质子火箭

期的质子号火箭主要用于发射大型人造卫星。但由于其运载能力远大于其它苏联火箭（如联盟号和闪电号），质子号遂成为发射星际探测器的首选。在美苏登月竞赛时期，质子号承担了将大多数月球号无人探测器送上月球的任务。质子号也预定参加苏联载人登月计划。当时苏联平行开展了两个计划：科罗廖夫主导的使用N-1的宇航员登月计划，和切洛勉主导的使用质子号的载人环月飞行计划。但在一次内部论证会之后，切洛勉的计划被搁置。在N-1开发失败而美国人率先实现登月之后，苏联政府对登月失去了兴趣。虽然还是用质子号发射了几艘“探测器”号飞船进行了绕月飞行，但所携带的只是动物而已。

“质子”系列运载火箭从20世纪60年代中期以来一直是苏联及其航天力量的继承者俄罗斯在发射大型航天器时的主要运载工具。由于N1探月火箭的研制失败和对“能源号”运载火箭的弃用，“质子号”火箭实际上成为俄罗斯现在拥有的发射能力最强的运载火箭。“质子号”系列运载火箭分为二级型、三级型和四级型3种型号，分别为UR500（基础型“质子号”火箭）、“质子K”（UR500K）、“质子K/D”组级和“质子K/DM”组级（UR500K-L1，UR500K-L1P）。后来又对“质子号”进行了改进就变成了“质子M”（包括“质子KM”），目前正在使用的有“质子号”三级型和四级型两种。

最初的“质子号”火箭是在1961年—1965年间研制成功的，总设计师是OKB-52设计局的负责人切洛勉。切洛勉当时与科罗廖夫之间存在激烈竞争。为了争夺给苏军开发新式洲际导弹的任务，切洛勉向苏联领导人赫鲁晓夫提出了一个庞大的计划，该计划要研制三种火箭：UR100，UR200和UR500，彼此之间存在继承关系。UR500就是在UR200（北约代号SS-10“瘦子”）基础上研发的，当时打算把它设计成射程12000公里的洲际导弹。1962年4月，这个计划获得批准。但是，由于在与竞争对手的比试中表现不佳，这些导弹中最后只有UR100（北约代号SS-11“美洲百合”）进入军队服役。UR200项目在1964年下马，UR500则被保留下来，最终成为苏联的主力运载火箭。

UR500最早的一个设计方案是直接用4枚UR200捆绑在一起，但这个可笑的方案很快就被放弃了。UR500的设计，除了OKB-52以外，各分系统的负责单位还包括格鲁什科的OKB-456（负责发动机）和皮柳金的NII-885（负责控制系统）。整个开发工作于1965年完成，当年7月16日火箭进行了首飞。由于火箭第一次发射时携带的载荷为“质子1号”科学卫星，该火箭得名为“质子号”运载火箭。UR500火箭的设计与苏联最早的那些由R-7洲际导弹衍生出来的运载火箭（如“卫星号”和“联盟号”）有了一些不同。火箭第一级外侧环向布置了6个推进剂贮箱，但它们并非助推器，即在发射后不与箭体单独分离。UR500有记录的发射任务共有4次，包括将“质子1号”到“质子3号”三颗质子号卫星送上天，以及一次发射失败。由于缺少上面级，它的运载能力很低，比竞争对手——科罗廖夫的R-7系列高不了多少，而质量却比后者大得多。1966年这种火箭被停止使用。基础两级型的“质子号”运载火箭全长44.3米，起飞质量620吨，近地轨道运载能力为8.4吨。

UR-700、UR-700M和UR-900火箭

在切洛勉的UR500（即两级型“质子号”）基础上发展三级火箭的计划在1964年就已经决定了。当时为这种新火箭安排的任务是发射“金刚石”军用空间站（其中实际发射成功的都被编进了“礼炮号”的编号序列）和LK-1载人环月飞船（此飞船后来被取消）。但火箭的发展出了一些问题，主要是可靠性一直达不到要求。第一枚带有第三级的“质子号”于1967年3月10日发射，但这是一枚带有“D组级”上面级的四级火箭；不带上面级的“质子K”于1968年11月16日首次发射，将“质子4号”科学卫星（重达16吨）送入太空。20世纪80年代末，苏联曾利用“质子K”将8个空间站（“礼炮1号”—“礼炮7号”，“和平号”）送入轨道。其次，“质子K”还发射了TKS空间舱系列，包括“宇宙929”，“宇宙1267”，“宇宙1443”，“宇宙1686”（这些舱段通常是对接到“礼炮号”空间站上作为后者的组件）。国际空间站的“曙光号”功能货舱和“星辰号”服务舱也是由“质子K”发射。“质子K”火箭全长50米，发射质量693.81吨，近地轨道运载能力为19.76吨。

在美苏登月竞赛时期，切洛勉还在“质子号”基础上提出了一个名为UR700的设计方案，与科罗廖夫的N1探月火箭竞争。UR700的设计思想很像“质子号”，但其体积之巨大甚至使N1和美国的“土星5号”都相形见绌。UR700总重4,823吨，总高76米，200千米的低轨道运载能力为151吨，同步转移轨道为50吨。助推级为6台RD-270发动机，第一级为3台RD-270发动级，起飞时一起点火，能产生60,546千牛的推力。第二级为3台RD-254发动机，第三级为11D423发动机，负责注入月球轨道。所有发动机的燃料都为偏二甲肼和四氧化二氮。

1969年，前苏联开始Aelita项目，计划用最好的方法实现载人登陆火星，从而战胜美国。为此切洛勉团队设计了MK-700火星飞船，此飞船极其巨大。UR-700M火箭就孕育而生，UR-700M火箭发射重量达到16,000吨，能将750吨的载荷送入低轨道，但是，此项目于1972年被取消。UR-700M火箭有8枚助推火箭，高为35米，直径为9米。每一枚助推火箭有4台RLA-600发动机，燃料为煤油/液氧，燃烧时间为115秒。32台发动机能产生204,027kN的推力。第一级有6台RLA-600发动机，直径为12.5米，高30米，能产生38,255千牛的推力，燃烧时间为200秒。第二级直径为12.5米，采用6台NK-15VM，燃料为液氢/液氧，比冲达到455秒，燃烧时间为670秒。UR-700M火箭总高度达到175米，底部直径达到31米，发射重量为16,000吨，能将750吨的MK-700火星飞船送入低地球轨道。

其次切洛勉还看中了UR-900，助推级为12台RD-270发动机，第一级为3台RD-270发动级，起飞时一起点火，起飞时能产生100,910千牛的推力，第二级为3台RD-254发动机，200千米的低轨道运载能力为240吨。

“质子K/D”组级的设计工作始于美苏登月竞赛时期，其最初目的就是向月球发射探测器和载人宇宙飞船。火箭的主要设计思想是，在三级型“质子号”（“质子K”）基础上加入一个上面级。该上面级称为“D组级”，是“质子号”火箭使用的第一种上面级。但它本来是给与科罗廖夫的N1火箭配套的登月飞船设计的。D组级的特点是没有导航设备，其导航功能必须由载荷舱内的航天器自己提供。将“质子号”（UR500）发展为三级火箭的工作在1964年就开始了，主要由于赫鲁晓夫（“质子”号总设计师切洛勉的政治保护人）下台，进展有些缓慢。1965年，由切洛勉主导的使用LK-1飞船的登月计划被科罗廖夫的N1/L1淘汰了。1967年第一种拥有第三级的“质子号”发射时，使用了D组级上面级，因此实际是四级火箭，而纯粹的三级火箭在1968年才第一次发射。

基础型“质子K/D”组级在1975年停止使用，其间共发射39次，失败15次，发射成功率只有61.5%。由“质子K/D”组级发射成功的航天器有“探测器4号”—“探测器8号”无人飞船，“月球15号”—“月球23号”月球探测器，“火星2号”—“火星7号”火星探测器，“金星9号”—“金星10号”金星探测器。对D组级加以改进获得了两种衍生的上面级，D1组级和D2组级，所对应的火箭称为“质子K/D1”组级（8K82K/11S824M）和“质子K/D2”组级（8K82K/11S824F）。D1组级和D2组级使用RD-58M发动机，拥有更大的推力。但是，这两种上面级仍然没有导航能力。

“质子K/D-1”组级于1976年8月9日首飞，发射了“月球24号”探测器。此后又发射了“金星11号”—“金星16号”、“织女星1号”和“织女星2号”（用于探测金星和哈雷彗星），1989年发射石榴石高能天体物理实验卫星后退役。“质子K/D-2”组级只发射了三次，其中失败一次。它成功地将“福波斯1号”和“福波斯2号”火星-火卫一探测器送入太空。失败的那次则是在1996年发射“火星96”探测器，结果载荷在太平洋上空坠落。“质子K/D”火箭全长55.4米，发射质量691.5吨，月球转移轨道运载能力为5.39吨。

“质子K/DM”组级的主要特点是使用了被称为“DM组级”的上面级，这种上面级使苏联人第一次获得了将人造卫星送入地球静止轨道的能力（由于拜科努尔发射场的位置太靠北，苏联向赤道上空发射卫星是很困难的）。DM组级是在原有的上面级D组级的基础上开发的（D组级只能发射深空探测器），于1974年第一次投入使用。“质子K/DM”组级火箭于1974年3月26日第一次发射，将“宇宙637号”卫星（苏联的第一颗地球同步轨道通信卫星）送入轨道。改进后的火箭在1990年停止使用，共发射了66次，其中6次失败。

DM组级又发展出若干个型号：DM-2组级（1982年）、DM1组级（1996年）、DM-2M组级（1994年）、DM3组级（1996年）、DM4组级（1997年）、DM-5组级（1997年）。“质子K/DM-2”组级于1982年10月12日第一次发射，载荷是一颗格洛纳斯导航卫星（“宇宙1413”）。“质子K/DM-5”组级于1997年6月6日第一次发射，载荷为“宇宙2344”军事侦察卫星。“质子K/DM”火箭全长57.2米，发射质量691.272吨，地球同步转移轨道运载能力为4.93吨，地球静止轨道运载能力为1.88吨。

冷战结束后，俄罗斯新研制了一种四级型“质子号”火箭，即“质子M”（有时使用未改进的“质子K”或“质子KM”箭体搭配“微风M”而形成的四级火箭）。它与“质子K/DM”组级的主要区别是使用了更为先进的“微风M”上面级，因此火箭也被叫做“质子M/微风M”。这种新上面级在1999年首次进行了飞行，当时前三级使用的是原有的“质子K”箭体；这样组成的火箭被称为“质子K/微风M”或“质子KM”。“质子KM”可能只是代用品，因为不久就对火箭的前几级进行了改进，使用了与以前完全不同的箭体结构（可能主要是减轻了前三级的质量）。总共只有70%的技术是从以前的“质子号”中继承的。换用新箭体的火箭在2001年4月7日首次发射，将一颗银幕M通信卫星送入轨道。这种火箭是目前俄罗斯从事国际商业发射服务的主力。“质子M/微风M”全长53米，发射质量712.8吨，低轨道运载能力为22吨，地球同步转移轨道运载能力为5.5吨。

另外俄罗斯还发展了所谓“质子M”增强型，主要改进了“微风M”上面级的性能，提高了推力，改进了燃料槽，使之不宜挥发，还改用了先进的航电技术。第一级火箭发动机的推力也有所增加，通过改进第一级的燃料槽等使总质量也有所减少。“质子M”增强型在2007年7月7日进行了第一次发射，2008年8 月18日进行了第二次发射。2007年11月基础型的“质子M”已经退役，以后发射将用“质子M”增强型。到2010年1月20日，“质子M/微风M”总共发射34次，其中发射失败1次，部分失败2次。

苏联解体后，俄罗斯将“质子号”火箭投入国际市场，结果十分受客户青睐。1996年4月，“质子号”运载火箭将欧洲的“阿斯特拉1F”卫星发射入轨，完成了第一次商业发射。到2010年1月20日为止，“质子号”已经执行了108次商业发射任务。目前“联盟号”和“质子号”火箭发射的次数最多，2009年，分别为11次和10次。但是“质子号”火箭更为突出的问题是其使用的液体推进剂偏二甲肼/四氧化二氮有毒，一旦发射失败，泄漏的推进剂可能对环境造成污染。俄罗斯经常因火箭在发射后坠毁而与发射场地的所在国哈萨克斯坦进行交涉。近几年来，如果“质子号”发射失败，哈萨克斯坦就会禁止在拜科努尔发射这种火箭，直到问题解决为止。

　　“质子”号火箭从20世纪60年代中期以来一直是前苏联及其航天力量的继承者俄罗斯在发射大型航天器时的主要运载工具。由于N-1探月火箭的研制失败和对能源号运载火箭的弃用，质子号火箭实际上成为俄罗斯现在拥有的发射能力最强的运载火箭。以横向比较而言，质子号系列中最大型的产品的运载能力远逊于能源号和美国阿波罗计划中使用的土星5号火箭，与美国的大力神4型及欧洲航天局的阿丽亚娜5型火箭处于同一水平，强于中国和日本所研制的任何一种火箭。俄罗斯与乌克兰研制的安加拉号，以及美国最新研制的宇宙神5型箭中的某些型号，其运载能力可能也强于质子号。

　　在冷战结束后，由于能源号火箭的被弃用，质子号实际成为俄运载能力最强的火箭。但质子号使用剧毒的可贮存液体燃料，一旦发射失败可能对发射场周边地区造成严重污染，所以俄罗斯已决定用新研制的安加拉号（使用液氧/煤油作为推进剂）来取代它。

　　质子号系列共包括5种型号。以下各型号请分别参见其主题条目。

UR500（基础型质子号火箭）

质子-K（UR500K）

质子-K/D组级和质子-K/DM组级（UR500K-L1，UR500K-L1P）

质子-M（可能包括质子-KM）

质子火箭图册(3)

质子火箭图册(3)

最初的质子号火箭是在1961年~1965年间研制成功的，总设计师是OKB-52设计局的负责人切洛勉。切洛勉当时向赫鲁晓夫提出了一个庞大的洲际导弹发展计划，在这个计划中，UR500（即两级型的质子号）是一种“全球火箭”。但是UR500最终没有被军队接受，而是决定用于航天发射。1965年7月16日，UR500在拜科努尔发射场执行了第一次任务，将质子1号科学考察卫星送入太空，火箭也从此而得名质子号。美国国防部对这种火箭的代号是“SL-9”，美国国会的谢尔顿命名法（用于识别火箭的衍生型号）则称其为“D”。两级型质子号的运载效率不高，因此很快被停止使用。

在UR500基础上加入第三级后，苏联人得到了运载能力更为强大的、三级状态的质子-K火箭（即UR500K；美国国防部：SL-13，谢尔顿命名法：D-1）。带有第三级的质子号在1967年3月10日首次发射（当时使用了D组级上面级，实际构成了四级火箭：质子-K/D组级），将宇宙-146（一颗月球探测器）送入太空。1968年，不带上面级的质子-K首次发射。在1970年代初至1980年代末，苏联曾利用不带上面级的质子-K将8个空间站送入轨道。国际空间站的两个主要组件曙光号功能货舱和星辰号服务舱也是用质子-K发射的。

在质子-K上再加入一个上面级，就形成了UR500K-L1运载火箭，即四级状态的质子号火箭（美国国防部：SL-12，谢尔顿命名法：D-1-e）。苏联时代的质子号所使用的上面级主要有两种：D组级或DM组级（D组级的发展型号，1974年开始使用），所构成的火箭分别称为质子-K/D组级和质子-K/DM组级。这两种火箭是苏联发射大型地球静止卫星和深空探测器的主力。从1967年开始，四级型质子号向月球、金星和火星发射了多个探测器，并且在流产的苏联登月计划中被选为发射载人环月飞船的运载工具。

在美苏登月竞赛时期，切洛勉还在质子号基础上提出了一个名为UR700的设计方案，以与科罗廖夫的N-1探月火箭竞争。UR700的设计思想很像质子号，但其体积之巨大甚至使N-1和美国的土星5号都相形见绌。在UR700中，两级型的质子号仅仅是一个上面级。

冷战结束后，俄罗斯新研制了一种四级型质子号火箭，即质子-M（有时使用未改进的质子-K箭体搭配和风-M的四级火箭质子-KM也被归入其中）。它与质子-K/DM组级的主要区别是使用了更为先进的和风-M上面级，因此火箭也被叫做质子-M/和风-M。和风-M上面级具有两次点火的能力，它可以将重型卫星直接送入地球同步轨道（以前的质子号通常是将卫星发射到地球同步转移轨道）。质子-M在2001年首次发射，将一颗银幕-M通信卫星送入轨道。

另外俄罗斯还发展了所谓“质子-M增强型”，主要改进了和风-M上面级的性能。质子-M增强型只在2007年发射过一次。

所有型号的质子号火箭都只能从哈萨克斯坦境内的拜科努尔航天发射场发射。在拜科努尔的81号和200号发射阵地各有两个质子号发射工位，火箭以水平方式运输至发射台，然后起竖、发射。

　　早期的质子号火箭主要用于发射大型人造卫星。但由于其运载能力远大于其它苏联火箭（如联盟号和闪电号），质子号遂成为发射星际探测器的首选。在美苏登月竞赛时期，质子号承担了将大多数月球号无人探测器送上月球的任务。质子号也预定参加苏联载人登月计划。当时苏联平行开展了两个计划：科罗廖夫主导的使用N-1的宇航员登月计划，和切洛勉主导的使用质子号的载人环月飞行计划。但在一次内部论证会之后，切洛勉的计划被搁置。在N-1开发失败而美国人率先实现登月之后，苏联政府对登月失去了兴趣。虽然还是用质子号发射了几艘“探测器”号飞船进行了绕月飞行，但所携带的只是动物而已。

从1971年开始，苏联用质子-K火箭先后将8个空间站（礼炮1号~礼炮7号，和平号）的几乎全部舱体发射入轨。冷战结束后，质子-K又用于发射国际空间站的几个重要舱段。除了美国的航天飞机以外，质子号是目前唯一能够承担这项任务的运载工具。

四级型质子号被用于发射苏联的大型通信卫星（“银幕”，“彩虹”，“地平线”）和行星探测器（“火星”，“织女星”，“福波斯”）。

苏联解体后，俄罗斯将质子号火箭投入国际市场，结果十分受客户青睐。1996年4月，质子号将欧洲的阿斯特拉-1F卫星发射入轨，完成了第一次商业发射。到2007年为止，质子号已经执行了40多次商业发射任务。

　　质子号系列的发射成功率并不突出。1996年该火箭发射火星-96探测器失败，载荷在太平洋上空坠毁，其上携带有200克剧毒放射性元素钚。

质子号火箭更为突出的问题是其使用的液体推进剂偏二甲肼/四氧化二氮有毒，一旦发射失败，泄漏的推进剂可能对环境造成污染。俄罗斯经常因火箭在发射后坠毁而与发射场地的所在国哈萨克斯坦进行交涉。近几年来，如果质子号发射失败，哈萨克斯坦就会禁止在拜科努尔发射这种火箭，直到问题解决为止。