Proton-K (8K82K)

Le Proton-K (en russe Протон-К, indice GRAU 8K82K ; noms Sheldon D-1, D-1-e et D-1-h ; désignations du département de la Défense des États-Unis SL-12 et SL-13) est né comme la version à trois étages de l'UR-500 à deux étages de Vladimir Tchelomeï. Son développement, sous la désignation UR-500K, a commencé en juillet 1965 à la branche n° 1 du bureau OKB-52, l'actuel Khrunichev. Son objectif immédiat était la course à la Lune : le projet UR-500K-L-1 devait envoyer autour de la Lune, puis ramener sur Terre, le vaisseau à deux modules 7K-L1, une variante de Soyouz, d'abord sans équipage puis avec des cosmonautes. Un quatrième étage, le Blok D, dérivé du cinquième étage du géant N-1, a été développé en parallèle.

Par rapport à l'UR-500, le premier étage a été repris sans changement ; le deuxième a reçu des réservoirs d'ergols plus grands et une jupe inter-étages en treillis redessinée ; le troisième a été obtenu en raccourcissant le deuxième étage de l'UR-500 et en montant un seul moteur au lieu de quatre. Ce moteur, le RD-0212 de Semion Kossberg, associe un moteur principal monochambre (RD-0213, 588 kN dans le vide) à un moteur vernier à quatre chambres (RD-0214, 32 kN dans le vide) qui pilote le lanceur sans orienter le moteur principal et facilite la séparation des étages. Le système de guidage inertiel autonome, conçu par l'équipe de Nikolaï Pilioughine avec une triple redondance et fabriqué à l'usine Kommounar de Kharkiv, se trouvait dans une baie toroïdale au sommet du troisième étage et commandait aussi les deux premiers.

Le Proton-K mesurait 50 m de haut pour 7,4 m de large à son point le plus large et brûlait du tétroxyde d'azote et de la diméthylhydrazine asymétrique, des ergols hypergoliques qui s'enflamment au contact et se conservent à température ambiante. Le premier étage, long de 21,2 m et pesant 450 510 kg une fois plein, emportait six moteurs RD-253 de Valentin Glouchko délivrant 10 470 kN pendant 124 s ; au début des années 1990, leur poussée a augmenté de 7,7 % et le moteur a été rebaptisé RD-275. Le deuxième étage, avec quatre RD-0210, fournissait 2 399 kN pendant 206 s, et le troisième 613,8 kN pendant 238 s. Dans sa version à trois étages, il plaçait jusqu'à 19 760 kg en orbite terrestre basse ; son record fut le module Zvezda, avec 22 776 kg. Il décollait des aires 81/23, 81/24, 200/39 et 200/40 de Baïkonour.

Le premier lancement, le 10 mars 1967, emportait le prototype 7K-L1P, immatriculé Kosmos 146, sur un Blok D ; cette date est considérée comme celle de la naissance du Proton-K. Un développement précipité a eu un lourd tribut : entre mars 1967 et août 1970, seuls 6 des 21 lancements ont été pleinement réussis. Le 27 septembre 1967, un moteur du premier étage ne s'est pas allumé parce qu'un bouchon en caoutchouc y avait été oublié ; le 19 février 1969, la coiffe s'est effondrée à 51 s et la fusée a explosé ; le 2 avril 1969, un incendie moteur a fait retomber la fusée, qui transportait une sonde martienne, quelques secondes après le décollage. Sur 11 lancements de vaisseaux 7K-L1, seul Zond 7 fut un succès complet, et cinq missions furent perdues à cause de défaillances du lanceur. En conséquence, le Proton-K n'a été formellement accepté en service qu'en 1978, après son 61e lancement.

Dans sa configuration de base à trois étages, il a volé trente fois, toujours avec de lourdes charges utiles en orbite basse : à partir de 1971, il a lancé les sept stations Salyut, effectué quatre vols d'essai sans équipage du TKS avant l'annulation de ce programme, mis en orbite six des sept modules de Mir à partir de 1986 et, à partir de 1998, les modules Zarya et Zvezda de la Station spatiale internationale. Avec un quatrième étage, il a lancé toutes les sondes soviétiques Venera et Mars des années 1970 et 1980, ainsi que des missions Luna et Zond. Les étages supérieurs furent nombreux : le Blok D a volé quarante fois, le D-1 dix fois et le D-2 trois fois (Fobos 1, Fobos 2 et Mars 96) ; le Blok DM 66 fois ; le DM-2, le plus utilisé, 109 fois, surtout avec des satellites GLONASS et Raduga ; le DM-2M quinze fois, surtout avec des satellites Ekspress ; et le DM3 vingt-cinq fois, presque exclusivement avec des satellites commerciaux. Le Briz-M y a fait ses débuts le 5 juillet 1999 et a volé quatre fois au total.

Plusieurs échecs ultérieurs tenaient aux étages supérieurs ou à des défauts de fabrication ; la perte de juillet 1999 et celle d'Ekspress 1A en octobre 1999 furent imputées à une mauvaise exécution d'un lot de moteurs de 1993 provenant de l'usine de Voronej. À partir de 2001, le Proton-K a été progressivement remplacé par le Proton-M, qui conservait sa structure mais introduisait un système de contrôle numérique. Le dernier Proton-K, construit à la fin des années 2000 et conservé en stock, a décollé le 30 mars 2012 avec le dernier satellite de la série US-KMO et le dernier étage DM-2. Ce fut son 310e lancement (311e selon un autre décompte), dont 275 réussis.