"ПРОТОН"
«Протон» - наименование серии советских исследовательских ИСЗ с научным оборудованием для изучения космических лучей и взаимодействия с веществом частиц сверхвысоких энергий. Внутри цилиндрического корпуса (диаметр примерно 4 м) размещен герметичный отсек с научной аппаратурой и другим оборудованием. В полете ИСЗ «Протон» не ориентированы; имеется система датчиков для индикации положения осей ИСЗ в пространстве. Энергопитание бортовой аппаратуры от солнечных батарей, выполненных в виде 4 панелей, раскрываемых после выведения на орбиту; размах панелей около 9 м. Система терморегулирования – активная, с вынесенным радиационным теплообменником.
 
«Протон-1» - «Протон-3» запущены в 1965 – 66 годах. Масса каждого «Протона» (с оборудованием, размещенным на последней ступени РН) 12,2 т; масса комплекса научной аппаратуры 3,5 т. «Протон-1» был запущен  с 81-й площадки космодрома Байконур  2-ступенчатой РН  «Протон» 16 июля 1965 года.
 
«Протон-4» запущен в 1968 году; масса ~ 17 т; масса комплекса научной аппаратуры 12,5 т. Впервые в космосе с помощью установленного на борту ионизационного калориметра, гамма-телескопа и приборов для изучения электронов и космических лучей решались разносторонние астрофизические задачи: исследовались солнечные космические лучи и их радиационная опасность; регистрировались энергетический спектр и химический состав частиц первичных космических лучей в интервале энергий до сверхвысоких; изучалось ядерное взаимодействие космических частиц сверхвысоких энергий; фиксировалась абсолютная интенсивность и определялся энергетический спектр электронов галактического происхождения; изучались интенсивность и энергетический спектр галактического гамма-излучения со сверхвысокими энергиями.
 
Полеты ИСЗ «Протон» открыли новое направление в развитии экспериментальной и теоретической астрофизики, а также физики элементарных частиц. Запуски осуществлялись 2- и 3-ступенчатыми РН «Протон»
.
 
Источник: www.space-ru.com
 
Запуски спутников серии «Протон»
«Протон-1»
16 июля 1965 г.
На момент запуска -
крупнейший
КК массой 12 200 кг;
Исследование космического излучения сверхвысокой
энергии, в том числе солнечных космических лучей,
их радиационной опасности, первичных космических
лучей, ядерного взаимодействия космических частиц,
электронов и гамма-лучей галактического происхождения.
«Протон-2»
 
2 нояб. 1965г.
 
Такие же, как и у
«Протона-1»
 
Продолжение исследований, проверка и уточнение
данных, полученных станцией "Протон-1".
Объем научной информации в сотни раз превышает
информацию, полученную в предыдущем полете.
«Протон-3»
6 июля 1966 г.
Такие же, как и у
«Протона-1»
Продолжение и развитие иссле дований, выполненных
на ИСЗ "Протон-1, -2". Значительно увеличены
возможности научной аппаратуры, установлены приборы
для поиска фундаментальных частиц (кварков).
«Протон-4»
16 нояб. 1968 г.
Крупнейший корабль
этой серии, масса
17000 кг
Изучение характеристик космических лучей и электронов
высокой энергии, исследование взаимодействия
космических частиц и ядер веществ (водород, углерод,
железо). Поиск кварков.
 
Источник: www.epizodsspace.narod.ru
 
Что сделать, чтобы ИСЗ “Протон” не слишком крутился.
 
Задумал спутник “Протон” НИИЯФ МГУ (НИИ Ядерной Физики) для исследований, откуда летят к нам протоны в космосе. "Протон" был очень тяжелым, так как был нагружен свинцовыми ловушками протонов. Для него был создан Бугайским в Филях – заводе имени Хруничева соответствующий носитель, который впоследствии оказался столь удачным, что широко используется до сих пор.
 
Мы в КБ-9 (летных испытаний) получали телеметрическую информацию, сбрасываемую с него на наземные приемные станции МА-9 и обрабатывали ее на специально созданной для этого машине МО-9. Разработана МО-9 (чуть ли не первая полупроводниковая машина в СССР) была в ящике, который теперь называется НИИ космического приборостроения и изготовлена в Ижевске, куда я ездил для ее приемки. Поскольку в поисках протонов спутник должен был равномерно обшаривать все окрестности небесной сферы с угловой скоростью не более 2-3 град/сек, то специально не был стабилизирован. При расшифровке информации со спутника обнаружилось, что он временами слишком сильно раскручивался, так что точность определения ориентации уменьшалась линейно с увеличением угловой скорости, что не позволяло точно определить направление движения протонов. И несколько сотрудников КБ-9, в число которых входил и я, придумали, как бороться с этим.
 
Формула нашего предполагаемого изобретения звучала так: “Устройство автоматического ограничения угловой скорости ИСЗ длительного существования, использующее систему демпфирования с блоками демпфирующих гироскопов и бортовые магнитометры, отличающееся тем, что с целью автоматического включения системы демпфирования, выходы магнитометра, измеряющие составляющие напряженности магнитного поля земли по связанным осям спутника, подключены на вход вводимого устройства анализа, которое производит выделение периода изменения напряженности магнитного поля, соответствующего текущей угловой скорости спутника, сравнение его с эталонным периодом, соответствующим допустимой угловой скорости, и автоматически выдает команду на включение системы демпфирования при превышении абсолютной угловой скорости.
 
Теорию разработал Миша Токарев, окончивший МФТИ, исписав формулами по “прецессии нутации” целую тетрадь, где обосновал, что период изменений показаний магнитометра действительно пропорционален абсолютной угловой скорости, а мы с Худяковым создали макет “вводимого устройства” (включавшего 109 транзисторов), работу которого демонстрировали руководству ящика. Но судьба этого устройства была неудачной, так как против нас (КБ-9) выступил разработчики системы управления и демпфирования из КБ-4 (начальники Самойлов, Туманов), которым не понравилось, что КБ-9 хочет усовершенствовать их систему. В борьбе с КБ-4 изобретатели поссорились со своим начальством (Перьковым), сначала уволился Токарев, потом Худяков, а потом и я.
 
Источник: Шереметьев Владимир Константинович,  www.sheremetieview.narod.ru
 
CПУТНИКИ "ПРОТОН" (и другие) для изучения галактических космических лучей высокой энергии
 
В 1965 году начались испытания новой ракеты, ставшей к настоящему времени самой мощной ракетой, используемой для запуска тяжелых спутников не только российского производства, но и многих зарубежных стран и получившей название "Протон". Это название возникло из названия спутников "Протон", запущенных этой ракетой в 1965 году. История их запусков такова: подошло время испытания новой ракеты, способной выводить на орбиту Земли груз весом несколько тонн. Обсуждались варианты, что использовать в качестве этого груза, песок или научную аппаратуру. Песок конечно проще, но обидно, если запуск будет успешным.
 
Научную аппаратуру такого веса тогда еще никто не делал и на первый пробный пуск ракеты ставить уникальную аппаратуру было рискованно, пуск-то первый, как он пройдет? К тому же сроки до запуска были очень сжатыми, меньше года. Тем не менее, несмотря на эту ситуацию НИИЯФ МГУ предложил научную задачу, требующую подъема тяжелой аппаратуры, и обязался изготовить эту аппаратуру к требуемому времени (всегда есть надежда, что ракетчики тоже будут опаздывать).
 
Научная задача состояла в изучении энергетического спектра и химического состава галактических космических лучей в области энергий 10Е11 - 10Е14 эВ. Для измерения энергии таких частиц необходимо, чтобы они остановились в объеме прибора, выделили в нем всю свою энергию, а пробег протонов и созданных ими вторичных частиц при таких энергиях составляет более метра железа, т.е. для их поглощения требуется прибор очень большого объема, заполненного тяжелым веществом (свинец, железо и др.) Такие энергии не были доступны ускорителям заряженных частиц и кроме астрофизических задач - измерения спектра частиц и их химического состава - эксперимент мог ответить на ряд ядернофизических вопросов, например, о поведении сечения ядерного взаимодействия протонов и более тяжелых ядер с увеличением их энергии.
 
Для измерения энергии космических частиц в наземных экспериментах к тому времени широко использовались ионизационные калориметры, изобретенные ранее в СССР. Такая же методика была применена и на спутниках "Протон" и ряде других, запущенных позже для решения тех же задач. Метод измерений был предложен Н.Л. Григоровым, он же осуществлял конкретное руководство изготовлением приборов, проведением экспериментов и обработкой результатов. На спутнике "Протон-1" был установлен прибор СЭЗ-14 (Спектр, Энергия, Заряд до 10Е14 эВ ) весом около 7 тонн. В состав прибора СЭЗ-14 кроме калориметра входили также детекторы заряда частиц в виде ионизационных камер и мишени из графита и железа, в которых происходило взаимодействия частиц с веществом. Схематическое устройство прибора СЭЗ-14 приведено на рисунке.
 
Схематическое изображение прибора СЭЗ-14
 
I - детектоp взаимодействия;
II - нижний сцинтилляционный счетчик;
III - ионизационный калоpиметp;
1-10 - сцинцилляционные детектоpы энеpгии;
11 - диффузоp детектоpа энеpгии;
12 - диффузоp детектоpа взаимодействия;
14-16 - фотоумножители;
17 - детектоp заpяда (сдвоенный пpопоpциональный счетчик);
18 - детектоp напpавления;
а - полиэтилен;
б - железо;
в - углеpод;
г - свинец.
 
Разработка и изготовление такого сложного прибора в короткий срок даже для НИИЯФ МГУ, обладавшего высоким потенциалом, потребовало огромных усилий. По распоряжению дирекции (читай С.Н.Вернова) на создание этой аппаратуры были брошены все силы института, все финансовые ресурсы. Почти весь потенциал механических мастерских, а в шестидесятых годах он был немалым, огромная группа электронщиков занимались изготовлением аппаратуры спутников "Протон".
 
Авторитет С.Н. Вернова и Н.Л. Григорова способствовал привлечению к созданию каркаса прибора СЭЗ-14 и его основных элементов (конструкция, крепление поглотителя из железа) сил конструкторского бюро, в котором разрабатывалась ракета-носитель и сам спутник. Это была важная состовляющая успешного создания прибора, но все-таки главные вопросы прорабатывались в НИИЯФ МГУ: прибор был напичкан электроникой, одних усилителей импульсов было более сотни. До спутников "Протон" такой объемной и сложной аппаратуры в космос еще не запускалось. Коллектив наших сотрудников, среди которых кроме Н.Л. Григорова необходимо отметить И.Д. Рапопорта, А.Ф. Титенкова, А.В. Смирнова, Б.М. Яковлева, В.Е. Нестерова, И.А. Савенко, В.Я. Ширяеву и др., опять, как и при запуске первых спутников работал с огромным энтузиазмом, буквально совершил научный подвиг, создав за кратчайший срок (всего 9 месяцев) сложнейшую аппаратуру, безотказно проработавшую в полете около 3 месяцев.
 
Ракета "Протон" оказалась такой мощной, что позволила кроме прибора СЭЗ-14 вывести на орбиту и еще несколько приборов, предназначенных для изучения высокоэнергичных электронов и гамма-квантов, а также химического состава солнечных космических лучей. Ведущими физиками-экспериментаторами здесь были Л.Ф. Калинкин, Е.А. Пряхин, Н.Н. Володичев и ряд других. Многие из перечисленных сотрудников по результатам экспериментов на всех четырех спутниках "Протон" впоследствии защитили кандидатские диссертации.
 
При полетах спутников "Протон-1,-2,-3" был получен уникальный, до сих пор не подтвержденный и не опровергнутый результат о резком загибе спектра протонов при энергии около 2х10Е12 эВ. При этом наклон спектра суммы всех частиц (протонов, альфа-частиц и более тяжелых ядер) оставался постоянным, согласующимся с результатами других косвенных экспериментов. Если спектр протонов действительно испытывает резкое изменение наклона, то в области высоких энергий космических лучей происходит изменение химического состава частиц, выражающееся в обогащении космических лучей тяжелыми ядрами, ибо доля протонов при больших энергиях становится уже ничтожно малой. Это значит, что нужно вносить коррективы в механизм ускорения частиц в источнике, требуя от последнего ускорения только ядер с Z > 2. Важность этих выводов очевидна, но хотелось бы обладать большей увереннностью в их справедливости.
 
Для подтверждения этого результата и продвижения в область еще больших энергий на ИСЗ "Протон-4" светосила прибора для регистрации частиц высокой энергии, получившего название ИК-15 (Ионизационный Калориметр до энергий 10Е15 эВ), была увеличена в 10 раз. Однако результаты полета спутника "Протон-4" также не дали однозначного ответа на вопрос о загибе спектра протонов. Еще несколько последующих запусков тяжелых исследовательских спутников* также не смогли ответить на этот вопрос.
* "Интеркосмос-6" в 1972 г., "Космос-1543" ("Сокол") в 1984 г., "Космос-1713" ("Сокол") в 1986 г.
 
Первоисточник: www.kosmofizika.ru
 
 
"Протон-1, -2, - 3"
 
 
"Протон-4"
 
 
"Протон-4"
 
Читайте также о "Протонах" в Википедии
 
Макет ИСЗ "Протон-1" в музее космонавтики им. К.Э.Циолковского в Калуге: