09.02.2011 / Autor: Karl Urban und Stefan Heykes Raumfahrt > Raketen

Proton

Die Proton gehört zu den größten Raketen der sowjetischen bzw. heute russischen Raketen-Familie.

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Seit dem ersten Start 1965 wurde die Technik oft verbessert und weiterentwickelt. Trotz einiger Fehlschläge hat sie bis ins neue Jahrtausend überlebt.

Die erste Proton
Proton K
Proton K/Block D
Proton K/Block D-1
Proton K/Block D-2
Proton K/Block DM
Proton K/Block DM-2
Proton K/Block DM-2M/Block DM-3/Block DM-4
Proton K/Block DM-5
Proton-M/Bris-M
Fazit

Die ersten Protons

Im Wettlauf mit den USA sollte in der UdSSR die nötige Technologie für eine bemannte Mondlandung entwickelt werden. Da sich eine Verzögerung bei der eigentlichen Rakete für diese Mission, der N-1, abzeichnete, wurde parallel eine andere Großrakete entwickelt. Deren Nutzlast sollte zwischen der der Sojus mit etwa 7 t und der der N 1 mit 80 t liegen. Die Entwicklung der Proton in der Sowjetunion zeigt viele Ähnlichkeiten mit der amerikanischen Saturn 1 bzw. Saturn 1B, die ebenfalls als Voraussetzung der großen Mondrakete Saturn V diente.

Die Benennung der sowjetischen Raketen wurde weniger wichtig genommen als in den USA. Doch für den Westen wurden die Raketen letztlich nach den ersten Nutzlasten benannt. So startete am 16. Juli 1965 die erste Proton mit dem ersten Strahlungsmesssatelliten der Proton-Reihe und erhielt somit ihren Namen.

Proton 2

Die Proton 2 ist die erste Entwicklungsstufe der Proton-Reihe. Sie transportierte lediglich die Satelliten Proton 1, 2 und 3 in den Orbit. Sie diente damit nur als Entwicklungsmuster zum Test der Rakete.

Proton K

Diese Version der Proton startete das erste Mal erst nach dem Ende des sowjetischen Mondprogramms 1968. Vorher hatte die Entwicklung einer vierstufigen Variante eine höhere Priorität. Die Proton K oder Proton 3 wurde stets zum Start von ganzen Raumstationen oder von einzelnen Stationsmodulen verwendet. In den Siebziger Jahren gehörten dazu die Saljut-Stationen und in den Neunzigern die Module Kwant und Spektr der Mir. Im Juli 2000 schoss eine modifizierte Proton K das Service-Modul Swesda der neuen Internationalen Raumstation in den Orbit.

Die dritte Stufe, die einzige Veränderung zur ursprünglichen Proton 2, arbeitet mit den gleichen leicht lagerbaren Treibstoffen wie die erste und zweite Stufe. Sie wird aber erst während des Fluges gezündet. Für die Stabilisierung des Fluges sorgen Düsen an den vier externen Tanks.

Proton K/Block D

Die ersten Starts der Proton K mit dem Block D als Oberstufe fanden als Vorbereitung für das sowjetische Mondprogramm statt. Mit dem Kerosin/Flüssigsauerstoff-Antrieb der Oberstufe hätte beispielsweise eine Mondlandefähre angetrieben werden können, denn die Energiedichte bei diesem Treibstoff ist höher als bei den vorher verwendeten Treibstoffen, auch wenn flüssiger Sauerstoff schwieriger zu lagern ist. Interessanterweise geschieht die Zündung des Sauerstoffs ähnlich wie bei der amerikanischen Mondrakete Saturn V. Doch vor dem Abbruch des Mondprogramms hatte die Rakete auch einen praktischen Wert. Sie transportierte in den sechziger Jahren viele Mond- und Marssonden in den Orbit.

Proton K/Block D-1

"Block D-1" ist die erste Weiterentwicklung der vierten Stufe der Proton K. Dain wurde hauptsächlich das Triebwerk verbessert. Außerdem konnte mehr Treibstoff transportiert werden. In den siebziger Jahren starteten vor allem Venussonden und Satelliten für hohe elliptische Umlaufbahnen mit dieser Version der Rakete.

Proton K/Block D-2



Proton-K-Rakete mit Zvesda an Bord (Bild: NASA)
Mit dem Block D-2 wurde die vierte Stufe der Proton K ein zweites Mal geringfügig weiterentwickelt. So wurde lediglich die Treibstoffkapazität erhöht, um schwerere Nutzlasten auf eine Bahn zum Mars schießen zu können. Die Raketenkonfiguration absolvierte drei Starts, jeweils mit den Marssonden Phobos 1, Phobos 2 und Mars 96, wobei letzterer ein Fehlschlag war.

Proton K/Block DM

Die Oberstufe Block DM wurde entwickelt, um Satelliten problemlos in einen geostationären Orbit befördern zu können. Im Gegensatz zu seinen Vorgängern besitzt DM ein eigenes Navigations- und Steuerungssystem. Mittlerweile ist aber auch dieses Modell von noch leistungsstärkeren Nachfolgern abgelöst worden.

Proton K/Block DM-2

Ab 1982 startete die weiterentwickelte Version der Block DM Oberstufe. Darin wurden vor allem das Lenksystem verbessert. Zum anderen wurden die Tanks nach dem Missionsende entleert, da vorher halb ausgebrannte Raketenstufen in der Atmosphäre explodierten und viele Trümmer produzierten. Der Block DM-2 war in der Lage, noch schwerere Nutzlasten in eine geostationäre Umlaufbahn zu befördern.

Proton K/Block DM-2M/Block DM-3/Block DM-4

In den neunziger Jahren wurde die Oberstufe Block DM-2 hauptsächlich für westliche Satelliten modifiziert. Bei Block DM-3 und Block DM-4 wurde die Nutzlastverkleidung vergrößert und deren Abwurfzeit von 183 Sekunden auf 351 Sekunden erweitert. Die beiden Stufen sind jeweils für einen anderen Zielorbit der Nutzlast konfiguriert. Eine Ausnahme bildet Block DM-2M, bei dem lediglich die Navigations- und Steuerelektronik von Block DM-2 ausgespart wird, um die Nutzlastaufnahme um 120 Kilogramm zu steigern. Damit können auch moderne russische Kommunikationssatelliten gestartet werden, die sonst zu schwer wären. Der Treibstoff der vierten Stufe ist außerdem variabel. So kann für größere Nutzlasten Kerosin statt Sintin, einem synthetisches Benzin, verwendet werden.

Proton K/Block DM-5

Um die Verwirrung komplett zu machen, gibt es eine weitere Version des Block DM-2. Dieser wurde zum Start von schweren Iridium-Satelliten verwendet. Iridium ist der Name eines Kommunikationssystems für Mobiltelefone. Bei diesen Starts ist der größte Teil der möglichen Nutzlast der Proton eigentlich verschenkt. Eine amerikanische Delta 2 trägt maximal 5,4 Tonnen Nutzlast und schafft fünf Iridium-Satelliten in den Orbit. Die Proton K mit Block DM-5 mit über 20 Tonnen Nutzlastkapazität nimmt aber nur sieben der Kommunikationssatelliten auf. Um keinen Treibstoff zu verschwenden wird aus diesem Grund die zweite Stufe nicht betankt.

Proton-M/Bris-M

Proton-M ist die jüngste Variante der Rakete. Mit dieser Entwicklung hat Chrunitschew einige Probleme gelöst. Die neuen Triebwerke RD-275 der ersten Stufe sind 7% stärker als die Triebwerke der Vorgängerversion. Statt des alten analogen ukrainischen Flugrechners befindet sich nun ein digitaler an Bord, der in Russland produziert wird. Allein schon durch diese Maßnahmen steigt die Nutzlast an, da die neuen Komponenten leichter und leistungsfähiger sind als die Vorgänger und den Treibstoff effizienter ausnutzen können. Die neue Oberstufe Bris-M kommt im Gegensatz zu Block DM auch von Chrunitschew und ist flexibel einsetzbar. Sie erlaubt es, beliebige Orbits mit bis zu 8 Triebwerkszündungen innerhalb von 24 Stunden zu erreichen. Darüber hinaus stehen neue, größere Nutzlastverkleidungen aus Verbundwerkstoffen zur Verfügung.

Die Proton-M hat sich seit ihrem Erstflug am 07. April 2001 bewährt. Chrunitschew ist mit dieser Rakete hinter Marktführer Arianespace mit der Ariane 5 zum zweitgrößten kommerziellen Startanbieter der Welt geworden. Inzwischen liegt die Startrate der Proton-M sogar höher als die der Ariane 5, allerdings transportiert die durch ihre Doppelstartfähigkeit immer noch mehr Satelliten als die Proton. Für russische Starts kommt normalerweise noch Block DM zum Einsatz, da dieser günstiger ist. Für kommerzielle Kunden ist aber nur noch Bris-M verfügbar. Bislang kam es noch zu keinem Einsatz ohne Oberstufe, allerdings werden vorraussichtlich noch drei Module der ISS auf der Proton starten, MLM Nauka (2012) und die beiden NEPs (2014 und 2015).

Darüber hinaus gab es immer wieder die Idee eine Oberstufe vom Typ KVRB zu verwenden, also eine Stufe, die Wasserstoff als Treibstoff verwendet. Aus diesem Konzept ging die Oberstufe 12KRB der indischen GSLV hervor, allerdings ist nicht sicher, ob auch die Proton noch so eine Oberstufe erhalten wird. Konkret entwickelt werden derzeit solche Oberstufen für den Nachfolger Angara. Es könnte eventuell dazu kommen, dass die Proton-M zum Test dieser KVTK genannten Stufe verwendet wird. Dazu müsste aber der Proton-Startkomplex für Wasserstoffbetankung umgerüstet werden. Es ist fraglich, ob sich dies für einige wenige Starts lohnen wird. Die Tendenz geht eher dahin, mit der Proton, solange sie noch im Einsatz ist, Geld zu verdienen ohne weitere Investitionen in das System vorzunehmen.

Fazit

Die Proton war und ist ein Zugpferd der sowjetischen und russischen Raumfahrt. Doch produziert der für Satellitenstarts zu weit nördlich liegende Weltraumbahnhof Baikonur Probleme. Dennoch hat sich die Proton-M auf dem Trägermarkt etabliert und stellt gemeinsam mit der Ariane 5 beinahe ein Duopol für kommerzielle Flüge. Die Proton stellt damit den Hauptumsatzbringer der russischen Raumfahrtindustrie dar. Aber dennoch hat die Proton keine große Zukunft mehr. Aufgrund ihrer toxischen Treibstoffe ist sie problematisch für Kasachstan, da nicht ganz leere Stufen beim Aufschlag die Umgebung verseuchen. Daher wird am Nachfolger Angara 5 gearbeitet, der 2013 seinen ersten Flug absolvieren soll. Diese moderne Rakete von Chrunitschew hat ein schweres Erbe anzutreten, da die Proton trotz einer Reihe von Fehlschlägen eine der dominierenden Trägerraketen der letzten Jahre ist.

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