Beresheet

Beresheet Lunar
Lander

Modellen ble presentert i 2015. Generell data

Organisasjon	SpaceIL
Bygger	Israel Aerospace Industries
Felt	Måneutforskning
Type oppdrag	Lander
Status	Feil (ødelagt ved landing)
Start	22. februar 2019
Launcher	Falcon 9 blokk 5
Oppdragets slutt	11. april 2019
Livstid	Noen dager på månen (planlagt)
COSPAR-identifikator	2019-09B
Nettstedet	http://www.visit.spaceil.com/

Tekniske egenskaper

Messe ved lansering	585 kg
Framdrift	LEROS (in) 2b
Ergols	MMH / Nitrogenperoxide
Drivmasse	400 kg
Energikilde	Solcellepaneler

Bane

Landing	11. april 2019 (feil)
plassering	Sea of Serenity ( Moon )

Hovedinstrumenter

1	Magnetometer
2	Kamera
3	Retroreflektor

Beresheet , eller Bereshit på engelsk ( בְּרֵאשִׁית på hebraisk, som betyr I begynnelsen og første ord av Bibelen ), er en liten romsonde utviklet av et team av israelske ingeniører og teknikeresamlet i det israelske selskapet SpaceIL opprettet for å prøve å vinne Google Lunar X-prisen . Denne premien på 20 millioner dollar, med sikte på å øke private initiativer innen romforskning, var å belønne team som klarte å sende en robot til å lande på månen , reise minst 500 meter og overføre videoer, bilder og annen data mot jorden . Ingen kandidater som har nådd målet innen den dato konkurransen har angitt, blir kansellert. Men det israelske laget bestemmer seg for å fortsette med prosjektet.

Beresheet er en liten lander med en masse på 585 kg og som bærer en nyttelast inkludert kameraer og et magnetometer . De22. februar 2019, plasseres romfartøyet i en elliptisk jordbane av en Falcon 9- rakett . Det lyktes i å sette seg inn i en bane rundt månen4. april. I løpet av de følgende dagene endrer Beresheet sin bane for å senke perigeen da11. april 2019, begynner nedstigningen mot månebunnen ved hjelp av fremdriften for å redusere hastigheten. Romsonden møtte problemer med fremdriften, som ble avbrutt før den gjenopptok når høyden allerede var for lav. Bakken mannskap mistet kontakten med Beresheet da fartøyet var omtrent hundre meter fra Månens overflate og hastigheten fortsatt var flere hundre km / t. Sonden bremset ikke tilstrekkelig ned på månens jord.

Beresheet er den første romsonden som sendes utover jordens bane uten støtte fra et romfartsselskap og med redusert budsjett mens den sikter mot et ambisiøst mål: bare tre romorganisasjoner har hittil lyktes i å lande et romfartøy på overflaten av Månen. Suksessen til dette prosjektet, utført med begrensede ressurser (rundt € 90 millioner), ville ha vært en viktig begivenhet innen romforskning.

Kontekst

Den Google Lunar X Prize konkurranse , opprettet i 2007 på initiativ fra Google selskap , planla å betale 20 millioner dollar til førstelaget i stand til å sende ved en gitt dato (opprinnelig 2015 damars 2018) en robot på overflaten av månen forutsatt at den beveger seg på månen bakken minst 500 meter, og at den overfører videoer og bilder med høy oppløsning. Dette svært ambisiøse målet har hittil bare blitt nådd av romfartsorganisasjonene i tre land i verden ( USA , Sovjetunionen og Kina ). Denne konkurransen, opprettet etter modellen av Ansari X-prisen , hadde som mål å stimulere utviklingen av romaktivitet ved å oppmuntre til løsninger for å senke kostnadene ved å utforske solsystemet ved hjelp av roboter.

Det israelske prosjektet Beresheet startet i 2011 da 32 lag konkurrerte. Yariv Bash, medstifter av et selskap som lager droner , og to av vennene hans bestemmer seg for å legge ut på eventyret. Et non-profit selskap SpaceIL er opprettet for å gjennomføre utviklingen av romfartssonen. Det klarer gradvis å samle inn rundt 90 millioner euro fra individuelle givere, men også fra institusjonelle partnere. Hovedgiveren er den israelske millionæren Morris Kahn (i) . Selve konstruksjonen av romfartøyet startet i 2013. Selskapet Israel Aerospace Industries , nasjonalt leder innen romfart, er ansvarlig for realiseringen av romfartssonen. Ingen lag har oppnådd målene imars 2018, Kunngjør Google offisielt at Google Lunar X Prize-konkurransen er avsluttet uten en vinner. Imidlertid bestemmer fem lag, inkludert SpaceIL, å fortsette arbeidet til tross for at den økonomiske belønningen forsvinner. SpaceIL er det første laget som lanserer landeren til månen.

Misjonsmål

Det valgte landingsstedet ligger i Serenity Sea på den nordlige halvkule av månen. Magnetiske anomalier ble identifisert i denne regionen av den sovjetiske sonden Luna 2 , som derfor gjør det til et relevant mål for magnetometeret , det eneste vitenskapelige instrumentet om bord. For å oppfylle målene som er satt av Google X Prize konkurranse , Ramon måtte ta av kort fra måne jord ved hjelp av sine motorer. Gitt risikoen forbundet med denne manøveren, foretrakk prosjektledere å gi opp denne manøveren siden det ikke lenger var noen tilknytning til den. Sonden må lande ved starten av månedagen (varighet fjorten jorddager). Fartøyets levetid på overflaten er begrenset til noen få terrestriske dager, fordi den ikke er designet for å tåle den høye termiske amplituden til månen ( 100 ° C når solen er på sitt høyeste nivå og ned til -190 ° C i løpet av lang natt som følger). Spesielt kan ikke kameraet fungere ved en temperatur høyere enn 85 ° C når det er i bruk.

Misjonsarkitektur

For å kunne utvikle en måne lander med et svært redusert budsjett, israelske ingeniører måtte gjøre arkitektoniske valg som bidro til å øke risikoen for noen av dem:

massen til romfartøyet reduseres til et minimum. Drivstoff representerer tre fjerdedeler av massen. Den nyttelast (instrumenter) er praktisk talt symbolsk og levetiden på bakken er begrenset til noen få dager;
for å senke seg ned mot månen, har romfølere normalt en rakettmotor hvis trykkraft er justerbar: denne karakteristikken gjør det mulig å kompensere for reduksjonen i masse knyttet til forbruket av drivmidler og å korrigere nedstigningshastigheten. Drivkraften til motoren som er valgt for å drive Beresheet kan ikke justeres for å begrense kostnadene. For å oppnå ønsket resultat blir motoren derfor ofte slått av og på igjen under nedstigningen, noe som gjør denne kritiske flyfasen mer kompleks;
en romføler er avhengig av at den fungerer på et stort antall komponenter. Slik at svikt i en komponent ikke resulterer i tap av oppdraget, har denne typen romfartøy vanligvis redundans for å takle en svikt i dens kritiske komponenter. Men denne kostbare enheten kunne ikke velges for Beresheet ;
Falcon 9- raketten plasserer romføleren i en geostasjonær overføringsbane som er identisk med den for rakettens viktigste nyttelast. Injiseringen av romsonden på en direkte bane mot månen ville ha medført en betydelig ekstra kostnad.

Romsondens tekniske egenskaper

Den Ramon Understellet har en total masse på 585 kg , inkludert 400 kg av drivmidler . Romfartøyet har en diameter på to meter og en høyde på 1,5 meter. Endringer i bane og landing støttes av en rakettmotor enkelt LEROS (en) 2b , produsert i England, og brenner en blanding av MMH og nitrogenperoksid og en skyvekraft på 407 newton ( pulsspesifikke 318 sekunder). Denne motoren med en masse på 5 kilo utstyrer vanligvis satellitter og romfølere. De drivmiddel væsker under trykk av helium . Åtte små rakettmotorer er ansvarlige for å kontrollere orienteringen til romfartssonen, ved å bruke forskjellige sensorer som treghetsenheter , etc. for å bestemme orienteringen . For landingsfasen har romføleren en lidar som måler avstanden som skiller den fra bakken. For å begrense kostnadene for landingsutstyr, er det ikke gitt redundans for å overvinne en mulig svikt i en av komponentene. Den landingshjulene , utplassert kort tid før landing, består av fire føtter. Hver inneholder to mekanismer for å dempe gjenværende hastighet ved landing: en bikakestruktur designet for å krasje og fjærblad festet til teleskopstiver.

Nyttelast

Romsonden har tre instrumenter:

det eneste vitenskapelige instrumentet er et magnetometer utviklet av Weizmann Institute som skal brukes til å måle magnetfeltet til Månen;
romfartssonden har 6 8 megapiksel kameraer kjøpt “fra hyllen” (standard), men designet for å motstå et fiendtlig miljø (temperatur). Fem av disse kameraene er ordnet på en slik måte at det er mulig å panorere. Den linse har et synsfelt på 60 x 80 ° omtrent tilsvarende til det menneskelige øyet kan oppfatte. Den sensoren har åtte mega ;
endelig er det siste instrumentet en laserretroreflektor levert av NASA som vil bli brukt til å måle jord-måne-avstanden ved hjelp av en jordbasert laser. Denne forsyningen er en del av en avtale signert av SpaceIL med den amerikanske romfartsorganisasjonen som sørger for å gi SpaceIL dataene som samles inn av magnetometeret, samt SpaceILs bruk av nettverket av antenner Deep Space Network fra NASA for å kommunisere med romføler.

Romsonden har også et digitalt arkiv fra Arch Mission Foundation som inneholder 30 millioner digitaliserte sider, en samling illustrasjoner og tekster (inkludert Wikipedia på engelsk ) som gir en oversikt over vår sivilisasjon. Mediene ser ut som en plate på størrelse med en DVD, designet for å være lesbar milliarder av år fra nå, den er faktisk en stabel med 25 nikkelplater hver 40 mikron tykke.

Jordsegment

Oppdragets forløp er å overvåke og kontrollere fra kontrollrommet til Israel Aerospace Industries som ligger i lokalene til selskapet i Yehud i Israel. For å overvåke romsondens tilstand, overføre kommandoer og motta dataene som er samlet inn ombordinstrumentene, mobiliserer prosjektet flere parabolske antenner ( Santiago , Kiruna, etc.) i den første delen av flyet, deretter når romsonden ligger i nærheten av Månen eller på overflaten, nettverket Deep Space-nettverk for NASA .

Gjennomføring av oppdraget

Start

Beresheet lanseres den22. februar 2019til 1 time 45 UTC av en bærerakett Falcon 9 som tar av fra den komplekse lanseringen 40 av Cape Canaveral . Romsonden er en av to sekundære nyttelaster med S5 Av Air Force Research Laboratory . Den viktigste nyttelasten til raketten er telekommunikasjonssatellitten Indonesiske Nusantara Satu (i) . Beresheet ble løslatt fra raketten 33 minutter etter start. Den plasseres i en geostasjonær overføringsbane (elliptisk bane hvis apogee er 68.850 km og perigee ved 242 km med en banehelling på 27,6 °.

Transitt og innsetting i bane rundt Månen

Transittfasen til Månen varer 40 dager, noe som er mye lenger enn de fleste oppdrag til Månen, for for å minimere drivstoffvolumet tar Beresheet ikke en direkte vei til Månen, men bruker fremdriften. Seks ganger.

De 24. februarNår romfartøyet passerer perigee i sin bane rundt jorden, antennes motoren og bane økes til 670 × 69.000 km . De25. februarKjørecomputeren fikk en feil som forsinket den første manøvreringen av baneendringen. De28. februar og 7. marsto andre branner bringer dette til 470 × 271 500 km . De19. marsen ny manøver, der motoren går i ett minutt, hever apogee til 405.000 km utenfor månebanen (350.000 km ). Manøveren for innføring av månebanen foregår den4. april 2019til 14 timer 18 TU med et avvik på bare 9 minutter i forhold til estimert sekvens definert før lansering. For å utføre denne manøveren, som finner sted under flyturen over den andre siden av månen, bruker romfartssonen sin hovedpropeller i 9 minutter, og reduserer hastigheten i forhold til månen med omtrent 280 meter per sekund . Romsonden sirkulerer nå i en månebane på 10.400 × 500 km, som den beveger seg på rundt 14 timer.

Lunar Landing Failure

De 6. aprilen ny manøver reduserer høydepunktet fra 10.400 til 750 km . To nye orbitalkorreksjoner gjort 8. og10. aprilplasser Beresheet i en månebane på 200 × 450 kilometer med en periodisitet på 2 timer. En dag senere bruker romføleren sin fremdrift igjen for å redusere sin bane rundt Månen til 16 × 197 km .

Når romsonden når perigeen av sin bane, 11. aprilrundt 19 timer 11 UT, starter den fremdriften på nytt for å redusere farten og begynne landingsfasen. Starthastigheten er 1,7 km / s . Ved starten av sin fremdrevne fase tar og overfører romføleren et bilde av overflaten av månen. Klokka 19 h 21 slutter en av tregheten å fungere og må tilbakestilles. I kort tid overfører ikke Beresheet lenger telemetri . Rett etter at motoren slutter å virke. Teamet på jorden sender ut kommandoer for å starte motoren på nytt, men når den gjør det, er romfartøyet allerede for nær overflaten. Den vertikale hastigheten til romfartssonden overstiger den forventede verdien. De siste dataene som ble overført indikerer at høyden bare er 149 meter, mens den vertikale hastigheten til Beresheet er 134 m / s og den horisontale hastigheten på 947 m / s . Signalet går tapt umiddelbart etter at romfartøyet har overført disse tiltakene til 19 timer 23 TU . Landbruddet er identifisert på et bilde tatt av NASAs Lunar Reconnaissance Orbiter . Koordinatene er 32.5956 ° N 19.3496 ° E.

Sekvens av planlagt landing

Hvis landingen hadde vært vellykket, ville det gått som følger. Etter å ha stabilisert seg over bakken i en høyde av fem meter, måtte landeren stenge fremdriften og slippe. Støtdempere integrert i landingsutstyrets fire fot skulle dempe den relativt lave resthastigheten gitt den lave tyngdekraften til Månen ( 1/6 th av jordens). Videoen av nedstigningen til månen som ble filmet av kameraet om bord, skulle sendes noen timer senere til jorden.

Beresheet 2

Utviklingen av en etterfølger, kalt Beresheet 2 , ble kunngjort i slutten av 2020 av SpaceIL . Prosjektet vil omfatte to landere og en bane. Det ville ha et budsjett på 100 millioner dollar, og det ville bli lansert rundt 2024.

Bruk av en avledet versjon av Beresheet av Firefly

Den amerikanske romfartsorganisasjonen , NASA , besluttet i 2018 å overlate fjerning av robotoppdrag på måneflaten til private selskaper som en del av et program kalt Commercial Lunar Payload Services, akkurat som det som ble gjort for forsyning og lindring av mannskapene til Internasjonal romstasjon ( COTS og CCDeV-programmer ). Målet med programmet er å redusere kostnadene ved måneutforskning og akselerere prøvenes retur- og ressursprospekteringsoppdrag, samt å fremme innovasjon og vekst av kommersielle selskaper i sektoren.

For å møte NASA-anbudet, velger Firefly Aerospace å inngå samarbeid i juli 2019 med det israelske selskapet IAI og bruke ekspertisen de har tilegnet seg for å utvikle lander lunar Beresheet. Firefly-maskinen døpte opprinnelig Genesis (oversettelse på engelsk av Beresheet) tar til slutt navnet Blue Ghost (en sjelden sommerfuglart). Opprinnelig skulle den plasseres i bane av Firefly Alpha- raketten under utvikling av selskapet, men kraften til denne viste seg å være utilstrekkelig til å bære nyttelasten til NASA. Firefly Aerospace bestemte seg i mars 2021 for å overlate lanseringen av månelanderen til raketten Falcon 9 til SpaceX . Dette sparer drivstoffene fra Blue Ghost, hvis bæreevne går fra 100 til 150 kg. Overkapasiteten må markedsføres.

Referanser

(in) " Beresheet - A private Israeli Moon Mission " , BBC (åpnet 18. februar 2019 ) .
(i) Thomas Burghardt, " Israels første oppdrag til månen - å starte var Falcon 9 - forsinket noen få uker " på nasaspaceflight.com ,10. oktober 2018.
(no) Jason Davis, " Hva du kan forvente når Beresheet skyter til (og lander på) Månen " , The Planetary Society ,18. februar 2019.
(es) Daniel Marín, " La sonda israelí Beresheet se estrella conta la Luna " , på EUREKA ,12. april 2019.
(i) Endre Lunde, " Nammo's British Rocket Engine Powers Israels Mission to the Moon " på mynewsdesk.com ,22. februar 2019(åpnet 22. februar 2019 ) .
(in) " Upper Course Engines " [PDF] på moog.com (åpnet 11. april 2019 ) .
(in) " Israelsk romføler for å lande på månen i 2019 " , BBC ,10. juni 2018.
(i) ZP Nadav, " Utvikling av landingsutstyr for SPACEIL romfartøy ved Israel Aerospace Industries " på SpaceIL ,desember 2018(åpnet 19. februar 2019 ) .
(no) Justin Davenport, " Beresheet mislykkes i historisk månelandingsforsøk for SpaceIL " , på nasaspaceflight.com ,11. april 2019.
(in) " NASA Israel Space Agency Sign Agreement for Commercial Lunar Cooperation " , NASA ,3. oktober 2018.
(in) " Det første biblioteket du anmelder et annet himmellegeme " , Arch Mission Foundation (åpnet 13. april 2019 ) .
(i) " First Moon Mission private heiser seg ombord SpaceX Falcon 9 rakett " på newatlas.com ,22. februar 2019(åpnet 22. februar 2018 ) .
(in) " S5 " på space.skyrocket.de ,22. februar 2019(åpnet 22. februar 2019 ) .
(i) " SpaceIL Ramon Lunar Lander: Israels første reise til månen " på Space.com ,4. mars 2019.
(i) Jason Davis, " Beresheet har gått inn i månebanen! " , The Planetary Society ,4. april 2019.
(in) Rebecca Morelle, " Israels Beresheet-romfartøy krasjer på månen " på bbc.com ,11. april 2019.
(i) Jason Davis, " Beresheet kommer nær før han krasjer på månen " , The Planetary Society ,11. april 2019.
Modell: Lang weblink = no
(in) Stephen Clark, " NASA kansellerer lunarover, skifter fokus til forretningsmåne landere " på spaceflightnow.com ,1 st mai 2018
(in) Jeff Foust, " Firefly to partner with IAI is lunar lander " på spacenews.com ,9. juli 2019
(in) Jeff Foust, " Firefly vinner NASAs månelanders CLPS-kontrakt " på spacenews.com ,4. februar 2021
(in) " Firefly Aerospace Awards Contract til SpaceX om å lansere Blue Ghost Mission to Moon i 2023 " på businesswire.com ,20. mars 2021