Протон (ракета-носій)

Ракета-носій (РН) УР-500 («Протон», індекс ГРАУ 8K82) складалася з двох ступенів, перший з яких був розроблений спеціально для цієї РН, а другий успадкований від проекту ракети УР-200. У цьому варіанті РН «Протон» була здатна виводити 8,4 т корисного вантажу на низьку навколоземну орбіту.

Перший ступінь складається з центрального і шести бічних блоків, розташованих симетрично навколо центрального.

Центральний блок включає в себе перехідний відсік, бак окисника і хвостовий відсік, в той час як кожен з бічних блоків прискорювача першого ступеня складається з переднього відсіку, бака пального і хвостового відсіку, в якому закріплений двигун.

Таким чином, двигунна установка першого ступеня складається з шести автономних маршових рідинних ракетних двигунів (РРД) РД-253. Двигуни мають турбонасосну систему подачі палива з допалюванням генераторного газу. Запуск двигуна здійснюється шляхом прориву піромембран на вході в двигун.

Другий ступінь має циліндричну форму і складається з перехідного, паливного і хвостового відсіків. Рухова установка другого ступеня має у своєму складі чотири автономні маршові РРД конструкції С. А. Косберга: три РД-0210 і один— РД-0211. Двигун РД-0211 є доробкою двигуна РД-0210 для забезпечення наддуву паливного бака. Кожен з двигунів може відхилятися на кут до 3°15' в тангенціальних напрямках. Двигуни другого ступеня також мають турбонасосну систему подачі палива і виконані за схемою з допалюванням генераторного газу. Загальна тяга рухової установки другого ступеня становить 2352 кН в порожнечі.

Двигуни другого ступеня запускаються до початку вимикання маршових РРД першого ступеня, що забезпечує «гарячий» принцип поділу ступенів. Як тільки тяга двигунів другого ступеня перевищує залишкову тягу РРД першого ступеня, відбувається підрив піроболтів, що з'єднують ферми ступенів, ступені розходяться, а продукти згоряння з камер РРД другого ступеня, діючи на тепловий екран, гальмують і відштовхують перший ступінь.

Ракета-носій (РН) «Протон-К» була розроблена на базі двоступеневої РН УР-500 з деякими змінами на другому ступені і з додаванням третього і четвертого ступенів. Це дозволило збільшити масу КН на низькій навколоземній орбіті, а також виводити космічні апарати на більш високі орбіти.

Перший ступінь РН «Протон»

У початковому варіанті РН «Протон-К» успадкувала перший ступінь РН УР-500. Пізніше, на початку 90-х років двадцятого століття, тяга двигунів першого ступеня РД-253 була збільшена на 7,7 %, і новий варіант двигуна отримав назву РД-275.

Другий ступінь РН «Протон-К» був розроблений на базі другого ступеня РН УР-500. Для збільшення маси КН на орбіті були збільшені обсяги паливних баків і змінена конструкція фермового перехідного відсіку, що з'єднує її з першим ступенем.

Третій ступінь РН «Протон-К» має циліндричну форму і складається з приладового, паливного і хвостового відсіків. Як і другий ступінь, третій ступінь РН «Протон-К» також був розроблений на базі другого ступеня РН УР-500. Для цього первинний варіант другого ступеня РН УР-500 був вкорочений, і на ньому був встановлений один маршовий РРД замість чотирьох. Тому маршовий двигун РД-0212 (конструкції С. А. Косберга) по влаштуванню і роботі аналогічний двигуну РД-0210 другого ступеня і є його модифікацією. Цей двигун складається з маршового однокамерного двигуна РД-0213 і чотирьохкамерного рульового двигуна РД-0214. Тяга маршового двигуна 588 кН в порожнечі, а рульового — 32 кН в порожнечі.

Відділення другого ступеня відбувається за рахунок тяги рульового РРД третього ступеня, що запускається до вимикання маршових РРД другого ступеня, і гальмування відокремлюваної частини другої ступені наявними на ній шістьма твердопаливними двигунами. Відділення корисного вантажу здійснюється після вимикання рульового двигуна РД-0214. При цьому третій ступінь гальмується чотирма твердопаливними двигунами.

РН «Протон-К» оснащена автономною інерціальною системою керування (СУ), що забезпечує високу точність виведення КН на різні орбіти. СУ була спроектована під керівництвом Н. А. Пилюгіна і використовувала ряд оригінальних рішень на основі гіроскопів, розробка яких почалася раніше на ракетах Р-5 і Р-7.

Прилади системи керування розміщуються в приладовому відсіку, розташованому на прискорювачі третього ступеня. Клепаний негерметизований приладовий відсік виконаний у вигляді торової оболонки обертання прямокутного поперечного перерізу. У відсіках тора розміщені основні прилади СУ, виконаної за троірованной схемою (з потрійним резервуванням). Крім того, в приладовому відсіку розташовані прилади системи регулювання уявній швидкості; прилади, що визначають параметри кінця активної ділянки траєкторії, і три гіростабілізатори. Командно-керуючі сигнали також побудовані з використанням принципу троірованія. Таке рішення підвищує надійність і точність виведення космічних апаратів.

Як компоненти палива у всіх ступенях ракети використовуються несиметричний диметилгідразин (НДМГ, також відомий як гептил) (CH3)2N-NH2 і азотний тетраоксид N2O4. Самозаймиста паливна суміш дозволила спростити двигунну установку і підвищити її надійність. У той же час компоненти палива є дуже токсичними і вимагають надзвичайної обережності.

РН «Протон-М» з супутником Inmarsat-4F3 перед встановленням на стартовий комплекс

Починаючи з 2001 року, ракета-носій «Протон-К» поступово замінюється на новий модернізований варіант носія, РН «Протон-М». Хоча в основному конструкція РН «Протон-М» базується на РН «Протон-К», серйозні зміни були зроблені в системі управління (СУ) РН, яка була повністю замінена на нову досконалу систему управління на основі бортового цифрового обчислювального комплексу (БЦВК). З використанням нової СУ на РН «Протон-М» досягаються наступні покращення:

• більш повне випрацювання бортового запасу палива, що збільшує масу КН на орбіті і зменшує залишки шкідливих компонентів у місцях падіння відпрацьованих перших ступенів РН;
• скорочення розмірів полів, що відводяться для падіння відпрацьованих перших ступенів РН;
• можливість просторового маневру на активній ділянці польоту розширює діапазон можливих нахилень опорних орбіт;
• спрощення конструкції і збільшення надійності багатьох систем, чиї функції тепер виконує БЦВК;
• можливість встановлення головних обтікачів великих розмірів (до 5 м в діаметрі), що дозволяє більш ніж удвічі збільшити обсяг для розміщення корисного вантажу і використовувати на РН «Протон-М» ряд перспективнихрозгінних блоків;
• швидка зміна польотного завдання.

Ці зміни в свою чергу привели до поліпшення масових характеристик ракети-носія «Протон-М».

Крім того, модернізація РН «Протон-М» з розгінним блоком (РБ) «Бриз-М» проводилася і після початку їх використання. Починаючи з 2001 року РН і РБ пройшли три етапи модернізації (Фаза I, Фаза II і Фаза III), метою яких було полегшення конструкції різних блоків ракети і розгінного блоку, збільшення потужності двигунів першого ступеня РН (заміна РД-275 на РД-276), а також інші удосконалення. Завдяки цьому, максимальна маса виведеного вантажу, яку «Протон-М» з блоком «Бриз-М» можуть доставити на ГПО, збільшилася на 650 кг (з 5500 до 6150 кг).

Для виведення корисного навантаження на високі, перехідну до геостаціонарної, геостаціонарні орбіти і відлітні траєкторії використовується додатковий ступінь, званий розгінним блоком (РБ).

Розгінні блоки дозволяють здійснювати багаторазові включення свого маршового двигуна і переорієнтацію в просторі для досягнення заданої орбіти. Перші розгінні блоки для РН «Протон-К» були зроблені на базі ракетного блоку Д носія Н-1 (його п'ятого ступеня). В кінці 1990 років ГКНПЦ ім. М. В. Хрунічева розробив новий розгінний блок «Бриз-М», який використовується в РН «Протон-М» поряд з РБ сімейства «Д».

Розробка блоку Д велася в ОКБ-1 (зараз РКК «Енергія» імені С. П. Корольова). У складі РН «Протон-К» з середини 60-х років блок Д зазнав декілька модифікацій. Після модифікації, спрямованої на підвищення вантажопідйомності і зниження вартості блоку Д, РБ став називатися «Блок-ДМ».

Модифікований розгінний блок мав час активного існування 9 годин, і кількість запусків двигуна було обмежено трьома. В даний час використовуються розгінні блоки моделей ДМ-2, ДМ-2М і ДМ-03 виробництва РКК «Енергія», у яких кількість включень було збільшено до 5.

«Бриз-М»— розгінний блок для ракет-носіїв «Протон-М» і «Ангара». «Бриз-М» забезпечує виведення космічних апаратів на низькі, середні, високі орбіти і ГСО.

Застосування розгінного блоку «Бриз-М» у складі ракети-носія «Протон-М» дозволяє збільшити масу корисного навантаження, що виводиться на геостаціонарну орбіту, до 3,5 т, а на перехідну орбіту до більш ніж 6 т. Перший запуск комплексу «Протон -М»— «Бриз-М» відбувся 7 квітня 2001 року.

При стандартній схемі виведення механічне та електричне з'єднання КА з РБ «Бриз-М» здійснюється за допомогою перехідної системи, що складається з ізогрідного вуглепластикового або металевого адаптера та системи поділу (СР). Для виведення на геостаціонарні орбіти можуть використовуватися декілька різних перехідних систем, що розрізняються за діаметром кільця кріплення КА: 937, 1194, 1664 і 1666 мм. Конкретний адаптер і система поділу вибираються в залежності від конкретного КА. Адаптери, що використовуються в РН «Протон-М», розроблені і виготовляються ГКНПЦ ім. М. В. Хрунічева, а системи поділу виробляються фірмами Saab Ericsson Space, ГКНПЦ ім. М. В. Хрунічева і EADS CASA Espacio.

Типова система поділу складається з замкової стрічки, що складається з двох частин, стягнутих між собою за допомогою з'єднувальних болтів. Стрічка поєднує КА і адаптер між собою за допомогою пристроїв СР. У момент поділу РБ і КА пірогільотіни системи поділу перерубують сполучні болти замкової стрічки, після чого стрічка розкривається, і за рахунок звільнення восьми пружинних штовхачів, розташованих на адаптері, здійснюється відділення КА від РБ.

Крім основних механічних блоків, згаданих вище, РН «Протон-М» налічує ряд електричних систем, що використовуються впродовж підготовки до пуску та власне пуску РКП. За допомогою цих систем здійснюється електричне і телеметричне з'єднання КА і систем РН з пультової 4102 під час підготовки до пуску, а також збір телеметричних даних під час польоту.

Головні обтікачі «Протон-М», використовувані ILS для комерційних запусків[7]

Зовнішні відеофайли
	Доспехи для спутника: устройство и сборка ГО РН «Протон-М».

За весь час експлуатації РН «Протон» з нею використовувалася велика кількість різних головних обтічників (ГО). Тип обтічника залежить від типу корисного вантажу, модифікації РН і використовуваного розгінного блоку.

Скидання ГО здійснюється в початковий період роботи прискорювача третього ступеня. Циліндрична проставка скидається після відділення космічної головної частини.

Класичні стандартні обтічники РН «Протон-К» і «Протон-М» для виведення КА на низькі орбіти без РБ мають внутрішній діаметр 4,1 м (зовнішній 4,35 м) і довжину 12,65 м і 14,56 м відповідно. Так, наприклад, обтічник цього типу використовувався при запуску РН «Протон-К» з модулем «Заря» для МКС 20 листопада 1998.

Для проведення комерційних запусків в комплектації з блоком «ДМ» використовуються головні обтічники довжиною 10 м, зовнішнім діаметром 4,35 м (максимальна ширина КН повинна бути не більше 3,8 м). У разі використання РБ «Бриз-М» стандартний обтічник при проведенні одиночних комерційних запусків має довжину 11,6 м і при проведенні подвійних комерційних запусків— 13,2 м. В обох випадках зовнішній діаметр ГО дорівнює 4,35 м.

Головні обтічники виробляються ФГУП ОППП «Технологія» в місті Обнінськ Калузької області. ГО виготовляється з декількох обичайок, які являють собою тришарові конструкції з алюмінієвим стільниковим заповнювачем і обшивками з вуглепластику, що містять посилення і вирізи для люків. Використання матеріалів цього типу дозволяє досягти зниження маси порівняно з аналогом з металів і склопластику не менше ніж на 28-35 %, підвищити жорсткість конструкції на 15 % і поліпшити акустичні характеристики в 2 рази.

У разі комерційних запусків через компанію ILS, яка здійснює маркетинг пускових послуг РН «Протон» на міжнародному ринку, використовуються альтернативні ГО більшого розміру: довжиною 13,3 м і 15,25 м і діаметром 4,35 м. Крім того, для збільшення можливостей РН «Протон-М» активно вивчається можливість використання ГО 5-метрового діаметра. Це дозволить запускати супутники більшого розміру і підвищить конкурентоспроможність РН «Протон-М» проти його основного конкурента «Аріан-5», який вже використовується з ГО діаметром 5 м.

РН «Протон» (УР-500) існувала лише в одній конфігурації— 8K82. РН «Протон-К» і «Протон-М» за багато років експлуатації використовували різні типи розгінних блоків. Крім того, РКК, виробник РБ ДМ, оптимізувала свої вироби для конкретних корисних навантажень і кожної нової конфігурації привласнювала нове найменування. Так, наприклад, різні конфігурації РБ 11С861-01 могли мати різні найменування в залежності від корисного навантаження: Блок-ДМ-2M, Блок-ДМ3, Блок-ДМ4 іт.д. Варіанти їх модифікацій наведено в таблиці:

З 1993 року маркетинг пускових послуг РН «Протон» на міжнародному ринку здійснюється спільним підприємством «International Launch Services» (ILS) (з 1993 по 1995 рік: «Локхід-Хрунічев-Енергія»). ILS має ексклюзивне право на маркетинг і комерційну експлуатацію РН «Протон» та перспективного ракетно-космічного комплексу «Ангара». Хоча компанія ILS зареєстрована в США, її контрольний пакет належить російському ГКНПЦ ім. М. В. Хрунічева. На жовтень 2011 року, в рамках компанії ILS було здійснено 72 запуски космічних апаратів з використанням РН «Протон-К» і «Протон-М».

Вартість РН «Протон» варіюється з року в рік і неоднакова для федеральних і комерційних замовників.

В кінці 90-х років XX століття вартість комерційного пуску РН «Протон-К» з блоком ДМ становила від $ 65 до $ 80 млн. На початку 2004 року вартість запуску була знижена до $ 25 млн через істотне посилення конкуренції.

З тих пір вартість запусків на «Протоні» постійно зростала і в кінці 2008 року досягла приблизно $ 100 млн на ГПО з використанням «Протон-М» з блоком «Бриз-М». Однак з початком світової економічної кризи в 2008 році обмінний курс рубля до долара знизився на 33 %, що привело до зниження вартості запуску до приблизно $ 80 млн.

У 2010 році вартість запуску комерційних супутників знову піднялася і становила від $ 100 до $ 110 млн.

Для федеральних замовників простежується послідовне збільшення вартості носія починаючи з початку 2000-х років: вартість РН «Протон-М» (без блоку «ДМ») зросла з 2001 по 2011 рік у 5,4 рази— з 252 100 000 до 1356,5 млн рублів. Загальна вартість «Протон-М» з блоком «ДМ» або «Бриз-М» в середині 2011 року становила близько 2,4 млрд рублів (близько $ 80 млн або € 58 млн). Ця ціна складається з самої РН «Протон» (1348000000), РБ «Бриз-М» (420 млн), доставки компонентів на Байконур (20 млн) і комплексу послуг із запуску (570 млн).

Порівняння характеристик РН важкого класу
Ракета-носій	Країна	Перший політ	Колікість запусків в рік (всього)	Широта СК	Старт. маса, т	Маса КН, т			Діам. ГО, м	Успішни. пусків, %	Вартість пуску, млн $
						НОО	ГПО (залишкова ΔV до ГСО 1500 м/с)	ГСО
«Протон-М»— «Бриз-М»[11]	Росія	2001	10— 12 (55)	46°	705	23	6,15	3,25	4,35	91	65—70
Аріан-5 ECA[15]	Європейський Союз	2002	6 (33)	5°	780	20	10		5,4	97	220
Зеніт-3SL (Морський старт)[16]	Україна	1999	4-5 (31)	0°	473	13,7*	6,06	2,6**	4,15	90	45— 80
Delta IV Heavy[17][18]	США	2004	1 (5)****	35° и 28°	732	23***	10,75	6,57	5,1	80	375[19]
Delta IV Medium+ (5,4)[17][18]	США	2009	2— 3 (1)****	35° и 28°	399	13,5***	5,5	3,12	5,1	100 (1 пуск)	170[19]
Atlas V 551[20]	США	2006	1 (2)****	35° и 28°	541	18,8	6,86	3,90	5,4	96	190[19]
Atlas V 521[20]	США	2003	2 (2)****	35° и 28°	419	13,49	4,88	2,63	5,4	96	160[19]
H-IIB[21]	Японія	2009	2 (2)	30°	531	19	8		5,1	100 (2 пуски)	182[22]
CZ-3B[23][24]	Китай	1996	4 (17)	28°	426	11,2	5,1	2	4,2	88	50-70
*Зеніт-2SLБ і **Зеніт-3SLBФ, старт з Байконура; *** орбіта МКС (407 x 407км); **** Всього було здійснено 27 пусків РН Atlas V и 17 Дельта IV різноманітних модифікацій;

Після підсилення конкуренції вартість запуску була знижена з $70 млн до $25 млн.[25] (порівняння вартості запусків див. Корисне навантаження. Вартість доставки вантажів на орбіту)

Починаючи з 1965 року, РН «Протон» вироблявся в трьох основних варіантах: УР-500, «Протон-К» і «Протон-М».

16 липня 1965 двоступеневою РН УР-500 був здійснений запуск на орбіту наукової космічної станції «Протон-1» масою 12,2 т. Всього РН УР-500 в 1965—1966 роках були виведені три супутники: «Протон-1»— «Протон-3», ще один запуск закінчився невдачею. Наукова апаратура супутників «Протон» забезпечувала вивчення космічних променів і взаємодію з речовиною частинок надвисоких енергій: на супутниках були встановлені: іонізаційний калориметр, гамма-телескоп і інші прилади. Згодом РН УР-500 успадкувала назва цих КА і стала називатися РН «Протон».

Список пусків РН Протон 8К82/УР-500
№ Запуску	Дата (UTC)	Корисне навантаження	Примітки
1	16 липня 1965	СРСР Протон-1 Н-4, сер. № 1	Успіх
2	2 листопада 1965	СРСР Протон-2 Н-4, сер. № 2	Успіх
3	24 березня 1966	СРСР Протон Н-4, сер. № 3	Невдача, аварія 2-го ступеня
4	6 липня 1966	СРСР Протон-3 Н-4, сер. № 4	Успіх

Починаючи з 1967 року, було здійснено 370 пусків РН «Протон». З них 44 закінчилися невдачею під час роботи перших трьох ступенів і розгінного блоку.

Зовнішні відеофайли
	Вибух РН 19 лютого 1969 року (фрагмент з документального фільму «Объект Е-8»).
	Вибух РН 2 квітня 1969 року при запуску АМС Марс М-69 (фрагмент з документального фільму «Мощный Протон»).

Самий аварійний період припав на час відпрацювання РН в умовах «місячної гонки» СРСР-США в 1967—1970 рр. В цей час проводилися льотні випробування ракети-носія, розгінного блоку Д, повертаємого апарату типу «Зонд», а також апаратів сімейства «Луна» і «Марс». 9 невдач сталося під час роботи перших трьох ступенів РН «Протон»: п'ять під час роботи 2-го і 3-го ступеня, дві— 1-го ступеня, і по одній— по помилковій команді системи безпеки і через руйнування головного обтікача КА. Ще чотири невдачі сталися внаслідок відмов рухової установки розгінного блоку Д. Загалом, поставлені завдання були виконані тільки в 10 пусках з 25.

Трагічно закінчилася аварія на космодромі в липні 1968 року. При підготовці до пуску космічного корабля «Зонд-5Б», призначеному на 21 липня 1968 року, лопнув бак окислювача блоку Д, частково зруйнувавши головний обтічник (ГО). Корабель 7К-Л1 з напівзруйнованим ГО впав на кілька метрів вниз і застряг на майданчиках ферми обслуговування; бак пального блоку Д з п'ятьма тоннами гасу відірвався від ферми і уперся в елементи третього ступеня ракети. За одними даними 1 людина загинула, одна була поранена, за іншими даними загинуло 3 людини.

До цього періоду також відноситься аварія 19 лютого 1969, коли на 51,4 секунді польоту ракети відбулося руйнування головного обтікача під час проходження зони максимального швидкісного напору. В результаті було втрачено перший самохідний апарат типу «Луноход».

Інша небезпечна аварія сталася 2 квітня 1969 при запуску АМС «Марс», коли відбулася відмова одного з двигунів РД-253 на 0.02 секунді. На 41-й секунді польоту ракета врізалася носом у землю приблизно за 3 км від стартового комплексу. Стартовий комплекс практично не постраждав, але в прилеглому МВК вилетіло скло.

У 1976 році почалося розгортання системи «Екран». Супутники цієї серії призначалися для передачі трансляції центральних каналів на територію Сибіру і Далекого Сходу: прийом вівся на колективну наземну станцію, і потім програми ретранслювалися на прилеглі околиці. У 1978 році в результаті серії з трьох аварій РН «Протон-К» були втрачені три супутники серії «Екран», призначені для заміни вже існуючих (хоча в проміжках між «Екранами» благополучно стартували інші КА). Перебої в роботі системи «Екран» привели до невдоволення серед населення.

Кілька аварій сталися з РН «Протон» і в пострадянський час.

Так як поля падіння відпрацьованих ступенів розташовані на території Казахстану, кожен нештатний пуск викликає негативну реакцію казахстанського уряду. У 1999 році РН «Протон» двічі падали в Карагандинській області (КА «Грань» і КА «Експрес-А1»). Під час першої аварії один фрагмент РН впав на житлову територію, але нічого не пошкодив. Проте в степу виникла пожежа, викликана розливом палива центральної секції РБ «Бриз-М». Паливо другого і третього ступенів РН вигоріло і випарувалося при руйнуванні баків цих ступенів на висотах 28—30 км. Під час другої аварії уламки РН, РБ і супутника «Експрес-А» впали в малонаселеному районі Карагандинської області Республіки Казахстан. Постраждалих в результаті аварій не було. Проте представники казахстанського уряду виступили із заявою про бажання Казахстану переглянути договір про оренду комплексу Байконур. Також були висловлені вимоги про перехід від повідомної практики запусків до дозвільної. Деякі депутати парламенту Казахстану зажадали заборонити запуски російських військових КА з космодрому Байконур.

• 6 вересня 2007 РН «Протон-М» після невдалого запуску з космодрому «Байконур» впала за 40 км від міста Жезказган, заливши його околиці гептилом — високотоксичним паливом. Ситуацію посилив той факт, що в цей же день у місті перебував казахстанський президент Нурсултан Назарбаєв. Незважаючи на швидку ліквідацію наслідків екологічної катастрофи, Казахстан зажадав від Росії компенсаційну виплату в розмірі $ 60,7 млн. Росія домоглася зниження суми компенсації до $ 2,5 млн.

• 5 грудня 2010 ракета-носій «Протон-М», яка повинна була вивести на орбіту три супутники ГЛОНАСС-М, відхилилася від курсу на 8 градусів. В результаті цього супутники вийшли на незамкнену орбіту і впали в несудохідному районі Тихого океану. Аварія не дозволила закінчити формування російської навігаційної угруповання ГЛОНАСС: в разі успіху працювали б 24 супутники, по вісім у трьох площинах. Комісія прийшла до висновку, що РН не мала відношення до аварії, яка сталася через помилку при заправці розгінного блоку.

• 2 липня 2013 ракета-носій «Протон-М», яка повинна була вивести на орбіту три супутники ГЛОНАСС-М впала через 17 секунд після старту з космодрому Байконур[26].

• 16 травня 2014 при запуску ракети із супутником «Експрес АМ4P», після 530-ї секунди польоту на ракетоносії виникла «нештатна ситуація», на 540-й секунді з носієм був втрачений зв'язок і аварійно викмулися двигуни; головний блок не відділився від ракети-носія. Супутник Експрес АМ4Р не вийшов на орбіту. Руйнація 3-ї ступені відбулася на высоті 160 км при швидкості польоту 7 км/с. Уламки ракети-носія згоріли в атмосфері Землі.

• 16 грудня 2014 р. ракета «Протон» із супутником «Експрес», що стартувала 15 грудня, впала за межами Казахстану[27].

• 16 травня 2015 р. ракета «Протон» із мексиканським супутником MexSat-1 (Centenario) стартувала з космодрому Байконур, але внаслідок аварії на висоті 160—161 км, впала в Східному Сибіру. За іншими даними ракета і супутник згоріли в атмосфері.[28][29]

• Всього за період з 2010 по 2014 роки «Протон-М» зазнали кілька аварій, в результаті яких були втрачені 6 російських супутників[30].

Модель РН Протон-М з 5-метровим головним обтікачем на Паризькому Авіашоу, 2011

На даний момент передбачається, що ракета-носій (РН) «Протон-М» буде повністю замінена на РН «Ангара», яка також буде виготовлятися в ГКНПЦ ім. М. В. Хрунічева. Перший запуск «Ангари» намічений на 2013 рік. Починаючи з цього моменту, РН «Протон-М» протягом декількох років буде поступово витіснятися РН «Ангара», але його повне виведення з експлуатації можливе не раніше, ніж буде прийнята в оперативне використання РН «Ангара А5».

Відмова від використання «Протона» зумовлена кількома причинами:

• Пуски цієї ракети можливі тільки з космодрому «Байконур», який знаходиться за межами Російської Федерації. Крім Байконура, ракета-носій «Ангара» буде стартувати з космодромів, розташованих на території Росії («Плесецьк», «Східний»);
• Виготовлення деяких частин РН «Протон» виконується за кордоном, що неприйнятно для основного замовника РН «Протон-М», яким є Міністерство Оборони РФ. Ракетний комплекс «Ангара» повністю спроектований і виготовляється російськими підприємствами;
• РН «Протон» використовує високотоксичне паливо (АТ + НДМГ). Поля падіння РН «Протон-М» знаходяться в Казахстані, і після кожного аварійного пуску доводиться проводити дорогі очищення території. У «Ангарі» буде використано екологічно безпечне паливо на основі гасу. Окислювачем виступатиме рідкий кисень;
• Важкий варіант РН «Ангара» — «Ангара-5» — повинен бути простішим і дешевшим РН «Протон-М» (в основному через те, що у неї менше двигунів, найдорожчого компонента РН).
• Проте затримки в розробці РН «Ангара» означають, що РН «Протон-М» буде продовжувати використовуватися ще протягом деякого часу.

Після введення в експлуатацію першого варіанта в 2001 році РН «Протон-М» пройшла кілька поетапних модернізацій. Варіант, експлуатований в даний час, називається «Phase III Proton Breeze M» (РН «Протон-М»— РБ «Бриз-М» третьої фази). Цей варіант здатний вивести на геоперехідну орбіту (ГПО) КН масою до 6150 кг, використовуючи звичайну трасу виведення (з нахилом 51,6°) і КН масою до 6300 кг, використовуючи оптимізовану трасу з нахилом 48° (із залишковою ΔV до ГСО 1500 м/с).

Тим не менш, у зв'язку з постійним збільшенням маси телекомунікаційних супутників і неможливістю використовувати оптимізовану трасу з нахилом 48° (так як ця траса не обумовлена в «Договорі оренди космодрому Байконур», і кожен раз, пускаючи «Протон» з цим нахилом, це необхідно додатково узгоджувати з Казахстаном), вантажопідйомність РН «Протон-М» повинна бути збільшена. В даний час ГКНПЦ ім. М. В. Хрунічева проводить 4-й етап модернізації РН «Протон-М»—"Бриз-М" («Phase IV Proton Breeze M»). Передбачається, що здійснення цього етапу буде завершено в 2013 році. В результаті планованих удосконалень маса виведеного на ГПО корисного навантаження системи буде збільшена до 6300 кг на стандартній трасі (нахил 51,6°, залишкова ΔV до ДСО 1500 м/с).

Починаючи з 90-х років XX століття в ГКНПЦ ім. М. В. Хрунічева велися роботи по киснево-водневому розгінному блоку (КВРБ), оскільки це дало б змогу значно збільшити масу корисного вантажу на високих орбітах. У результаті було успішно розроблено двигун РД-0146, і навіть почалося виготовлення деталей і окремих блоків цього РБ. Оскільки КВРБ помітно більше, ніж РБ ДМ або «Бриз-М», і повинен використовуватися з 5-метровим головним обтічником, такі аспекти, як аеродинаміка РН, система керування, програмне забезпечення і навіть частина електроніка, повинні бути модернізовані. Крім того, в даний час стартовий майданчик не підготовлений для заправки РБ кріогенним паливом (рідким воднем). Це означає, що для досягнення цих цілей будуть потрібні серйозні фінансові вливання, які зараз сконцентровані на створенні РН «Ангара». У зв'язку з цим, роботи в цьому напрямку були припинені, а самі блоки перейменовані в КВТК (Киснево-Водневий Важкого Класу) і оптимізовані для використання в новій РН «Ангара»[31][32].

В даний момент у світі існує декілька ракет-носіїв важкого класу, порівнянних за характеристиками з РН «Протон-М». Нижче, в таблиці «Порівняння характеристик РН важкого класу», наведені основні характеристики останніх модифікацій цих РН.

Треба зауважити, що всі перераховані РН використовують космодроми, розташовані значно ближче до екватора, ніж Байконур. Це дає їм перевагу в масі корисного навантаження на різних орбітах. Крім того, закордонні РН використовують рідкий водень як паливо на верхніх щаблях, питома імпульс якого помітно вище (450 с проти 320 с у гептилу). Це дозволяє їм виводити значно більше навантаження на високі орбіти (ГПО, ДСО та відлітна), але в той же час помітно здорожує вартість пуску. Тим не менш, попри ці недоліки, а також будучи спадкоємцем понад 50-річного дизайну, РН «Протон-М» перевершує майже всі аналогічні РН (крім Delta IV) по масі корисного вантажу на низькій опорній орбіті (див. таблицю).

Хоча всі згадані ракети важкого класу можуть вважатися конкурентами, не все ними є, тому що не в змозі конкурувати з РН «Протон-М» по ряду аспектів: за ціною пуску, по масі корисного вантажу, що виводиться на ГПО, за вартістю кілограма корисного вантажу на орбіті і по можливості виробляти достатню кількість РН протягом року.

Основними конкурентами РН «Протон-М» за ціною і по виведеної корисного навантаження є європейська РН також важкого класу «Аріан-5» компанії «Аріанеспас» і міжнародний проект «Морський старт» з РН середньо-важкого класу «Зеніт». Крім того, конкурентами по масі корисного навантаження, що виводиться на орбіту, можуть вважатися американські носії «Atlas 5» і «Дельта-4», а також японський носій «H-IIB». Проте вартість останніх трьох згаданих РН значно перевищує вартість РН «Протон-М», і тому вони фактично не конкурують з «Протоном».

Іншим потенційним конкурентом є також китайська РН середньо-важкого класу «Великий похід-3B», але через заборону накладеного США на експорт американської високотехнологічної продукції в Китай (т. зв. «Міжнародні правила торгівлі зброєю» (International Traffic in Arms Regulations (ITAR)), в даний час ця РН використовується дуже мало.

Компанія «Аріанеспас», яка виробляє і експлуатує РН «Аріан-5», в даний момент (жовтень 2011 р.) є лідером із запусків комерційних супутників, і їй належить близько 50-60 % цього ринку (в залежності від методики розрахунку). Хоча РН «Аріан-5» (варіант «Аріан ECA») коштує більш ніж вдвічі дорожче, ніж РН «Протон-М»— «Бриз-М» (близько $ 220 млн [102]), вона має велику вантажопідйомність, ніж "Протон ", і зазвичай виводить на ГПО по два супутника за один пуск, загальною масою до 9300 кг [117]. Варто, однак, відзначити, що пуски РН «Аріан-5» відбуваються з космодрому Куру, який розташований всього лише за 500 км від екватора, що дозволяє виводити на геостаціонарну орбіту корисне навантаження на 27 % більшої маси, ніж з космодрому Байконур.

Відповідно до цієї моделі, в останньому пуску 21 вересня 2011 РН «Аріан-5ECA» вивела на геоперехідну орбіту два супутники загальною масою 8974 кг (Arabsat-5C і SES-2) [118]. У таких випадках замовники поділяють вартість запуску, що дозволяє «Аріанеспас» конкурувати з РН «Протон»: так, наприклад, запуск супутника компанії Hughes Communications «Jupiter» масою 6100 кг на «Аріан-5» у 2012 році буде коштувати $ 110 млн, згідно з контрактом, підписаним на початку травня 2010 року.

Тим не менш постійна тенденція до збільшення маси геостаціонарних телекомунікаційних супутників загрожує економічній моделі «Аріанеспас». Останнім часом з'явилася велика кількість важких супутників масою до 6 т і більше. Цей факт ускладнив добірку «пар» супутників для РН «Аріан-5»: якщо перший «важкий» супутник важить в районі 6000 кг, то парний супутник повинен важити трохи більше 3000 кг, що не так-то просто знайти. У зв'язку з практичною неможливістю виводити супутники в режимі «соло» (за високої вартості РН «Аріан-5ECA»), «Аріанеспас» вимушена йти на тривалі затримки в пусках (аж до півроку).

Як наслідок зниження вартості «Протона» і збільшення вартості «Аріан-5», компанія ILS(англ.) значно збільшила свій портфель замовлень і навіть відбила деяких клієнтів у «Аріанеспас»: у березні 2009 року американська компанія ViaSat оголосила, що розриває контракт з «Аріанеспас» на запуск супутника «ViaSat-1» з тим, щоб провести запуск на «Протон».

«Морський старт» — плавучий космодром для запуску українських ракет «Зеніт-3SL» і однойменний міжнародний консорціум з експлуатації космодрому «Морський старт», в даний час контрольований РКК Енергія.

Здійснюються старти зі стартової платформи «ODYSSEY» з екватора, звідки РН «Зеніт-3SL» здатна виводити на геоперехідну орбіту майже таке ж КН (6241 кг), що і РН «Протон-М» з Байконура. Проте можливості щодо виведення корисного навантаження на низьку навколоземну орбіту у середньо-важкого «Зеніту» істотно нижче (приблизно на дев'ять тонн), ніж у важкого «Протона».

РН «Зеніт-3SL» конструктивно простіше РН «Протон-М» і тому дешевше. До 2009 року вартість запуску при використанні «Морського старту» становила всього $ 45 млн, що, однак, призвело до банкрутства консорціуму і реструктуризації. 24 вересня 2011 «Морський старт» здійснив свій перший пуск після реструктуризації, після якої вартість запуску оцінювалася вже в $ 80 млн в 2010 році, що можна порівняти з вартістю запуску на РН «Протон».

Найбільш часто критикованим аспектом конструкції РН «Протон» є його паливо: несиметричний диметилгідразин (НДМГ або «гептил») є високотоксичним канцерогенною речовиною, яке вимагає особливо обережного поводження. Враження НДМГ можливе в результаті вдихання парів або проникнення через шкіру. При легкому отруєнні симптомами можуть бути головний біль, нудота, запаморочення, підвищення артеріального тиску тощо. У цьому випадку можливе повне одужання через 5—6 днів після отруєння. При сильнішому отруєнні одужання може зайняти два тижні. В гіршому випадку отруєння гептилом може викликати багатогодинні судоми, втрати свідомості, набряк легенів тощо і в результаті призвести до смерті.

Крім того, при падінні відпрацьованих ступенів залишки пального (у випадку з «Протон-К» більше двох тонн гептилу) забруднюють ґрунт на місці падіння, що вимагає проведення дорогих заходів з очищення території: при проникненні в ґрунт гептил, завдяки своїй стабільності, зберігається там довгий час і здатний мігрувати за профілем ґрунту. При цьому уражена рослинність набуває вигляду «вареної» зелені. Окисник, який використовується в РН «Протон», азотний тетраоксид, може забруднювати нітратами і нітритами ґрунт і воду.

Нечисленні аварії РН «Протон» наносять ще більшої шкоди: у цьому випадку тонни НДМГ виливаються на ґрунт в місці падіння. Так, у 2007 році, РН «Протон-М» впала за 40 км від міста Жезказган. Росії довелося виплатити $ 2,5 млн за очистку території від гептилу.

Іншим недоліком гептилу є відносно низький питомий імпульс ракетних двигунів, які його використовують (288—330 с). Багато зарубіжних аналогів оснащені ракетними двигунами, що використовують кріогенне паливо (рідкий водень) на верхніх ступенях з питомим імпульсом близько 450 с, що дозволяє домогтися кращих результатів за масою корисного навантаження.