بروتون (عائلة الصواريخ)

بروتون ( بالروسية : Протон ، وتعني حرفيًا " بروتون " ، التسمية الرسمية: UR-500 ، GRAU : 8K82 ، Sheldon : D-1 ، DoD : SL-9 / -12/-13 ) ^{[ 3 ]} هي عائلة مركبات إطلاق ثقيلة الوزن، سوفيتية وروسية، تعمل بوقود فرط طاقي . طُوِّرت ضمن برنامج الفضاء السوفيتي ، وكان أول إطلاق لها عام 1965. نفّذت مركبة بروتون-كيه 310 مهمات بين عامي 1967 و2012؛ أما مركبة بروتون-إم المُحدَّثة ، والتي دخلت الخدمة عام 2001، فتُشغِّلها وكالة الفضاء الروسية (روسكوزموس) لنقل حمولات تجارية وحكومية، ومن المقرر أن تستمر في العمل حتى عام 2029.

تُصنّع المكونات في مركز خرونيتشيف الحكومي للأبحاث والإنتاج الفضائي في موسكو ، ومكتب تصميم الأتمتة الكيميائية في فورونيج ، ^{[ 4 ]} ثم تُنقل إلى قاعدة بايكونور الفضائية في كازاخستان، حيث تُجمّع في الموقع 91 لتشكيل مركبة الإطلاق. ^{[ 5 ]} بعد دمج الحمولة، يُنقل الصاروخ أفقيًا إلى منصة الإطلاق بواسطة سكة حديدية، ثم يُرفع إلى وضع رأسي للإطلاق. ^{[ 6 ] [ 7 ]} وكما هو الحال مع العديد من الصواريخ السوفيتية، ارتبطت أسماء الحمولات المتكررة بمركبة الإطلاق نفسها. ويُشتق اسم "بروتون" من سلسلة أقمار صناعية علمية تحمل الاسم نفسه ، والتي كانت من بين أولى حمولات الصاروخ.

تبلغ قدرة الإطلاق إلى مدار أرضي منخفض حوالي 22.8 طنًا (50,000 رطل) . ^{[ 8 ]} وتبلغ قدرة النقل إلى المدار الثابت بالنسبة للأرض حوالي 6.3 طنًا (14,000 رطل) . ^{[ 9 ]} تتولى شركة خدمات الإطلاق الدولية (ILS) تسويق عمليات الإطلاق التجارية . ^{[ 10 ]} خلال سبعينيات وثمانينيات القرن الماضي، أطلق صاروخ بروتون-كيه جميع المركبات الفضائية بين الكواكب التابعة لبرنامج الفضاء السوفيتي ، ضمن مهمتي فينيرا والمريخ ، باستخدام مرحلته الرابعة من طراز بلوك دي . وفي تكوين ثلاثي المراحل، أطلق رحلات برنامج زوند حول القمر ، وجميع محطات الفضاء السبع التابعة لبرنامج ساليوت . كما نظر البرنامج السوفيتي في استخدام بروتون لإطلاق المركبة الفضائية المأهولة تي كيه إس، والطائرة الفضائية إل كيه إس .  

منذ عام 1986، أطلقت صواريخ بروتون ستة من أصل سبعة وحدات من محطة مير الفضائية، أول محطة فضائية معيارية، ومنذ عام 1998، أطلقت وحدات زاريا وزفيزدا وناوكا التابعة للقطاع المداري الروسي لمحطة الفضاء الدولية . كما أطلقت صواريخ بروتون الجيلين الأولين من أقمار غلوناس الصناعية ، بالإضافة إلى العديد من الأقمار الصناعية التجارية؛ وقد حلّق صاروخ بروتون-إم المُطوّر لأول مرة عام 2001 ، ويستخدم عائلة صواريخ بريز للمرحلة الرابعة.

في عام 2013، كان من المقرر إيقاف تشغيل الصاروخ قبل عام 2030. ^{[ 11 ]} ومنذ عام 2018، يقترب بروتون من نهاية خدمته؛ حيث أجرى صاروخ أنغارا A5 الروسي ، الذي حل محله في مهمة الرفع الثقيل، أربع رحلات تجريبية ورحلة تشغيلية واحدة بين عامي 2014 و2025. ومن غير المرجح توقيع أي عقود جديدة لخدمات إطلاق بروتون؛ ^{[ 12 ]} وتتمثل أحدث عمليات الإطلاق المقررة له في إطلاق وحدة الطاقة العلمية 1 إلى محطة الفضاء الدولية وقمر إكسبريس الصناعي ، وكلاهما في عام 2029.

بدأ مشروع بروتون ^{[ 13 ]} كصاروخ باليستي عابر للقارات فائق الثقل . صُمم لإطلاق سلاح نووي حراري بقوة 100 ميغاطن (أو أكبر) لمسافة 13000 كيلومتر. كان حجمه ضخمًا للغاية بالنسبة لصاروخ باليستي عابر للقارات، ولم يُستخدم قط بهذه القدرة. استُخدم لاحقًا كمركبة إطلاق فضائية . كان بروتون فكرة مكتب تصميم فلاديمير تشيلومي ، كمنافس لصاروخ N1 الذي صممه سيرجي كوروليف ، والذي كان يهدف إلى إرسال مركبة زوند الفضائية المأهولة برائدَي طيران حول القمر. عارض كوروليف بروتون وتصاميم تشيلومي الأخرى علنًا لاستخدامها مواد دافعة سامة. 

ينتج المظهر غير المألوف للمرحلة الأولى عن ضرورة نقل المكونات بالسكك الحديدية. يبلغ عرض خزان المؤكسد المركزي أقصى عرض يسمح به عرض مسار السكة. تحمل الخزانات الستة المحيطة به الوقود وتُستخدم كنقاط تثبيت للمحركات. على الرغم من تشابهها مع معززات الدفع الجانبية ، إلا أنها غير مصممة للانفصال عن خزان المؤكسد المركزي. ترتبط المرحلتان الأولى والثانية بهيكل شبكي. يشتعل محرك المرحلة الثانية قبل انفصال المرحلة الأولى بفترة وجيزة، ويسمح الهيكل الشبكي بخروج غازات العادم. ^{[ 14 ]} يُطلق على هذه التقنية اسم "التشغيل السريع للمرحلة الثانية"، وهي تُغني عن الحاجة إلى محركات تفريغ الوقود في المرحلة الثانية.

أدى برنامج تطوير متسرع إلى عشرات الإخفاقات بين عامي 1965 و 1972. لم يكمل بروتون تجاربه الحكومية حتى عام 1977، وعندها تم الحكم عليه بأنه يتمتع بموثوقية أعلى من 90٪.

ظل تصميم بروتون سراً حتى عام 1986، حيث لم يُعرض للجمهور سوى المراحل العليا في مقاطع الأفلام والصور، وكانت المرة الأولى التي عُرضت فيها المركبة الكاملة للعالم الخارجي خلال الإطلاق التلفزيوني لمركبة مير الفضائية .

بدأ الإنتاج الضخم لنظام التوجيه والملاحة والتحكم الخاص ببروتون في عام 1964 من قبل جمعية "كومونارد" الصناعية ( خاركوف، أوكرانيا ). ^{[ 15 ]}

أطلق صاروخ بروتون رحلات الفضاء السوفيتية غير المأهولة حول القمر، وكان من المقرر أن يطلق أولى رحلات الفضاء السوفيتية المأهولة حول القمر ، قبل أن تُطلق الولايات المتحدة مهمة أبولو 8. أطلق بروتون محطات الفضاء ساليوت ، والجزء الأساسي من محطة مير ووحدات التوسعة، ووحدتي زاريا وزفيزدا التابعتين لمحطة الفضاء الدولية .

تُطلق شركة بروتون أيضاً أقماراً صناعية تجارية ، وتُدار معظمها بواسطة شركة خدمات الإطلاق الدولية . وكان أول إطلاق لبروتون بواسطة شركة خدمات الإطلاق الدولية في 9 أبريل 1996 مع إطلاق قمر الاتصالات SES Astra 1F . ^{[ 16 ]}

بين عامي 1994 ومنتصف عام 2010، بلغت إيرادات بروتون 4.3  مليار دولار، وكان من المتوقع أن تنمو إلى 6  مليارات دولار بحلول عام 2011. ^{[ 17 ]}

في يناير 2017، تم إيقاف إنتاج سيارة بروتون مؤقتًا بسبب قيام الشركة المصنعة، مصنع فورونيج الميكانيكي ، باستبدال سبيكة مقاومة للحرارة في المحركات بمعدن أرخص. ^{[ 18 ] [ 19 ]}

في يونيو 2018، أعلنت مؤسسة روسكوزموس الحكومية أن إنتاج صاروخ بروتون سيتوقف مع دخول مركبة الإطلاق الجديدة أنغارا حيز التشغيل. ومن غير المرجح توقيع أي عقود جديدة لخدمات إطلاق بروتون. ^{[ 12 ]}

أطلق صاروخ بروتون آخر مهمة تجارية مجدولة له في 9 أكتوبر 2019، حاملاً القمر الصناعي يوتلسات 5 غرب ب ومركبة تمديد المهمة -1 إلى مدار ثابت بالنسبة للأرض. ^{[ 20 ]} ولا يزال عدد من مهام وكالة الفضاء الروسية روسكوزموس وغيرها من مهام الحكومة الروسية مدرجة في جدول إطلاق بروتون.

يُغذّى صاروخ بروتون كيه بوقود سام للغاية من ثنائي ميثيل هيدرازين غير متماثل ورباعي أكسيد النيتروجين . ^{[ 21 ]} هذه أنواع وقود فائقة الاشتعال تشتعل عند التلامس، مما يُغني عن الحاجة إلى نظام إشعال، ويمكن تخزينها في درجات حرارة محيطة. وهذا يُغني عن الحاجة إلى مكونات تتحمل درجات الحرارة المنخفضة، ويسمح للصاروخ بالبقاء على منصة الإطلاق إلى أجل غير مسمى (تشمل منصات الإطلاق الأخرى التي تتمتع بهذه القدرة صواريخ تيتان 2 جي إل في ، وتيتان 3 ، وتيتان 4 الأمريكية، وصواريخ لونغ مارش 2 ولونغ مارش 4 الصينية ، وصواريخ تسيكلون السوفيتية/الأوكرانية ، وصواريخ كوسموس-3 وكوسموس -3 إم السوفيتية/الروسية ، وصواريخ أريان 1 إلى أريان 4 الأوروبية ). في المقابل، يحتاج الوقود المبرد إلى إعادة تعبئة دورية لأنه يتبخر.

تتضمن المرحلة الرابعة عدة نماذج، بحسب المهمة. أبسطها، بلوك دي ، استُخدم في المهمات بين الكواكب. لم يكن بلوك دي مزودًا بوحدة توجيه، إذ كان يعتمد على المسبار للتحكم في مساره. أما بلوك دي إم، فقد صُممت ثلاثة إصدارات مختلفة (دي إم، دي إم 2، ودي إم 2 إم) للمدارات الأرضية العالية. تميز بلوك دي/دي إم بكون الوقود يُخزن في خزان حلقي الشكل، يحيط بالمحرك ويقع خلف خزان المؤكسد.

استخدمت الاختبارات الأولية لبروتون في عامي 1965-1966 المرحلتين الأوليين فقط من المعزز، وتم إطلاق المركبة الكاملة المكونة من أربع مراحل لأول مرة في عام 1967. عندما بدأ برنامج محطة الفضاء السوفيتية في عام 1971، بدأ إطلاق بروتون مع إزالة Blok D لاستخدامه كقاذفة ثقيلة الوزن في المدار الأرضي المنخفض.

تضمنت حمولات بروتون-ك جميع محطات ساليوت الفضائية السوفيتية ، ومعظم وحدات مير (باستثناء وحدة الالتحام التي أُطلقت على متن مكوك الفضاء الأمريكي )، ووحدتي زاريا وزفيزدا التابعتين لمحطة الفضاء الدولية . وكان من المقرر إطلاق مركبة TKS الفضائية المأهولة قبل إلغاء ذلك البرنامج، على الرغم من تنفيذ عدد قليل من الرحلات الروبوتية للمركبات الفضائية. إضافةً إلى ذلك، كان من المقرر إطلاق طائرة LKS الفضائية التي طُورت في سبعينيات القرن الماضي، والتي لم تُنفذ. ^{[ 22 ]}

كان الإطلاق النهائي لصاروخ بروتون-ك في 30 مارس 2012.

كان بإمكان النسخة الأولية من صاروخ بروتون إم إطلاق حمولة تتراوح بين 3 و3.2 طن (6600-7100 رطل) إلى مدار ثابت بالنسبة للأرض، أو 5.5 طن (12000 رطل) إلى مدار انتقالي ثابت بالنسبة للأرض . كما كان بإمكانه وضع حمولة تصل إلى 22 طنًا (49000 رطل) في مدار أرضي منخفض بزاوية ميل 51.6 درجة، وهو مدار محطة الفضاء الدولية.   

شملت تحسينات صاروخ بروتون إم تعديلات على المرحلة السفلية لتقليل الكتلة الهيكلية، وزيادة قوة الدفع، والاستخدام الأمثل للوقود. يُستخدم عادةً محرك بريز-إم (Briz-M) العلوي القابل للتخزين، والذي يعمل بالوقود، بدلاً من محركي بلوك دي أو بلوك دي إم ، مما يُغني عن الحاجة إلى إمدادات وقود متعددة وإعادة تعبئة الأكسجين بسبب الغليان؛ وقد حلّق صاروخ بروتون إم أيضاً بمحرك بلوك دي إم العلوي. كما بُذلت جهود لتقليل الاعتماد على موردي المكونات الأجانب (عادةً الأوكرانيين). يبلغ قطر غطاء الحمولة مع محرك بريز-إم العلوي 4.1 متر (13.45 قدم). ^{[ 23 ]}  

تُصمَّم وتُصنَّع مركبات إطلاق بروتون والمراحل العليا من طراز بريز-إم بواسطة مركز خرونيتشيف الحكومي للأبحاث والإنتاج الفضائي (خرونيتشيف) في موسكو، وهو المالك الأكبر لشركة خدمات الإطلاق الدولية (ILS). ويضم المركز جميع وظائف الهندسة والتجميع والاختبار لإنتاج بروتون. ومع عملية الدمج الأخيرة لشركات الفضاء الروسية، أصبح لخرونيتشيف إشرافٌ مباشرٌ وسيطرةٌ على ما يصل إلى 70% من إجمالي تصنيع بروتون، بدءًا من الموردين وصولًا إلى المصنّعين. ويدعم هذا الدمج بشكلٍ مباشر جهود خرونيتشيف المستمرة لتحقيق التكامل الرأسي في إنتاج بروتون. ^{[ 24 ]}

تم تعليق عمليات التحديث الهامة مؤقتًا بعد الإعلان (عام ١٩٩٢) عن مركبة الإطلاق الجديدة أنغارا . وكان التحديث الأكبر هو مرحلة KVRB، وهي مرحلة تبريد فائق كان من شأنها زيادة السعة بشكل كبير. وقد تم تطوير المحرك بنجاح، ووصلت المرحلة ككل إلى مرحلة التصنيع. ومع ذلك، نظرًا لأن KVRB أكبر حجمًا بشكل ملحوظ من Block D، كان لا بد من إعادة تقييم ديناميكيات الهواء، ونظام التحكم في الطيران، والبرمجيات، وربما الإلكترونيات الخاصة بالمركبة. إضافةً إلى ذلك، يمكن لمنصة الإطلاق تزويد صواريخ بروتون الحالية بوقود فائق الاشتعال من مصادر موحدة. وتُغذى المراحل العليا، على وجه الخصوص، عبر أنابيب تحميل مشتركة تمتد على طول الصاروخ. ويتطلب التحول إلى مرحلة تستخدم وقودًا مختلفًا إضافة مواد دعم إضافية؛ ويتطلب التحول إلى مواد التبريد الفائق إعادة تعبئة هذه المواد بشكل دوري.

ستكون النسخ الثقيلة من صاروخ أنغارا أبسط وأرخص من صاروخ بروتون (ومثل صاروخ أطلس 5 ، لن تستخدم وقودًا شديد الاشتعال؛ بل ستكون صاروخًا يعمل بالكيرولوكس ، مثل صاروخ سويوز ). كما سيتم تصميمها منذ البداية لاستقبال مرحلة KVTK ، وستكون مزودة مسبقًا بإمدادات من الأكسجين السائل في منصة الإطلاق؛ ولن يُطلب سوى إمداد الهيدروجين.

• قائمة عمليات إطلاق بروتون
• مقارنة بين عائلات صواريخ الإطلاق المدارية
• مقارنة أنظمة الإطلاق المدارية

• أطلقت شركة بروتون صفحة على موقع لينغسات
• ورقة مواصفات صاروخ بروتون
• بروتون إم تظهر لأول مرة مع إطلاق ناجح لسيارة إكران في 7 أبريل 2001
• بروتون 8K82K / بريز-إم . أسترونوتيكس.
• مركبة إطلاق بروتون FAS - مؤرشفة بتاريخ 2 يونيو 2016 في أرشيف الإنترنت
• بروتون ILS
• مواعيد إطلاق بروتون على موقع سات لونش ( مؤرشفة بتاريخ 8 فبراير 2021 في أرشيف الإنترنت)
• الصفصاف – "Bris-M"