"Krunichev國家研究和生產太空中心"的質子號長久以來都是俄羅斯重型軌道發射載具。為了進行蘇聯冷戰期間太空競賽的有人探月計畫而開發，之後質子號轉換成提供無人探索服務，它發射了多項歷史性的“第一次”任務包括飛抵月球、火星和金星。20世紀70年代質子號開始了長期且穩定地發射國防和政府衛星到靜止軌道。自從冷戰結束後質子號已建立龐大的商業發射業務。在1960年代一開始質子號是由"切洛梅設計局"所開發。由於最初克里姆林宮把它定為潛在的兩段型超級洲際飛彈(命名為UR500)，它被設計成使用可儲存自燃推進劑（四氧化二氮和二甲基聯氨）。Valentin Glusko開發了當時最先進的火箭引擎，真空中 150公噸推力兩階段燃燒循環 RD-253，為火箭的第一段提供推力。從"切洛梅 "UR200洲際飛彈第一段引擎升級成有60公噸以上推力的四具兩階段燃燒循環 Kosberg引擎 為第二段火箭提供動力。為了進行蘇聯的有人月球計劃而開發的UR500K軌道發射載具則增加第三段火箭，其搭載的引擎與第二段相同但數目只有一具，這使得 UR500很快地被導向太空飛行。在1965~66年 兩段的UR500進行四次試驗飛行，發射一系列重量 12.2公噸名為"質子"的研究酬載到軌道上。這個名稱不久就變成運載火箭本身的稱號。三段UR500K（質子號 K）在1967年開始飛行，能夠運送超過19公噸酬載到低地球軌道，可選擇增加的第四段火箭可運送超過5公噸酬載飛向月球。西方世界似乎認為 質子號是蘇聯對 NASA土星I/IB的回應。
從1967~69年 科羅廖夫設計局以液態氧/煤油為推進劑的Block D被搭載在質子號K第四段上，連續發射進行繞月飛行任務的無人Zond太空船。Zond被設計成可運送太空人，該計劃是要在美國阿波羅計畫太空人抵達月球之前 先送蘇聯太空人繞行月球，但Zond和質子號接連遭遇挫折而延遲測試計畫。前六次測試飛行中有四次遭遇到質子號或 Block D故障。1968年7月籌備的第七次發射因加壓的 Block D氧化劑槽在發射台上破裂而被終止。該事故有三名工作人員喪生，但質子號K其他部分和Zond太空船則沒有損害。另一個質子號和Zond在1968年九月被準備 ，Zond 5成為第一個繞行月球並返回地球的太空船，兩個月後 Zond 6也繞行月球。然而由於飛行期間出現的問題使得送太空人進行下個任務的計畫被推遲。 Zond 5未能執行預擬的“揚力型淺角度切入”重返大氣層飛行，而是以高G彈道飛行進入大氣圈降落在印度洋。 Zond 6則因減壓而面臨降落傘無法張開的問題。一個成功的無人飛行---Zond 7 直到1969年八月才實現 但那時美國已經完成阿波羅八、十與十一號計畫，總共有九個美國太空人被送入繞月軌道而且還有兩個太空人已經在月球表面行走。政治領導人決定放棄有人Zond飛行計畫，但允許質子號在1970年發射最後一次Zond 8繞月任務該次飛行以成功收場。這決策有可取之處畢竟前 20個質子號K/Block D 任務僅有6次發射成功。質子號不只還沒準備好進行無人太空服務更不用說要運送太空人。禁止飛行進行六個月的檢查，1970年八月次軌道質子 K工程測試飛行之後持續的成功才出現。質子號接著在1970年代的 59次飛行有 46成功，在之後的幾十年成功率更高於93％。
三段的質子號K增加第四段BlocK D用來發射探索月球的Zond太空船
從1969~76年，質子號發射一系列 Luna太空船到月球的任務。1969年七月美國阿波羅11號太空人在月球期間，著名的Luna15嘗試要降落在月球上但失敗了。一年後Luna16成功執行第一次無人月球樣本返回任務和搭載第一台無人月球車"Lunakhood 1"的Luna17降落在另一個天體上。接著Luna系列太空船繼續定期著陸在月球表面或是繞行月球直到1976年的Luna24進行最後一次月球樣本返回任務後才停止。1970年代和80年代，質子號也進行到達火星和金星的任務。 1971年Mars2和 3成為第一個繞行紅色星球跟嘗試著陸的太空船。1976年Mars 2降落時墜毀成為火星上第一個人造物體其姊妹船Mars 3在幾天後實現了第一次火星軟著陸，但著陸後不久就停止傳輸資料。1975年Venera 9 成為第一個繞行和著陸在金星上的太空船，並且從另一個星球的表面傳回圖像。姊妹船Venera 10 重複這兩個壯舉。擁有質子號和Venera 系列太空船，蘇聯讓最偉大的行星探測成功實現。1978年Venera 11和12 降落在金星表面，1981年Venera 13和14 也進行一樣的任務。1983年Venera 15和16 被送入金星周回軌道以雷達繪製部分金星表面。1984年兩具質子號火箭野心勃勃地發射 維加 1和 2，最終成為非常成功的金星和哈雷彗星任務，這是第一次蘇聯電視台播出質子號火箭發射的畫面，以前從未見過的強力質子號照片出現在全世界報紙和雜誌上。質子號也發射一系列太空站與太空船，從1971年的 Salyut 1 到1982年的 Salyut 7、TKS大型太空船，以及1980年代~90年代進行和平號太空站組裝，並在1998~2000年發射兩具國際太空站艙室。從1974年開始質子號使用Block D第四段執行蘇聯的第一個靜止軌道衛星發射。不久質子號每年都發射十次以上的軍事/民用通信、ELNIT，早期警戒和導航衛星進入預定軌道。冷戰於1991年結束後，質子號的發射數量有所下降但西方商業通信衛星發射很快地填補了空白。
用於低地球軌道任務的質子號K只有三段，這是發射國際太空站的Zvezda艙室的照片。
質子號K的改進型----質子號M
更新電子設備和改進第一段引擎的質子號M在2001年替代原本的質子號K。從那時開始質子號M又進行一系列階段性能提升包括減重、更好的推進劑管理、引擎推力增加和裝載更多的推進劑。裝滿燃料並搭載第四段Breeze M的質子號M 有61公尺高 重量約705公噸。質子號的第一到第三段火箭燃燒自燃性 N2O4 / UDMH 推進劑。第一段火箭由長20公尺、直徑4.1公尺的氧化劑槽外面包圍著 六具1.7公尺直徑的燃料槽所組成。會有這種設計是為了方便從莫斯科以鐵路運送該段硬體到拜科努爾，燃料槽個別運送到發射場後與氧化劑槽做最後組裝。每個燃料槽尾端搭載一具RD275引擎，六具引擎提供超過1000公噸推力。質子號的4.1公尺直徑第二段火箭是由四具RD210引擎提供 237公噸推力。 4.1公尺直徑的第三段火箭則由一具RD210與四具11.7公噸推力的微調引擎提供推力。質子號的飛行控制系統安裝在第三段火箭，前三段火箭燃燒由其控制。
Block DM
質子號的Block DM第四段是從1960年代蘇聯登月計畫開發的Block D衍生而來，該段使用可重複點火、噴嘴可動的RD-58M引擎，燃燒液態氧和煤油產生8.5公噸推力。兩個可儲存推進劑（N2O4 / UDMH) 推進器位在該段底部當火箭慣性飛行時提供三軸穩定。Block DM的球形液態氧槽安裝在環形煤油燃料槽上方。該段火箭導引、導航和控制硬體的設備艙安裝在液態氧槽上面。主引擎被安裝在尾部並且有部分主引擎被煤油燃料槽圍住。管狀桁架結構聯結各自獨立的燃料槽和設備艙。在火箭上升過程中錐形尾部罩和圓柱形前罩為Block DM提供保護。
Breeze M
Breeze M第四段火箭比Block DM系列提供了更佳的酬載發射能力。大部分的性能提升來自於使用丟棄式的推進劑槽。丟棄式推進劑槽圍繞一個由推進劑槽、電子艙和推進系統組成的核心部位。一具可動噴嘴、有19.62kN推力的R2000主引擎為Breeze M提供動力，此外還有四具 394 N推力的“衝量調節引擎”與十二具 13.3 N推力的姿態調整引擎，主引擎可以重複點火達八次。Breeze M使用比Block DM更低推力的主引擎。因此Block DM只需進行一次的近地點點火，Breeze M必須施行兩次以上才能把酬載送入靜止轉移軌道。通常第一次點火會提升遠地點高度到5,000~7,000公里，第二次點火在遶完軌道、第一次點火完畢後約2.5小時開始，提升遠地點到到達 3.5萬公里的靜止軌道高度。第二次近地點點火實際上是兩次點火接續進行的，而用完的推進劑槽則在這兩次點火之間被丟棄。最後的點火是在遠地點、上一次點火完畢後約 5.2小時進行 提高近地點高度和降低軌道傾斜角度。質子號M/Breeze-M 任務可以持續 9~10小時相較於 5.5~6.5小時的質子號K/Block DM。為了處理越來越重的酬載，Krunichev推出了“增強型”質子號M/Breeze M。改進型質子號M火箭採用升級的RD276第一段引擎，為各段進行重量減輕，為了更輕量化也重新配置Breeze M的電子設備，並提高 Breeze M比衝。改進型質子號M的"Phase 3"可以發射 6.15公噸酬載讓其以1500公尺/秒飛抵靜止軌道； "Phase 4"則可發射 6.35公噸酬載讓其以1500公尺/秒飛抵靜止軌道，這是質子號M進行長秒時慣性飛行靜止轉移軌道、超同步轉移軌道飛行的發射能力。
用於發射靜止軌道衛星的質子號K/Block DM 與 質子號M/Breeze M 發射能力比較圖，其中第四段火箭有外觀上的區別Breeze M比起Block DM直徑較大、長度較短。
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