プロトン（ロケットファミリー）
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| 関数 | 大型打ち上げロケット |
|---|---|
| メーカー | |
| 原産国 | ソビエト連邦 ·ロシア |
| サイズ | |
| 身長 | 53メートル（174フィート） |
| 直径 | 7.4メートル（24フィート） |
| 質量 | 693,810 kg (1,529,590 ポンド)、3段 |
| ステージ |
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| 容量 | |
| LEOへのペイロード | |
| 質量 | 23,700 kg (52,200 ポンド) [ 1 ] |
| GTOへのペイロード | |
| 質量 | 6,300 kg (13,900 ポンド) [ 1 ] |
| 発売履歴 | |
| 状態 | アクティブ |
| 発射場 | バイコヌール、LC-200、LC-81 |
| 総打ち上げ数 | 430
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| 成功 | 382
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| 失敗 | 44
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| 部分的な失敗 | 4
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| 初飛行 | プロトン： 1965年7月16日プロトンK： 1967年3月10日プロトンM： 2001年4月7日 |
| 最終便 | プロトン： 1966年7月6日プロトンK： 2012年3月30日プロトンM： 2023年3月12日 |
| 乗客または貨物を運ぶ | |
| 第一段階 | |
| 搭載 | RD-275 ×6個 |
| 最大推力 | 10,470 kN (2,350,000 lb f ) |
| 燃焼時間 | 126秒 |
| 推進剤 | N 2 O 4 / UDMH |
| 第二段階 | |
| 搭載 | RD-0210 × 3 & RD-0211 × 1 |
| 最大推力 | 2,399 kN (539,000 lb f ) [ 2 ] |
| 比推力 | 327秒（3.21 km/s） |
| 燃焼時間 | 208秒 |
| 推進剤 | N 2 O 4 / UDMH |
| 第三段階 | |
| 搭載 | RD-0212 × 1個 |
| 最大推力 | 630 kN (140,000 lb f ) |
| 比推力 | 325秒（3.19 km/s） |
| 燃焼時間 | 238秒 |
| 推進剤 | N 2 O 4 / UDMH |
| 第4段階 – Blok-D/DM | |
| 搭載 | RD-58M × 1 |
| 最大推力 | 83.4 kN (18,700 lb f ) |
| 比推力 | 349秒（3.42 km/s） |
| 燃焼時間 | 770秒 |
| 推進剤 | LOX / RP-1 |
プロトン（ロシア語：Протон、正式名称：UR-500）は、商業およびロシア政府の宇宙打ち上げに使用される使い捨ての打ち上げシステムです。最初のプロトンロケットは1965年に打ち上げられました。この打ち上げシステムの最新バージョンは2025年の時点でも使用されており、宇宙飛行の歴史上最も成功した大型ブースターの1つとなっています。すべてのプロトンの部品は、モスクワのフルニチェフ国立研究生産宇宙センター工場とヴォロネジの化学自動設計局[ 3 ]で製造され、バイコヌール宇宙基地に輸送され、サイト91で組み立てられて打ち上げ機となります。[ 4 ]ペイロードの統合後、ロケットはレールで水平に発射台に運ばれ、打ち上げのために垂直位置に上げられます。[ 5 ] [ 6 ]
多くのソ連のロケットと同様に、繰り返し打ち上げられるペイロードの名称は、打ち上げ機自体に関連付けられるようになりました。「プロトン」という名称は、同名の科学衛星シリーズに由来しており、これらは同ロケットの最初のペイロードの一つでした。冷戦中、西側諸国の諜報機関はD-1 / D-1e、またはSL-12 / SL-13と呼んでいました。
低軌道への打ち上げ能力は約22.8トン（50,000ポンド）である。[ 7 ]静止軌道への移送能力は約6.3トン（14,000ポンド）である。[ 8 ]商業打ち上げは国際打ち上げサービス（ILS）によって販売されている。[ 9 ]
2013年、このロケットは2030年までに退役する予定でした。[ 10 ] 2018年6月現在、新型アンガラロケットの稼働開始に伴い、プロトンロケットの生産は停止しています。プロトンロケットの新たな打ち上げサービス契約は締結されない見込みです。[ 11 ]
歴史
プロトン[ 12 ]は「超重量ICBM 」として誕生した。100メガトン（あるいはそれ以上）の熱核兵器を13,000kmの距離から打ち上げるように設計された。ICBMとしては大きすぎるサイズだったため、実際にそのような用途で使われることはなかった。最終的には宇宙打ち上げ用ロケットとして使用された。これはウラジミール・チェロメイ設計局の発明で、セルゲイ・コロリョフのN1ロケットの対抗馬として開発された。N1ロケットの目的は2人乗りのゾンド宇宙船を月周回させることだった。コロリョフはプロトンとチェロメイの他の設計が有毒な燃料を使用していることを公然と非難した。
第一段の独特な外観は、部品を鉄道輸送する必要があったことに起因している。中央の酸化剤タンクは、軌道の積載限界の最大幅に設定されている。その周囲にある6つのタンクは燃料を運搬し、エンジンの取り付け点として機能する。ストラップオン式ブースターに似ているものの、中央の酸化剤タンクから分離するようには設計されていない。第一段と第二段は格子構造で接続されている。第二段エンジンは第一段が分離する直前に点火し、格子構造によって排気ガスが排出される。[ 13 ]これは「ホットステージング」と呼ばれ、第二段に アレージモーターを設置する必要がない。
急いで行われた開発プログラムにより、1965年から1972年の間に何十もの失敗が発生しました。プロトンは1977年まで州試験を完了しませんでしたが、その時点で信頼性は90%以上であると判断されました。
プロトンの設計は1986年まで秘密にされており、一般公開されたのは上段の部分のみで、完成した機体が初めて外部に公開されたのはミールの打ち上げがテレビで放映された時であった。
プロトンの誘導・航法・制御システムの量産は1964年に「コミュナード」産業協会（ウクライナ、ハリコフ）によって開始された。[ 14 ]
プロトンは、アメリカ合衆国がアポロ8号ミッションを実施する前に、ソ連の無人月周回飛行を打ち上げ、ソ連初の有人月周回宇宙飛行を打ち上げる予定でした。プロトンは、サリュート宇宙ステーション、ミールコアモジュールと拡張モジュール、そして国際宇宙ステーション（ISS）のザーリャモジュールとズヴェズダモジュールを打ち上げました。
プロトンは商業衛星の打ち上げも行っており、そのほとんどはインターナショナル・ローンチ・サービス（ILS）によって管理されている。ILSプロトンの最初の打ち上げは1996年4月9日、 SESアストラ1F通信衛星の打ち上げであった。[ 15 ]
1994年から2010年半ばにかけてプロトンの収益は43億ドルで、2011年までに60億ドルに成長すると予測されていました。[ 16 ]
2017年1月、プロトンは製造元のヴォロネジ機械工場がエンジンの耐熱合金を安価な金属に置き換えたため、一時的に運航停止となった。[ 17 ] [ 18 ]
2018年6月、国営企業ロスコスモスは、新型アンガラロケットの稼働開始に伴い、プロトンロケットの生産を停止すると発表した。プロトンロケットの新たな打ち上げサービス契約は締結されない見込みである。[ 11 ]
プロトンは2019年10月9日に最後の商業ミッションを飛行し、ユーテルサット5ウェストBとミッション延長車両-1を静止軌道に乗せた。[ 19 ]ロスコスモスと他のロシア政府のミッションの多くはプロトンの打ち上げ予定表に載っている。
プロトンK
プロトンKの燃料は、非常に毒性の高い非対称ジメチルヒドラジンと四酸化窒素である。[ 20 ]これらは接触すると発火する極低温燃料であるため、点火システムを必要とせず、常温で保管できる。そのため、低温に耐える部品が不要となり、ロケットを無期限に発射台に留めることができる（同様の機能を持つ他の打ち上げ機には、米国のタイタンII GLV、タイタンIII、タイタンIV、中国の長征2号と長征4号、ソ連/ウクライナのツィクロンロケット、ソ連/ロシアのコスモス3号とコスモス3M号、欧州のアリアネ1号からアリアネ4号などがある）。対照的に、極低温燃料は蒸発するため定期的な補充が必要である。
第4段には、ミッションに応じて複数のバリエーションがあります。最もシンプルなブロックDは、惑星間ミッションに使用されました。ブロックDには誘導モジュールがなく、飛行制御は探査機に依存していました。ブロックDMには3つの異なるバージョン（DM、DM2、DM-2M）があり、これらは地球周回高軌道用でした。ブロックD/DMは、燃料がエンジンの周囲、酸化剤タンクの後ろにあるトロイダルタンクに貯蔵されるという点で独特でした。
1965年から66年にかけてのプロトンの最初のテストでは、ブースターの最初の2段のみが使用され、完全な4段式の機体が初めて飛行したのは1967年でした。ソ連の宇宙ステーション計画が1971年に開始されると、プロトンはブロックDを取り外した状態で飛行を開始し、重量物運搬用のLEOロケットとして使用しました。
プロトンKのペイロードには、ソ連のサリュート宇宙ステーション全基、ミールのモジュールのほぼすべて（アメリカのスペースシャトルで打ち上げられたドッキングモジュールを除く）、そして国際宇宙ステーションのザーリャとズヴェズダモジュールが含まれていた。有人宇宙船TKSの打ち上げが計画されていたが、TKS計画は中止された。ただし、宇宙船の無人飛行は数回行われた。さらに、1970年代のLKS宇宙船の打ち上げも計画されていたが、実現することはなかった。[ 21 ]
プロトンKの最後の打ち上げは2012年3月30日に行われました。
プロトンM
プロトンMの初期バージョンは、静止軌道に3～3.2トン（6,600～7,100ポンド） 、または静止トランスファー軌道に5.5トン（12,000ポンド）の貨物を打ち上げることができました。国際宇宙ステーション（ISS）の軌道である傾斜角51.6度の低軌道には、最大22トン（49,000ポンド）の貨物を投入することができました。
プロトンMの改良点には、構造質量の低減、推力の増大、そして推進剤の有効利用を図るための下段改造が含まれていた。一般的に、ブロクDまたはブロクDM段の代わりに、推進剤を貯蔵可能なブリズM（ロシア語：Бриз、そよ風の意）上段が使用され、複数回の燃料補給や沸騰による酸素の補充の必要性が排除された。プロトンMもブロクDM上段を採用して飛行した。また、外国（通常はウクライナ）の部品サプライヤーへの依存を減らす努力も行われた。ブリズM上段では、ペイロードフェアリングの直径は4.1メートル（13.45フィート）である。[ 22 ]
プロトンロケットとブリズM上段ステージは、モスクワにあるフルニチェフ国立研究開発宇宙センター（フルニチェフ）によって設計・製造されている。同センターは、インターナショナル・ローンチ・サービス（ILS）の過半数株主である。同センターは、プロトン生産におけるすべてのエンジニアリング、組立、試験機能を担っている。ロシアの宇宙企業の最近の統合により、フルニチェフはサプライヤーからメーカーに至るまで、プロトン生産の最大70%を直接監督・管理している。この統合は、フルニチェフがプロトン生産の垂直統合に向けて継続的に取り組んでいる取り組みを直接的に支援するものである。[ 23 ]
フェーズIII
改良型であるフェーズIIIのプロトンM/ブリズMロケットは、2009年2月にロシア連邦のエクスプレスAM-44とエクスプレスMD-1のデュアルミッションで飛行実証され、2010年3月にエコースターXIV衛星とともに最初の商業打ち上げを実施しました。プロトンM/ブリズMフェーズIII構成は、基本設計構成を維持しながら、6150kgのGTO性能を実現し、オリジナルのプロトンMブリズMより1150kg増加しています。
2012年8月6日、ロシア連邦宇宙局は、プロトンMロケットでロシアとインドネシアの通信衛星を軌道に乗せようとしたが、最終段の技術的問題により打ち上げることができなかった。[ 24 ]
2013年7月2日、3基のGLONASS航法衛星を打ち上げたプロトンMロケットは、打ち上げ直後に1960年代の惨事を思い出させるような故障に見舞われた。ブースターはバイコヌールのLC-39付近に墜落し、30年間続いた第一段故障のない記録に終止符が打たれた。その後のプロトンロケットの打ち上げはすべて調査のため中断された。[ 25 ]最終的に、この事故はレートジャイロパッケージが逆さまに設置されていたことが原因であると判明した。パッケージを誤って設置することは困難であったため、フルニチェフ工場の不満を抱えた、あるいは酔っ払った労働者が故意に取り付けたのではないかと広く疑われていた。
2014年5月15日、エクスプレス衛星を搭載したプロトンM/ブリズMロケットの第3段がターボポンプのベアリングの故障により故障し、破片が満州に落下しました。10月21日には、ブリズ段が24秒早く停止したため、別のエクスプレス衛星が使用不能軌道に残されました。
2015年5月16日、MEXSAT通信衛星が第3段の故障により軌道投入に失敗し、2010年以来8度目のプロトンの故障となった。
フェーズIV
フルニチェフは、市場の需要と商用衛星の質量増加傾向に対応するため、フェーズIVの一連の改良開発に着手した。フェーズIVのプロトンブリズM改良は2016年に完了した。フェーズIVのペイロード質量性能は、GTO基準軌道への搭載質量が6320kgに増加し、GSOへの残留デルタVは1500m/sとなっている。[ 26 ]
今後の展開
1992年に新しいアンガラ打ち上げロケットが発表されて以降、大幅なアップグレードは一時的に保留された。最も大規模なアップグレードはKVRB段であった。この極低温段は容量を大幅に増加させるはずだった。エンジンはうまく開発され、段全体としてはハードウェアの段階まで進んでいた。しかし、KVRBはブロックDより明らかに大きいため、ロケットの空力、飛行制御、ソフトウェア、そしておそらくは電子機器も再評価する必要があった。さらに、発射台は既存のプロトンに共通の極低温燃料を単一の供給源から供給することができる。特に上段には、ロケットに沿って走る共通の装填パイプによって燃料が供給される。異なる燃料を使用する段に切り替えるには追加の補助部品が必要であり、極低温に切り替えるには、そのような補助部品で段を定期的に補充する必要がある。
アンガラの大型派生型は、プロトンよりもシンプルで安価になります（アトラスVロケットと同様に、ハイパーゴリック燃料は使用せず、ソユーズロケットと同様にケロロックスロケットを使用します）。また、最初からKVTK段を搭載できるように設計されており、発射台には液体酸素供給が既に備わっており、必要なのは水素供給のみです。
参照
同様の発射システム
- デルタIVヘビー - デルタロケットファミリーの退役した使い捨て打ち上げシステム
- アトラスVヘビー – 使い捨て発射システム
- アリアン5 – 欧州の大型宇宙打ち上げ機（1996年～2023年）
- 長征5号 – 中国の大型ロケット
- アンガラA5 – ロシアの宇宙打ち上げロケットシリーズリダイレクト先の簡単な説明を表示するページ
- ファルコン9 – SpaceXによる部分的に再利用可能な中型打ち上げ機
- H-IIB – 使い捨て型打ち上げシステム
- サターンI – 宇宙計画で使用されたアメリカのロケット
- サターンIB – 1960年代から70年代にかけてアポロ計画で使用されたアメリカのロケット
- 大型打ち上げロケット - 20,000 kgを超えるものを低軌道に打ち上げることができる打ち上げロケット
参考文献
- ^ a bフルニチェフ国立研究開発宇宙センター - プロトンMロケット// russianforces.org
- ^ “Proton 8K82K” . www.friends-partners.org . 2021年11月16日時点のオリジナルよりアーカイブ。2021年11月16日閲覧。
- ^АО「Конструкторское Бюро Химавтоматики」[JSC「化学自動化設計局」（フルニチェフ国立研究生産宇宙センターホームページ） ]。
- ^ 「バイコヌール宇宙基地サイト92」russianspaceweb.com . 2022年9月26日閲覧。
- ^ 「プロトンミッションプランナーズガイド」。国際打ち上げサービス。
- ^ 「バイコヌール宇宙基地39番発射台における陽子の垂直化」 flickr、2005年9月5日。
- ^Служебный модуль «Звезда»[「ズヴェズダ」サービスモジュール] フルニチェフ国立研究生産宇宙センター。 2011年4月16日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^クラーク、スティーブン（2016年6月9日）「アップグレードされたプロトンブースターがインテルサットの衛星群に衛星を追加」 Spaceflightnow.com。
- ^ 「商業打ち上げの歴史」インターナショナル・ローンチ・サービス。
- ^ 「2010年代のロシアのロケット開発」アナトリー・ザク。
- ^ a b Berger, Eric (2018年6月25日). 「アポロ計画より前のロシアのプロトンロケット、ついに飛行停止へ 技術的問題とSpaceXの台頭が要因」 . arsTechica . 2018年6月26日閲覧。
…近年、失敗が相次いでいる。これらの問題に加え、SpaceXのFalcon 9ロケットのような低コストの代替ロケットの急速な台頭により、プロトンの年間打ち上げ回数は8回程度から1～2回にまで減少している。
- ^ 「プロトンヘリテージ」。インターナショナル・ローンチ・サービス。
- ^ロシアのスペースウェブにあるプロトンロケットの第一段
- ^ 「SSIA「コミュナール」の歴史」. 2021年1月27日時点のオリジナルよりアーカイブ。2019年5月5日閲覧。
- ^ 「Proton Launch Archives | International Launch Services」 ilslaunch.com . 2014年9月13日閲覧。
- ^ 「2010年7月15日の記者会見におけるウラジミール・イェ・ネステロフ・フルニチェフ事務局長の声明」 。2019年9月24日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ 「ロシアのプロトンロケット、品質管理の不備で打ち上げ中止」 www.planetary.org 2017年1月26日閲覧。
- ^ 「ロシアのプロトンロケット、エンジンの系統的問題により長期間の地上待機に直面」 spaceflight101.com 2017年1月25日。2019年12月24日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2017年2月24日閲覧。
- ^ 「プロトンが最後の商業ミッションを飛行」russianspaceweb.com。
- ^ 「Commercial Launch Vehicle | ILS Proton Breeze M | International Launch Services」 ilslaunch.com . 2014年9月13日閲覧。
- ^バート・ヘンドリックス;ヴィス、バート (2007)。 「ブランを超えて - チェロミーのLKS」。エネルギー・ブラン: ソ連のスペースシャトル。宇宙探査。スプリンガー・プラクシス。 pp. 431–433。土井: 10.1007/978-0-387-73984-7。ISBN 978-0-387-69848-9。
- ^ 「Proton Breeze M – ILS」www.ilslaunch.com . 2019年11月9日閲覧。
- ^ 「ILSを体験：ミッションを達成しよう」（PDF） 2011年3月4日。2012年1月17日時点のオリジナル（PDF）からのアーカイブ。
- ^ 「世界中のニュース」 latimesblogs.latimes.com、2012年8月7日。 2014年9月13日閲覧。
- ^ 「ロシアのプロトンが3基の航法衛星とともに墜落」ロシア宇宙ウェブ、2013年7月2日。
- ^ 「Commercial Launch Heritage | Proton Rocket | International Launch Services」 ilslaunch.com . 2014年9月13日閲覧。
外部リンク
