质子K号(Blok-DM-2)是苏联/俄罗斯研制的四级重型运载火箭,属于UR500火箭系列,采用偏二甲肼/四氧化二氮作为芯级推进剂,第四级Blok-DM-2使用煤油/液氧推进剂,主要用于发射高轨道卫星、深空探测器等载荷,具备较强的运载能力和商业发射适应性。
质子K号(Blok-DM-2)是质子-K运载火箭配备Blok-DM-2上面级的四级构型,由苏联中央机械制造设计局研制,赫鲁尼切夫机器制造厂生产,1967年首飞,可执行近地轨道、地球同步转移轨道、月球转移轨道及深空探测发射任务,芯级最大直径7.4米,整流罩直径4.35米,近地轨道运力19760千克,地球同步转移轨道运力约4930千克,月球转移轨道运力5390千克,起飞质量约691吨,曾用于发射火星探测器、通信卫星等载荷,是苏联/俄罗斯航天发射的主力运载火箭之一。
运载参数和应用场景
质子K号(Blok-DM-2)是苏联/俄罗斯质子号系列火箭的重要衍生型号,研制单位为赫鲁尼切夫国家研究与生产空间中心,属于带上面级的四级运载构型(三级芯级加DM-2上面级),主要承担高轨道发射任务。其核心运载参数如下:
| 参数类别 | 具体指标 |
|---|---|
| 火箭全长 | 57.2 米 |
| 起飞重量 | 691.5 吨 |
| 芯级最大直径(含贮箱) | 7.4 米 |
| 近地轨道运载能力 | 5000 千克 |
| 地球同步转移轨道运载能力 | 4700~4930 千克 |
| 地球静止轨道(GEO)直接入轨能力 | 1880 千克 |
| 设计服役阶段 | 1982年-2012年 |
该火箭的应用场景高度聚焦高价值航天器发射:其一,承担苏联/俄罗斯的地球静止轨道通信卫星发射任务,包括“银幕”“彩虹”“地平线”系列军民通信卫星,为广袤的苏联及独联体领土提供跨区域通信服务;其二,负责格洛纳斯全球导航卫星系统的组网发射,DM-2上面级的多星部署能力可一次性将3颗格洛纳斯卫星送入中高轨道,大幅提升组网效率;其三,执行深空探测任务,曾作为火星探测器、金星探测器的运载工具,将载荷送入地火转移轨道。此外,在20世纪90年代质子火箭商业化初期,该型号也承担过部分国际商业通信卫星发射订单,是俄罗斯航天商业发射早期的主力型号之一。
技术特点
质子K号(Blok-DM-2)继承了质子系列火箭的成熟设计,同时通过DM-2上面级的改进提升了高轨道发射精度和多任务适应性,其核心技术参数如下:
| 子级 | 发动机配置 | 推进剂 | 真空推力 | 比冲(真空) | 工作时间 |
|---|---|---|---|---|---|
| 芯一级 | 6台RD-253发动机 | 偏二甲肼/四氧化二氮 | 10470 千牛 | 316 秒 | 124 秒 |
| 芯二级 | 4台RD-0210发动机 | 偏二甲肼/四氧化二氮 | 2399 千牛 | 327 秒 | 206 秒 |
| 芯三级 | 1台RD-0212发动机 | 偏二甲肼/四氧化二氮 | 630 千牛 | 325 秒 | 238 秒 |
| Blok-DM-2上面级 | 1台RD-58M发动机 | 煤油/液氧 | 84 千牛 | 352 秒 | 610 秒 |
该火箭的技术特点十分鲜明:首先是推进剂选择的实用性,芯级采用可贮存的偏二甲肼/四氧化二氮组合,虽然具有毒性,但无需发射前临时加注,可长时间在发射台待命,大幅提升了发射任务的响应速度,适合军用载荷的应急发射需求。其次是上面级的精准入轨能力,DM-2上面级在原有DM组级基础上改进了制导系统,入轨精度较早期型号提升了40%,能够满足地球静止轨道卫星的定点精度要求,是苏联首个具备稳定GEO直接入轨能力的上面级,解决了拜科努尔发射场纬度偏高导致的高轨道发射效率不足问题。此外,该火箭具备多星部署能力,可根据任务需求调整载荷适配器,最多可同时搭载3颗导航卫星,显著降低了组网发射成本。
不过该型号也存在明显短板:一方面芯级推进剂的剧毒属性导致发射失败后极易造成发射场周边环境污染,历史上多次发射失利后曾引发哈萨克斯坦的抗议,限制了其发射频次;另一方面,质子系列火箭的结构设计基于20世纪60年代的技术框架,整体干质比偏低,运载效率落后于同级别欧美运载火箭。
发射历史和重要任务
质子K号(Blok-DM-2)于1982年10月12日完成首次发射,成功将宇宙-1413号格洛纳斯导航卫星送入预定轨道,截至2012年3月最后一次发射,累计执行107次发射任务,所有任务全部实现卫星成功入轨,共携带173颗航天器,是质子系列中发射成功率最高的子型号之一。其发射均在哈萨克斯坦拜科努尔航天发射场(即记录中TTMTR站点)执行,历史上的代表性发射任务如下:
| 发射时间 | 发射代码 | 核心载荷 | 载荷类型 | 入轨卫星数量 | 任务意义 |
|---|---|---|---|---|---|
| 1982年10月12日 | - | 宇宙-1413 | 格洛纳斯导航卫星 | 1 | 型号首飞成功,正式投入服役 |
| 1991年12月20日 | - | 宇宙-2177/2178/2179 | 格洛纳斯导航卫星 | 3 | 苏联解体前最后一次质子火箭发射,完成格洛纳斯系统初步组网 |
| 2006年12月25日 | 2006-062 | 3颗格洛纳斯-M卫星 | 导航卫星 | 3 | 格洛纳斯系统全球组网关键节点发射 |
| 2007年10月26日 | 2007-052 | 3颗格洛纳斯-M卫星 | 导航卫星 | 3 | 格洛纳斯系统在轨卫星数量达到18颗,实现俄罗斯本土覆盖 |
| 2008年6月27日 | 2008-033 | 宇宙-2440 | 导弹预警卫星 | 1 | 俄罗斯新一代“眼睛”系列导弹预警卫星补网发射 |
| 2009年2月28日 | 2009-010 | 宇宙-2449 | 军事通信卫星 | 1 | 俄军“彩虹-1M”系列通信卫星首星发射,提升战略通信能力 |
| 2012年3月30日 | 2012-012 | COSMOS 2479 | 导弹预警卫星 | 1 | 型号最后一次发射,成功将GEO轨道导弹预警卫星送入定点,完成型号服役使命 |
在30年的服役周期中,质子K号(Blok-DM-2)支撑了苏联和俄罗斯两代导航系统、导弹预警系统和通信卫星系统的建设,是冷战后期至21世纪初俄罗斯航天高轨道发射的核心支柱。2012年之后,该型号被更先进的质子-M火箭替代,但其成熟的设计和极高的任务成功率,使其成为苏联航天工业实用性设计思路的典型代表。


