Логотип

«Протон» был задуман как мощная универсальная ракета-носитель (РН) для выведения в космос различных нагрузок, в основном, военного назначения (в то время все советские РН имели, в качестве приоритетного, военное назначение).
Проектирование ракеты-прототипа «Протона» началось в эру «небывалого взлета советской ракетной техники». Наряду с ракетами среднего класса, военно-политическое руководство Советского Союза в начале 1960-х годов проявило интерес к тяжелой ракете, способной выводить в космос большие военные грузы, а также нести боеголовку с тротиловым эквивалентом во много десятков мегатонн. В «заделе» на тот момент было несколько проектов.
Конструкторское бюро С.П.Королева предлагало создать огромную «лунную» ракету Н-1. В «активе» этого коллектива были первая советская межконтинентальная баллистическая ракета (МБР) Р-7, на базе которой разработано целое семейство космических РН, в том числе для запуска первого в мире искусственного спутника Земли, первого космонавта и первых станций для полетов к Луне и планетам. Шла отработка МБР Р-9.
Конструкторское бюро М.К.Янгеля предлагало создать две ракеты - тяжелую МБР Р-46 и тяжелую РН Р-56; совокупность их могла обеспечить весь диапазон нужд военного заказчика. Усилиями этого бюро были созданы первые баллистические ракеты (БР), которые стали действительно массовым “рабочим” оружием советских ракетных войск стратегического назначения - Р-12 и Р-14 среднего радиуса действия и МБР Р-16.
Опытное конструкторское бюро №52 (ОКБ-52) под руководством В.Н.Челомея предлагало создать целое семейство ракет - МБР среднего класса УР-200, МБР тяжелого класса УР-500 (которая могла использоваться и как тяжелый космический носитель) и сверхмощную РН УР-700.
(ОКБ-52 было образовано в 1953 г. для разработки крылатых ракет и к концу 1950-х годов успело создать несколько комплексов самонаводящихся крылатых ракет для вооружения Военно-морского Флота)
Для работы над новыми проектами В.Челомею нужно было расширить свои мощности. Это можно было сделать за счет бывших авиационных предприятий, часть из которых предполагалось (согласно, в первую очередь, воззрениям Н.С.Хрущева) перепрофилировать под новую технику. Таким предприятием стало ОКБ-23, которое вошло в состав ОКБ-52 на правах филиала №1 согласно Постановлению Центрального Комитета КПСС и Совета Министров СССР от 3 октября I960 г.
До слияния с конструкторским бюро В.Челомея оно являлось мощным самостоятельным авиационным предприятием, которым руководил известный советский авиаконструктор Владимир Михайлович Мясищев. В его состав входило собственно ОКБ-23, которое имело опыт создания тяжелых современных самолетов-бомбардировщиков. а также машиностроительный завод имени М.В.Хруничева, освоивший производство тяжелой авиационной техники. И завод , и конструкторское бюро отличались высоким уровнем культуры производства и большим опытом работы. Этим обуславливалось быстрое и “качественное” освоение ракетной техники новым филиалом фирмы В.Челомея.
В.Н.Челомей «сумел подать» космические проекты своего ОКБ и «получил добро» на разработку УР-200 и УР-500. Энергично развивая работы по УР-500, он быстрее и лучше всех справился с поставленной задачей: обеспечить СССР надежным тяжелым космическим носителем.
В качестве первой новой разработки, в соответствии с Постановлениями ЦК КПСС и СМ СССР от 16 марта и 1 августа 1961 г., ОКБ-52 спроектировало стратегическую баллистическую ракету УР-200 (8К81). По проекту эта ракета должна была стать первым в Советском Союзе универсальным носителем ряда сменных полезных грузов (ПГ) и обеспечить стрельбу баллистическими головными частями на дальность свыше 12000 км, а также вывод на орбиту спутников-истребителей противокосмической обороны ИС, спутников морской глобальной разведки УС и запуск боевой части для атаки объектов противника с орбиты. Особенностью последней системы являлся вход в атмосферу с небольшим аэродинамическим качеством, обеспечивающим маневр в вертикальной и горизонтальной плоскостях в зонах противовоздушной и противокосмической обороны противника, что делало эту боевую часть практически неуязвимой.
Эскизный проект ракеты был выпущен в июле 1962 г. По своим тактико-техническим характеристикам УР-200 примерно соответствовала ракетам Р-9 конструкции С.Королева и Р-16 конструкции М.Янгеля. Летно-конструкторские испытания (ЛКИ), в ходе которых было запущено девять ракет УР-200 в баллистическом варианте, проходили с 4 ноября 1963 г. по 20 октября 1964 г.
Еще в процессе подготовки эскизного проекта УР-200 было решено создать на ее базе тяжелую универсальную РН УР-500, которая примерно в пять раз по грузоподъемности превышала исходную ракету. В основе проектирования лежали требования поблочной транспортировки ракеты по железной дороге с заводаизготовителя на стартовый комплекс, ускоренной сборки в монтажно-испытательном корпусе, полной проверки всех ее систем на технической позиции и запуск с автоматизированного («безлюдного») старта.
Проектирование ракеты УР-500 (индекс 8К82) было развернуто в соответствии с Постановлением ЦК КПСС и СМ СССР от 24 апреля 1962 г., однако предварительные проработки носителя начались значительно раньше - во второй половине 1961 г. по инициативе В.Челомея.
Сначала проектанты предполагали «просто» соединить параллельно 4 двухступенчатые ракеты УР-200, дополнив полученный «пакет» третьей ступенью (модифицированныя вторая ступень ракеты УР-200). Была проведена подробная оценка системы и даже изготовлен ее динамически подобный макет. Расчеты показали, что такая конструкция неоптимальна с точки зрения относительной грузоподъемности (массы ПГ) и необходимо провести углубленную проработку концепции ракеты.
Было решено, что ракета УР-500 будет построена по трехступенчатой схеме с последовательным (тандемным) расположением ступеней. Для ускорения разработки проекта, в качестве верхних ступеней было решено применить глубокую модификацию ракеты УР-200.

Характеристики ступеней УР-500 по аванпроекту
Параметр Первая ступень - вариант Вторая ступень Третья ступень
"моноблок" "полиблок"
Поперечный размер, м 6,200 7,400 4,100 4,100
Длина ступени, м 30.00 21,180 10,882 3,700
Масса топлива, т 341,8 352,00 121,70 21,76
Масса ступени, т 25,56 26,90 16,00 2,18
Тип и число двигателей 4х8Д43+4х11Д43 4х8Д48 1х8Д49 *)
Тяга, кН**) 7926,5/8989,8 3183,3 613.1
Удельный импульс, м/с 2742/3041 3139 3139
Время работы, с 115,2 118,6 118,8 110,3
*) – Двигательная установка состоит из однокамерного двигателя 8Д48 замкнутой схемы и четырехкамерного рулевого двигателя 8Д611 открытой схемы.
**) - В числителе - на земле, в знаменателе - в вакууме.

Решение «подставить» под модифицированную существующую ракету новую стартовую ступень представлялось логичным: так делали американцы, предлагая оснастить двухступенчатую ракету “Титан-2” либо навесными твердотопливными ускорителями, либо мощной жидкостной первой ступенью. Первый вариант был реализован в проекте РН “Титан-3”, а второй видоизменился в ракету «Сатурн-1». В.Челомей в своих поисках шел дальше: на основе УР-500 примерно таким же способом он предполагал в будущем создать сверхмощную ракету УР-700.
Таким образом, основной задачей проектирования УР-500 стал выбор конструктивно-компоновочной схемы и проектных характеристик первой ступени. Было решено принять в качестве узлового элемента блок наибольших габаритов. Это мог быть либо бак окислителя, либо бак горючего с двигательной установкой. Вокруг этого блока фактически выстраивалась вся концепция ракеты. С одной стороны, максимальную длину и диаметр блока диктовали габариты железнодорожных вагонов и платформ, а также ширина пути и размеры транспортных тоннелей, мостов и развязок. С другой стороны, габариты блока (а соответственно, объем и масса заправляемого компонента топлива) задавали стартовую массу и все характеристики будущей ракеты.
Рассматривалось два варианта первой ступени: полиблочный и моноблочный.
Первый вариант (моноблок) подразумевал, что ступень будет состоять из двух последовательно соединенных транспортабельных блоков одного диаметра: верхнего (бак окислителя) и нижнего (бак горючего и двигательная установка). В монтажно-испытательном корпусе блоки стыкуются между собой; на них устанавливаются верхние ступени и полезный груз. Преимуществами такого варианта были относительно малая “сухая” масса ступени, простота ее сборки и прокладки топливных магистралей к двигательной установке. Проработку этого варианта вели проектанты филиала №1 (главный конструктор В.Н.Бугайский) под руководством ведущего конструктора М.К.Мишетьяна.
Второй вариант (полиблок) подразумевал, что ступень будет состоять из центрального блока-бака окислителя большого диаметра и нескольких навесных блоков-баков горючего малого диаметра. В монтажноиспытательном корпусе с помощью специального стапеля боковые блоки навешиваются на центральный; производится стыковка топливных магистралей, монтаж двигателей и установка верхних ступеней и полезного груза. Преимущества варианта: небольшая длина ступени в собранном состоянии и использование в качестве несущего элемента только центрального блока. Проработку варианта вели проектанты филиала №1 под руководством ведущего конструктора Э.Т.Радченко.
В январе 1962 г. была выбрана конструктивно-компоновочная схема первой ступени. По совокупности факторов, среди которых (помимо уже изложенных) были ограничения по ветровым нагрузкам и изгибающим моментам, победила полиблочная компоновка с оригинальным расположением баков-блоков, на которую главные разработчики - В.Н.Челомей, В.Н.Бугайский, В.А.Выродов, Г.Д.Дермичев, Н.И.Егоров, В.К.Карраск, Ю.П. Колесников, Я.Б.Нодельман, Э.Т.Радченко - получили авторское свидетельство №36616 от 26 июля 1966 г. В мае 1962 г. был выпущен аванпроект УР-500.
Вторым основополагающим решением был выбор двигательной установки первой ступени. Стремясь унифицировать наземное оборудование для подготовки ракеты к старту, разработчики предполагали использовать на всех ступенях УР-500 единое высококипящее долгохранимое топливо, которое обеспечивало эксплуатацию в широком диапазоне температур окружающей среды, позволяло увеличить время нахождения в заправленном состоянии без применения термостатирования, что необходимо, например, для некоторых изделий на криогенном топливе.
Самовоспламеняющиеся компоненты топлива (окислитель - тетраксид азота, горючее - несимметричный диметилгидразин), использованные на исходной ракете УР-200 и, соответственно, на верхних ступенях будущей УР-500, позволяли упростить двигательную установку и увеличить ее надежность.
Следует учесть, что в это время в распоряжении проектантов из ОКБ-52 были только двигатели тягой 50 т для ракеты УР-200, которые были созданы в конструкторском бюро химической автоматики (КБХА) под руководством С.А.Косберга. К началу работ по УР-500 было проведено более 700 испытаний этих двигателей, в том числе 225 испытаний на ресурс. Двигатели имели перспективную замкнутую схему с высоким давлением в камерах, узлы карданового подвеса для управления ракетой и отличались высокой экономичностью и надежностью. Однако их размерность для УР-500 была недостаточна: для выхода на требуемую тягу на первой ступени необходимо было установить связку из 15-16 двигателей, что, с точки зрения В.Н.Челомея, было слишком много.
В ноябре 1961 г. группа сотрудников ОКБ-52 посетила ОКБ-456, где под руководством В.П.Глушко велись проектные проработки двигателя тягой 150 т е для Н-1. С.П.Королев, главный конструктор Н-1, не принял двигатель из-за того, что последний работал на токсичных компонентах и не обеспечивал заданных проектом условий по удельному импульсу. Королев настаивал на переделке двигателя под топливо «кислород-керосин»; Глушко, оценив трудности на пути такой переделки, категорически отказался это делать. В результате ведущие советские конструкторы-ракетчики поссорились, навсегда затаив друг к другу неприязнь. Королеву пришлось обратиться за двигателем для Н-1 в авиадвигателестроительное ОКБ Н.Д.Кузнецова. А Челомей договорился с Глушко о том, что после некоторой переделки двигатель пойдет на первую ступень ракеты УР-500.
Поскольку новый двигатель не имел карданового подвеса, было решено построить двигательную установку первой ступени УР-500, скомбинировав ее из четырех неподвижных ЖРД В.Глушко (в центре) и четырех качающихся ЖРД С.Косберга, которые должны были обеспечить управление ракетой. Центральные двигатели являлись частью транспортабельного блока-бака окислителя, качающиеся - навесных блоков-баков горючего.
Вторая ступень УР-500 представляла собой модифицированный вариант первой ступени ракеты УР-200: на ней, как и на про-тотипе, решили установить четыре двигате-ля С.Косберга, увеличив степень расшире-ния сопл. Управление ракетой на участке полета второй ступени осуществлялось качанием двигателей с помощью четырех рулевых машинок.
Двигательная установка третьей ступени УР-500 также, как и второй ступени УР-200, проектировалась С.Косбергом и состояла из неподвижно установленного маршевого двигателя (высотная модификация двигателя первой ступени ракеты УР-200) и рулевого двигателя открытой схемы с четырьмя качающимися камерами. Из-за требований обеспечить одинаковый диаметр второй и третьей ступени оказалось необходимо спроектировать последнюю с торовыми баками.
Как можно заметить, по схемному решению и конструкции двигательной установки первые ступени ракет УР-500 и «Сатурн-1» были близки. Однако американский носитель создавался путем соединения в связку блоков уже имеющихся ракет (баковых отсеков "Редстоуна" и "Юпитера" в комбинации с модифицированными ЖРД последней ракеты) и предназначался, прежде всего, для отработки новых элементов ракет-носителей и космических аппаратов, в том числе верхних ступеней на криогенном топливе "кислород-водород". Ракета УР-500 претендовала на нечто большее: ее создатели предполагали, что их детище будет массовым космическим носителем. Исходя из этого (особо заботясь о темпах создания, надежности и безотказности изделия), разработчики уделяли большое внимание конструктивному совершенству ракеты.
В связи с этим Челомей обратился к Глушко с просьбой изменить конструкцию двигателя, перекомпоновав его и установив узел подвеса для управления вектором тяги. Глушко выполнил просьбу, проведя параллельно ряд работ, направленных на упрощение ЖРД и увеличение его надежности. С 1961 г. по 1963 г. велись испытания отдельных агрегатов и узлов и выбиралась штатная схема двигателя. С июня 1963 г. по январь 1965 г. проводилась отработка запуска ЖРД в условиях, максимально приближенных к летным, и на режимах, более напряженных по сравнению с представленными в техническом задании.
После переделки двигателя пришлось перекомпоновать первую ступень. Концепция стала более логичной и стройной: теперь на ступени симметрично устанавливались шесть качающихся ЖРД разработки В.Глушко; число двигателей уменьшилось, а тяга двигательной установки возросла на 12,5%. Были изменены структура и число транспортабельных блоков: первоначальная концепция подразумевала использование одного блока-бака окислителя с центральными двигателями и четырех-восьми блоков-баков горючего с периферийными двигателями; теперь остался один центральный и шесть навесных блоков. Каждый из последних состоял из бака горючего и двигателя. Центральный блок был “чист” и представлял собой только бак окислителя, длина и ёмкость которого (при заданном диаметре) возросли. Соответственно, выросли масса заправляемых компонентов топлива и стартовая масса ступени. Силовая схема ступени и схема прокладки трубопроводов значительно упростились.
В начале 1962 г. предложение В.Н.Челомея по созданию ракеты УР-500 было рассмотрено на уровне Правительства, после чего 29 апреля 1962 г. вышло Постановление СМ СССР о разработке нового изделия. Перед проектантами и конструкторами поставили сложную задачу: за три года они должны были создать мощный, но в то же время простой и надежный носитель с высокой степенью технологичности сборки на заводе-изготовителе и подготовки его к пуску на стартовой позиции.
Разработка УР-500 начиналась под руководством главного ведущего конструктора темы П.А.Ивенсена. В 1962 г. на эту должность назначили Ю.Н.Труфанова. На проектном этапе непосредственное участие в определении технических параметров ракеты приняли Д.А.Полухин (впоследствии - главный ведущий темы), В.К.Карраск, Г.Д.Дермичев, В.А.Выродов, Э.Т.Радченко, Е.С.Кулага, Н.Н.Миркин, Ю.П.Колоснов, В.Ф.Гусев и А.Т.Тарасов.
В качестве полезных грузов для УР-500 В.Челомей рассматривал широкий спектр космических аппаратов, предназначенных для решения оборонных, научно-исследовательских и народно-хозяйственных задач. Основным направлением Генеральный конструктор полагал разработку так называемых ракетопланов - пилотируемых космических аппаратов, предназначенных для решения целевых задач в космосе.
Например, орбитальные ракетопланы предполагалось использовать для разведки, инспекции спутников и даже их уничтожения в случае необходимости. Для этого ракетопланы оснащались двигательными установками орбитального маневрирования, системами наведения и сближения, а также снарядами класса “космос-космос”.
Дальние ракетопланы могли использоваться для научных целей, в том числе для облета Луны с возвращением на Землю и попутным изучением околоземного космического пространства.
Обладая аэродинамическим качеством, после выполнения задачи ракетопланы могли совершать управляемый спуск в атмосфере и посадку в заданном районе советской территории.
Эскизный проект УР-500 был закончен в 1963 г. Основные проектно-технологические задачи создания новой ракеты были решены к концу 1964 г. В начале осени того же года, во время визита на космодром Байконур политического руководства страны, В.Н.Челомей не без гордости продемонстрировал Н.С.Хрущеву полноразмерный макет УР-500, установленный на пусковом столе вновь созданного стартового комплекса. Были также представлены грунтовая транспортная тележка и... масштабный макет шахтно-пусковой установки боевого варианта УР-500. Премьер положительно оценил ракету, удивляясь ее величине и возможностям. Он остался, в общем, доволен, не преминув критически заметить по поводу военного варианта: “Так что мы будем строить - коммунизм или шахты для УР-500 ?”. Было ясно, что военный вариант Хрущева не очень вдохновлял.
Казалось, для УР-500 все складывалось как нельзя лучше. Однако уже к исходу октября 1964 г., после отставки Н.С.Хрущева, отношение руководства страны к фирме В.Н.Челомея резко изменилось. “Новая метла по новому метет”, - все, что было связано с Хрущевым и его деятельностью воспринималось новым Генеральным секретарем ЦК КПСС Брежневым и его окружением с подозрением.
В ОКБ-52 была направлена комиссия под председательством М.В.Келдыша, которая должна была рассмотреть актуальность работ предприятия. Она приняла решение прекратить работы по стратегической УР-200 “как не выдержавшей конкуренцию с изделиями М.Л.Янгеля”. МБР Р-16 к тому времени уже была принята на вооружение, а разрабатываемая универсальная ракета Р-З6 превосходила УР-200 по забрасываемой массе. УР-500 удалось отстоять, но, в основном, не как сверхмощную МБР, а как носитель искусственных спутников и космических аппаратов.
Работы по ракетно-космической тематике в ОКБ-52 разрешили продолжить. Тему “Ракетопланы” решено было прекратить, а на работу, являющуюся приоритетной в масштабах всей страны - программу пилотируемого облета Луны - выделить дополнительные ресурсы.
Весной 1965 г., когда на “фирме” В.Челомея еще работала проверяющая комиссия, завод имени М.В.Хруничева изготовил блоки ракеты УР-500. Спутник-лаборатория, названный “Протон” и предназначенный для изучения космических частиц высоких энергий, включающий кроме научной служебную аппаратуру, солнечные батареи и сбрасываемый головной обтекатель, был изготовлен в ОКБ-52 на базе корпуса третьей ступени ракеты УР-500. После проверки всех систем носитель и спутник были отправлены по железной дороге в Тюратам.
Подготовка к старту новой ракеты велась на левом (“челомеевском”) фланге в западной части полигона. Сборка блоков ракеты, интеграция носителя с полезным грузом и проверка ракетно-космической системы осуществлялись в горизонтальном положении в монтажно-испытательном корпусе (МИК) на технической позиции - площадке №92 космодрома Байконур. Вывоз носителя из МИКа и доставка с технической на стартовую позицию производились специальным транспортером-установщиком на железнодорожном ходу.
На стартовой позиции (площадка №81) носитель переводился из горизонтального в вертикальное положение и устанавливался на стартовый стол подъемным устройством установщика. В отличие от “семерки”, “пятисотка” не подвешивалась, а крепилась своей хвостовой частью непосредственно на поворотных опорах пускового стола. Обслуживание проводилось с помощью передвижной башни на рельсовом ходу, отводимой перед стартом. Роль кабельных и кабель-заправочных мачт выполнял специальный механизм стыковки со сложным электро-, гидро-, пневморазъемом, ответная часть которого располагалась на днище центрального блока первой ступени.
Пусковой стол имеет двухлотковый газоотводной канал. В момент старта и в первые мгновения полета ракеты шесть поворотных опор стола отслеживают движение носителя до высоты примерно 100-150 мм, а затем убираются в индивидуальную нишу и закрываются защитными створками. Механизм стыковки разъемов, так же как и опоры, поднимается, отслеживая путь ракеты, а затем отбрасывается пневмоускорителем вниз, герметично закрываясь специальной стальной бронекрышкой, образующей рассекатель газовой струи.
Перед первым стартом не обошлось без неожиданностей: спешка при подготовке носителя на стартовой позиции чуть не привела к аварии. Из-за негерметичности одного из разъемов при заливке окислителя из заправочного трубопровода часть азотного тетраксида попала на электрожгуты. Встал вопрос: производить запуск или отложить его? Проверка показала, что замыкания на корпус нет, В.Челомей принял решение произвести пуск.
Старт состоялся 16 июля 1965 г. Выведение прошло успешно, и на орбите оказался тяжелый научно-исследовательский спутник “Протон-1”. Специалистам ОКБ-52 только через несколько часов после запуска удалось получить из космоса сигналы о том, что спутник “жив”, но впоследствии он функционировал нормально.
Кроме индекса 8К82 и “фирменного” обозначения УР-500, в первом запуске ракета имела и собственное имя - “Геркулес” (по другим источникам - “Атлант”), нанесенное большими буквами на поверхность второй ступени. Оно, однако, не прижилось и в открытой печати вскоре было изменено на “Протон”.
Летные испытания двухступенчатого варианта ракеты, начатые летом 1965 г., закончились через год - 6 июля 1966 г. Во время четырех пусков на орбиту было выведено три тяжелых спутника серии “Протон” для изучения энергетического спектра и химического состава частиц первичных космических лучей, интенсивности и энергетического спектра гамма-лучей и электронов галактического происхождения. Третий по счету пуск, 24 марта 1966 г., был прерван из-за аварии на участке работы второй ступени - обломки носителя упали в районе Акмолинска (Целиноград Акмола).
Сразу после первого пуска УР-500 вся советская пресса распространила заявления о запуске в СССР небывало мощной ракеты-носителя, названной “Протон”. Сообщалось, что грузоподъемность РН существенно больше, чем у всех ранее созданных. Но это утверждение относилось только к советским носителям. В прессе указывалась масса научных станций “Протон” в 12.2 т (с учетом массы научной аппаратуры, установленной на последней ступени). Однако действительная масса ПГ двухступенчатого варианта этой ракеты составляла только 8.3-8.4 т, что всего на 22-24% больше, чем у “Союза” - самой мощной РН на базе Р-7, несмотря на то что масса УР-500 была больше на 75%. В этот же период проводились испытания американской РН “Saturn 1”, имеющей несколько большую грузоподъемность.
В 1965-1966 гг. с помощью «Протона» была выведена на орбиты функционирования серия тяжёлых исследовательских КА "Протон-1, -2, -3", массой около 12 т каждый.