16 июля 1965 г. с космодрома Байконур был выполнен первый пуск двухступенчатой ракеты-носителя УР-500, которая успешно вывела на орбиту научный аппарат «Протон-1» массой 12,2 тонны. Впоследствии название «Протон» закрепилось и за ракетой УР-500. На тот момент это была самая тяжелая ракета в мире стартовой массой 500 тонн.
Весной 1961 года Опытно-конструкторское бюро №52 (ОКБ-52) генерального конструктора В.Н. Челомея начало инициативную разработку изделия, которое могло бы использоваться в качестве межконтинентальной баллистической ракеты тяжёлого класса, глобальной ракеты или мощного космического носителя. УР-500 должна была доставлять к цели термоядерный заряд чудовищной мощности - до 100 Мт, а также выводить на околоземные орбиты разнообразные космические аппараты, включая пилотируемые военные ракетопланы.
Ракета-носитель УР-100 с научной станцией «Протон-1» на стартовой позиции
Фото с сайта: https://historyrussia.org/sobytiya/16-iyulya-1965-goda-sostoyalsya-pervyj-pusk-rakety-nositelya-proton.html
24 апреля 1962 года партия и правительство приняли постановление о разработке, и 17 января 1963 года заказчик - Министерство обороны СССР - утвердил тактико-технические требования на изделие. Лётно-конструкторские испытания намечалось начать в 1965 году.
Предполагалось изготовление ракеты на Машиностроительном заводе имени М.В. Хруничева в Москве и поблочная перевозка её на космодром Байконур железнодорожным транспортом с проведением минимального объёма сборочных работ на техническом и стартовом комплексах. Для транспортировки изделия планировали спроектировать специальные железнодорожные платформы, исключающие повреждение блоков в дороге.
В качестве топлива выбрали высококипящие компоненты: азотный тетроксид (окислитель) и несимметричный диметилгидразин (горючее) - их можно было хранить в широком диапазоне наружных температур при нормальном давлении; при смешивании они самовоспламенялись, что позволяло значительно упростить схему двигательной установки. Габарит железнодорожного груза, позволяющий производить транспортировку с учетом имеющихся тоннелей, мостов и поворотов, определил выбор максимальной длины и диаметра блоков ракеты. Исходя из этих вводных с учетом предполагаемого забрасываемого груза и определялись характеристики ступеней и изделия в целом.
На начальной стадии прорабатывались несколько вариантов компоновки, значительно отличающихся друг от друга. В итоге в январе 1962 года была выбрана пакетная схема блоков первой ступени. Основным силовым элементом, воспринимающим нагрузки от массы топлива, тяги двигателей, веса верхних ступеней и забрасываемого груза стал центральный бак окислителя диаметром 4100 мм, вокруг которого симметрично крепились шесть навесных баков горючего с маршевыми ракетными двигателями в нижней части.
Для оптимизации массовых характеристик ракеты была принята тандемная схема расположения с последовательной работой ступеней и «горячим» разделением: механические связи рвутся в тот момент, когда двигатели нижней ступени заканчивают работу (их тяга спадает), а двигатели верхней ступени, наоборот, «выходят на режим» (их тяга растет). Струи газов, истекающие из двигателей верхней ступени, давят на верхнюю часть нижней ступени, расталкивая части и не допуская их соударения. Подобный способ упрощал проблему запуска мощных двигателей в полёте - во второй половине 1950-х эта задача ещё казалась трудноразрешимой, но в первой половине 1960-х разработчики уже знали несколько способов ее решения.
В проекте УР-500 воплощалось множество новшеств, от фрезерованных «вафельных» баков и двигателей замкнутой схемы до прокладки по борту ракеты всех необходимых заправочных, пневмогидравлических и электрических коммуникаций, которые стыковались с пусковым устройством стартового комплекса через торец нижнего отсека первой ступени (это решение позволило отказаться от кабель-мачты и обеспечивало надёжный сход изделия с пускового устройства).
Схема ракеты УР-500
Фото с сайта https://cdn.3dnews.ru/assets/external/illustrations/2017/06/06/953503/UR-500_150330_02.jpg
Одновременно с разработкой ракеты проектировались и отрабатывались комплектующие агрегаты и системы на смежных предприятиях.
Химкинское Конструкторское бюро энергетического машиностроения генерального конструктора В.П. Глушко (ныне - НПО «Энергомаш») создавало для первой ступени двигатели тягой свыше 150 тс. Воронежское Конструкторское бюро химической автоматики (КБХА) главного конструктора С.А. Косберга делало для верхних ступеней двигатели тягой по 60 тс. Все они имели турбонасосную систему подачи топлива и выполнялись по схеме с дожиганием окислительного газа в основной камере при высоком давлении.
Научно-исследовательский институт автоматики и приборостроения (генеральный конструктор Н.А. Пилюгин) и ОКБ завода «Коммунар» (главный конструктор Л.Л. Балашов) проектировали систему управления и электроавтоматику. Для обеспечения высокой надёжности системы выполнялись по схеме с дублированием и троированием гиростабилизированных платформ, программных и счётно-решающих устройств с выходом на дублированные цепи исполнительных органов.
Эскизный проект УР-500 в двухступенчатом варианте был готов в 1963 году, а проектирование в целом завершилось к концу 1964 года. В сентябре 1964 года полноразмерный макет ракеты вместе с масштабной моделью пусковой установки осматривал на Байконуре глава государства - первый секретарь ЦК КПСС, председатель Совета Министров СССР Н. С. Хрущёв.
После октября 1964 года проект УР-500 пересмотрели и разработку огромной МБР прекратили. В работе остался только космический носитель, способный при определённых условиях служить глобальной ракетой.
С 10 марта 1967 года начались лётные испытания «Протона» в основной трехступенчатой комплектации с индексом «К». Первой задачей пусков «Протона-К» была отработка на орбите комплекса для облёта Луны. За свою лётную историю «Протон-К» доставил на орбиту все станции серии «Салют», автоматические орбитальные станции «Алмаз», модули станции «Мир», модули Международной космической станции «Заря» и «Звезда», а также тяжелые космические аппараты связи. Космическими аппаратами, запущенными «Протоном-К», осуществлен целый спектр программ народно-хозяйственного, научного и оборонного значения.
С апреля 2012 года для космических запусков используется модернизированная ракета «Протон-М» с новой системой управления, более высоким уровнем эксплуатационных и экологических характеристик.
Тяжелая ракета-носитель «Протон-М»
Фото с сайта: https://naked-science.ru/wp-content/uploads/2021/07/nauka_protonm-scaled.jpg
Благодаря уникальным тактико-техническим характеристикам, высоким показателям надежности и рентабельности, «Протон» стал первой российской ракетой, вышедшей на мировой рынок пусковых услуг.
Список источников:
1. Энциклопедия РВСН. Изд. 2-е, испр. и доп. / Под общ. Ред. Н.Е. Соловцова. - Белгород, 2014.
2. https://3dnews.ru/953503/zamikaya-krug-ot-pyatisotki-do-protonasrednegohttps://www.energia.ru/ru/history/systems/rockets/r1.html.
3. https://www.roscosmos.ru/31880/
4. https://historyrussia.org/sobytiya/16-iyulya-1965-goda-sostoyalsya-pervyj-pusk-rakety-nositelya-proton.html
Советник РАРАН
Миргородский Д.С.
