-01白寇奴尔太空发射场 81/23成功ZOND-8联合号7K-L1E卫星#14高椭圆轨道太空船测试。281970年11月10日 14:44质子-K/D组级运载火箭 8K82K/11S824251-01白寇奴尔太空发射场 81/23成功月球17号Luna E-8 #203 (月球步行者)高椭圆轨道测试月球车1号。291970年12月2日 17:00质子-K/D组级运载火箭 8K82K/11S824252-01白寇奴尔太空发射场 81/23成功宇宙382号卫星联合号7K-L1E卫星#2K中地球轨道测试发射,测试Block D上面节。301971年4月19日 01:40质子-K运载火箭 8K82K/11S824254-01白寇奴尔太空发射场 81/24成功礼炮1号低地球轨道太空站311971年5月10日 16:58质子-K/D组级运载火箭 8K82K/11S824253-01白寇奴尔太空发射场 81/23失败宇宙419号卫星 (火星-3MS #170)高椭圆轨道  低地球轨道(最后到达)火星轨道,上面节未点燃,时间计算设计失当。321971年5月19日 16:22质子-K/D组级运载火箭 8K82K/11S824255-01白寇奴尔太空发射场 81/24成功火星2号(火星-4M #171)高椭圆轨道火星轨道。331971年5月28日 15:26质子-K/D组级运载火箭 8K82K/11S824249-01白寇奴尔太空发射场 81/23成功火星3号(火星-4M #172)高椭圆轨道)火星轨道。341971年9月2日 13:40质子-K/D组级运载火箭 8K82K/11S824256-01白寇奴尔太空发射场 81/24成功月球18号Luna E-8-5 #207 (月球步行者)高椭圆轨道月球样本采级,发射不久后酬载物失败。

质子号运载火箭的发射记录

6. 质子火箭的介绍

“质子”号系列运载火箭从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。由于N1探月火箭的研制失败和对“能源号”运载火箭的弃用,“质子号”火箭实际上成为俄罗斯现在拥有的发射能力最强的运载火箭。“质子号”系列运载火箭分为二级型、三级型和四级型3种型号,分别为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)。后来又对“质子号”进行了改进就变成了“质子M”(包括“质子KM”),二、三、四级型火箭,均在服役

7. 质子-M火箭的研发改进

 质子-M与以前的质子号火箭相比作了许多改进。它使用了更先进的和风-M上面级,这种新上面级在1999年首次进行了飞行,当时前三级使用的是原有的质子-K箭体;这样组成的火箭被称为“质子-K/和风-M”或“质子-KM”。质子-KM可能只是代用品,因为不久就对火箭的前几级进行了改进,使用了与以前完全不同的箭体结构(可能主要是减轻了前三级的质量)。总共只有70%的技术是从以前的质子号中继承的。换用新箭体的火箭在2001年首次发射,将一颗银幕-M通信卫星送入轨道。这种火箭是于2008年俄罗斯从事国际商业发射服务的主力。 2007年俄罗斯又发展出了“质子-M增强型”火箭。

质子-M火箭的研发改进

8. 苏联质子号火箭历年的发射情况

 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。 
  在质子-K上再加入一个上面级,就形成了UR500K-L1运载火箭,即四级状态的质子号火箭(美国国防部:SL-12,谢尔顿命名法:D-1-e)。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。 
  另外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。
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