17 января «Роскосмос» объявил о том, что в 2022 году Центр имени Хруничева планирует произвести последние четыре «Протона». Ракета-носитель тяжелого класса, которая 55 лет выводила на орбиту космические аппараты, уходит в историю. Ей на смену придет «Ангара-А5», которая экологичнее и может взлетать не с территории Казахстана. В этой статье вспоминаем историю «Протона» и объясняем, как ракете удается оставаться на службе больше полувека.
Изделие двойного назначения
Никита Хрущев был большим поклонником больших бомб и больших ракет. Второе логично вытекало из первого, поскольку очень большие бомбы не помещались в бомбардировщики. Например, самое мощное взрывное устройство в истории человечества — «Кузькина мать», или «Царь-бомба» — оказалась слишком велика даже для модифицированного специально для нее Ту-95 (который так и остался в единственном экземпляре).
Поэтому перед конструкторами была поставлена задача создать межконтинентальную баллистическую ракету, которая способна нести бомбы мощностью до 150 мегатонн. Ну и заодно выводить в космос всякие полезные штуки как военного, так и гражданского назначения.
В работу над госзаказом включились все существовавшие тогда конструкторские бюро. Бюро пионера космонавтики Сергея Королева показало проект Н-1 — ракету сверхтяжелого класса, которую предполагалось использовать для советской лунной программы, а впоследствии и для миссий на Венеру и Марс. Аналогичный проект — ракеты Р-46 и Р-56 — предложило бюро Михаила Янгеля. А вот группа конструкторов под руководством Владимира Челомея предложила целое семейство ракет УР («универсальная ракета»):
- легкую УР-100;
- среднюю УР-200;
- тяжелую УР-500;
- сверхтяжелую УР-700.
Проект сверхтяжелой ракеты пошел под нож почти сразу. Она была прямым конкурентом королёвской Н-1, а что-либо противопоставить авторитету главного советского конструктора было невозможно. Однако УР-200 и унифицированную с ней УР-500 (которая по первоначальному проекту должна была состоять из четырех соединенных параллельно двухступенчатых УР-200 и третьей ступени, созданной на базе модифицированной второй ступени все той же УР-200) удалось отстоять. В 1961 году было принято решения о начале проектирования УР-200, а в 1962 и УР-500.
Однако в 1964 году разработка будущего «Протона» вновь оказалась под угрозой. В отставку был отправлен главный энтузиаст ракетостроения Никита Хрущев. Разработка ракеты УР-200 была прекращена в пользу Р-9 бюро Королёва. Поскольку УР-500 использовала технологические решения более легкого варианта, она тоже оказалась под угрозой.
В конце концов УР-500 была спасена. Проект был порезан только в той части, которая предполагала модификацию под межконтинентальную баллистическую ракету. УР-500 была утверждена как тяжелый носитель для космических аппаратов.
К, М
Параллельно с разработкой ракеты-носителя шло строительство стартового комплекса на «Байконуре». В 1964 году состоялся первый запуск новой ракеты. Разработка проекта заняла всего три года при том, что в ней участвовали десятки подрядчиков, делавших разные узлы.
В 1965 году, несмотря на технические проблемы (произошла утечка окислителя из трубопровода), УР-500 впервые вывела на орбиту спутник — исследовательский аппарат «Протон-1». Именно по нему ракета и получила свое название, хотя разработчики официально планировали назвать ее «Геркулес».
Первый вариант «Протона» был двухступенчатым, но одновременно с первым пуском началась разработка трехступенчатого варианта «Протон-К» и четырехступенчатого с так называемым блоком Д, разработанным на базе пятой ступени королёвской Н-1. Вовсю разворачивалась лунная гонка, и ракету планировалось использовать для аппаратов, запускаемых на спутник. Была спроектирована двухсекционная модификация «Союза» 7К-Л1 для пилотируемого полета к Луне. «Протон-К» впервые был запущен в 1967 году, однако впоследствии лишь один из 11 запусков 7К-Л1 был признан полностью успешным. Такая же неудача постигла упоминавшуюся Н-1, которая разрабатывалась конструкторским бюро Королёва. А когда «Аполлон-11» совершил успешную посадку, советскую лунную программу вовсе закрыли.
«Протон-К» оставался «проблемным»: за три последующих году успешными оказались только шесть пусков из 21. В итоге пройти государственную приемку удалось только на 61-м запуске в 1977 году. Впоследствии «Протон-К» использовался и в трехступенчатой, и в четырехступенчатой модификациях до 2012 года.
В 2001 году Центр имени Хруничева начал выпуск новой модификации «Протон-М». Ее сделали более экологичной, оснастили цифровой системой управления и разгонным блоком «Бриз-М». Это позволило выводить на орбиту больше полезной нагрузки.
В середине 2010-х Центр имени Хруничева планировал расширить линейку «Протонов», добавив ракеты легкого и среднего класса. Но эти планы остались планами.
Претензии к «Протону»
Статистика надежности «Протонов», на первый взгляд, не впечатляет: 47 запусков из 426 признаны неудачными или частично неудачными. Но здесь нужно иметь в виду, что большая часть аварий пришлась на первые годы. Впоследствии технические недостатки были устранены и «Протон» стал вполне надежным устройством.
Почему же от него решено отказаться?
Первая и, пожалуй, основная причина — токсичность его топлива. Несимметричный диметилгидразин (гептил) — высокотоксичное канцерогенное соединение, которое в больших концентрациях может привести к смерти. Кроме того, он надолго сохраняется в почве. Окислитель — тетраоксид азота — не лучше. Такую пару выбрали за то, что их смесь высокоэнергетична, самовоспламеняется, не требует охлаждения до низких температур (это упрощает конструкцию двигателя и облегчает условия хранения). Однако даже в случае успешного запуска в баках отработанных ступеней остается порядка двух тонн гептила (хотя электронная система управления «Протона-М» позволяет вырабатывать топливо более эффективно). Аварии же загрязняют большие площади и требуют дорогостоящих работ по очистке местности.
Вторая причина — «Протон» может стартовать только с «Байконура», что не устраивает российские власти. Им нужна ракета, которую можно запускать с космодромов, расположенных на территории России.
Планируется, что последние «Протоны» произведут уже в этом году. Однако это не означает моментального прекращения пусков. Эксплуатация «Протонов» по планам продлится до 2025 года, после чего российская космонавтика окончательно перейдет на «Ангару».