Beresheet

Beresheet Lunar
Lander

Model præsenteret i 2015. Generelle data

Organisation	SpaceIL
Bygger	Israel Aerospace Industries
Mark	Udforskning af månen
Type mission	Lander
Status	Fejl (ødelagt ved landing)
Start	22. februar 2019
Launcher	Falcon 9 blok 5
Afslutning af missionen	11. april 2019
Livstid	Et par dage på månens jord (planlagt)
COSPAR-id	2019-09B
Websted	http://www.visit.spaceil.com/

Tekniske egenskaber

Masse ved lanceringen	585 kg
Fremdrift	LEROS (in) 2b
Ergols	MMH / kvælstofperoxid
Drivmasse	400 kg
Energikilde	Solpaneler

Kredsløb

Landing	11. april 2019 (fiasko)
Beliggenhed	Sea of Serenity ( Moon )

Hovedinstrumenter

1	Magnetometer
2	Kamera
3	Retroreflektor

Beresheet eller Bereshit på engelsk ( בְּרֵאשִׁית på hebraisk, der betyder I begyndelsen og første ord af Bibelen ) er en lille rumsonde udviklet af et team af israelske ingeniører og teknikeresamlet inden for det israelske firma SpaceIL oprettet for at forsøge at vinde Google Lunar X-prisen . Denne pris på 20 millioner dollars, der sigter mod at øge private initiativer inden for udforskning af rummet, var at belønne hold, der formåede at sende en robot til at lande på månen , rejse mindst 500 meter og transmittere videoer, billeder og andre data mod Jorden . Ingen kandidat, der har nået målet inden den dato, der er fastsat af konkurrencen, annulleres. Men det israelske hold beslutter at fortsætte med deres projekt.

Beresheet er en lille lander, hvis masse når 585 kg, og som bærer en nyttelast inklusive kameraer og et magnetometer . Det22. februar 2019, placeres rumfartøjet i en elliptisk jordbane af en Falcon 9- raket . Det lykkedes at indsætte sig selv i en månebane4. april. I løbet af de følgende dage ændrer Beresheet sin bane for at sænke sin perigee, derefter11. april 2019, begynder nedstigningen mod månens jord ved hjælp af dens fremdrift for at reducere dens hastighed. Rumproben stødte på problemer med dens fremdrift, som blev afbrudt, før den genoptog, da højden allerede var for lav. Jordbesætningen mistede kontakten med Beresheet, da fartøjet var omkring hundrede meter fra Månens overflade, og dets hastighed var stadig flere hundrede km / t. Sonden, der ikke er tilstrækkeligt langsommere, styrter ned på månens jord.

Beresheet er den første rumsonde, der sendes ud over Jorden bane uden støtte fra et rumagentur og med et reduceret budget, mens den sigter mod et ambitiøst mål: kun tre rumagenturer har hidtil lykkedes at lande et rumfartøj på Månens overflade. Succesen med dette projekt, der blev gennemført med begrænsede ressourcer (ca. 90 mio. €), ville have været en vigtig begivenhed inden for rumforskning.

Sammenhæng

Den Google Lunar X Prize konkurrence , skabt i 2007 på initiativ af den Google selskab , planlagt til at betale 20 millioner dollars til det første hold i stand til at sende med en given dato (oprindeligt 2015 dereftermarts 2018) en robot på overfladen af Månen, forudsat at den bevæger sig på månen mindst 500 meter, og at den transmitterer videoer og billeder i høj opløsning. Dette meget ambitiøse mål er indtil videre kun opnået af rumagenturerne i tre lande i verden ( USA , Sovjetunionen og Kina ). Denne konkurrence, skabt efter modellen af Ansari X-prisen , havde til formål at stimulere udviklingen af rumaktivitet ved at tilskynde til løsninger til at sænke omkostningerne til robotternes udforskning af solsystemet.

Det israelske projekt Beresheet startede i 2011, da 32 hold konkurrerede. Yariv Bash, medstifter af et firma, der fremstiller droner , og to af hans venner beslutter at gå på eventyret. Et nonprofit-firma SpaceIL er oprettet for at udføre udviklingen af rumsonde. Det formår gradvist at indsamle omkring 90 millioner euro fra individuelle donorer, men også fra institutionelle partnere. Den største donor er den israelske millionær Morris Kahn (i) . Den egentlige konstruktion af rumfartøjet begyndte i 2013. Virksomheden Israel Aerospace Industries , nationalt førende inden for luftfartsområdet, er ansvarlig for realiseringen af rumsonde. Intet hold har nået målene imarts 2018, Google annoncerer officielt, at Google Lunar X Prize-konkurrencen er afsluttet uden en vinder. Imidlertid beslutter fem hold, inklusive SpaceIL, at fortsætte deres arbejde på trods af den økonomiske belønnings forsvinden. SpaceIL er det første hold, der lancerer sin lander til månen.

Mission mål

Det valgte landingssted ligger i sindsroshavet på den nordlige halvkugle af månen. Magnetiske anomalier blev identificeret i denne region af den sovjetiske sonde Luna 2 , hvilket gør det til et relevant mål for magnetometeret , det eneste videnskabelige instrument. For at imødekomme de mål, som den Google X Prize konkurrence , Beresheet måtte tage ud kortvarigt fra månestøv ved hjælp af sine motorer. I betragtning af risikoen forbundet med denne manøvre foretrak projektledere at opgive denne manøvre, da der ikke længere var noget problem knyttet til den. Sonden skal lande i starten af månedagen (varighed fjorten jorddage). Fartøjets levetid på overfladen er begrænset til et par jordiske dage, fordi det ikke er designet til at modstå den høje termiske amplitude af månens jord ( 100 ° C, når solen er på sit højdepunkt og ned til -190 ° C i løbet af lang nat, der følger). Især kan kameraet ikke fungere ved en temperatur højere end 85 ° C, når det er i brug.

Mission arkitektur

At være i stand til at udvikle et månens Lander med en meget reduceret budget, israelske ingeniører måttet foretage arkitektoniske valg, der bidrog til at øge risikoen for nogle af dem:

rumfartøjets masse reduceres til et minimum. Brændstof repræsenterer tre fjerdedele af massen. Den nyttelast (instrumenter) er praktisk symbolsk og levetiden på jorden er begrænset til et par dage;
for at komme ned mod månens jord har rumsonder normalt en raketmotor, hvis tryk kan justeres: denne egenskab gør det muligt at kompensere for reduktionen i masse forbundet med forbruget af drivmidler og at korrigere nedstigningshastigheden. Motoren, der er valgt til fremdrift af Beresheet, kan ikke justeres for at begrænse dens omkostninger: For at opnå det ønskede resultat slukkes motoren ofte og tændes igen under nedstigningen, hvilket gør denne kritiske flyvefase mere kompleks
en rumsonde afhænger af dets drift af et stort antal komponenter. For at en komponents fiasko ikke resulterer i tab af missionen, har denne type rumfartøjer normalt redundans til at håndtere en fejl i dens kritiske komponenter. Men denne dyre enhed kunne ikke vælges til Beresheet ;
Falcon 9- raketten placerer rumføleren i en geostationær overføringsbane, der er identisk med den for raketens største nyttelast. Injektion af rumsonden på en direkte bane mod Månen ville have medført en betydelig ekstraomkostning.

Rumsondens tekniske egenskaber

Den Beresheet undervogn har en samlet masse på 585 kg , herunder 400 kg af drivmidler . Rumfartøjet har en diameter på to meter og en højde på 1,5 meter. Ændringer i kredsløb og landing understøttes af en raketmotor enkelt LEROS (en) 2b , fremstillet i England, der brænder en blanding af MMH og nitrogenperoxid og et skub på 407 newton ( pulsspecifik 318 sekunder). Denne motor med en masse på 5 kg udstyrer normalt satellitter og rumsonder. De drivstoffer væsker under tryk af helium . Otte små raketmotorer er ansvarlige for kontrollen af orienteringen af rumsonden, ved anvendelse af forskellige sensorer, såsom inertial enheder , etc. for at bestemme dets orientering . I landingsfasen har rumføleren en lidar, der måler afstanden, der adskiller den fra jorden. For at begrænse omkostningerne ved landingsudstyret gives der ikke redundans for at overvinde en mulig fejl i en af komponenterne. Den landingsstel , indsat kort før landing, omfatter fire fødder. Hver indeholder to mekanismer til dæmpning af den resterende hastighed på landingstidspunktet: en bikagestruktur designet til at kollidere og fjederblade fastgjort til teleskopstiver.

Nyttelast

Rumsonden bærer tre instrumenter:

det eneste videnskabelige instrument er et magnetometer udviklet af Weizmann Institute, som skal bruges til at måle det magnetiske felt på Månen;
rumsonden har 6 8 megapixel kameraer købt ”fra hylden” (standard), men designet til at modstå et fjendtligt miljø (temperatur). Fem af disse kameraer er arrangeret på en sådan måde, at det er muligt at panorere. Den linse har en synsfelt på 60 × 80 ° nogenlunde svarer til hvad det menneskelige øje kan opfatte. Den Sensoren har otte megapixel ;
endelig det sidste instrument er en laser refleksanordning leveret af NASA , som vil blive brugt til at måle Jord-Måne-afstand ved hjælp af et jordbaseret laser. Denne levering er en del af en aftale underskrevet af SpaceIL med det amerikanske rumagentur, der indeholder bestemmelser om, at SpaceIL skal levere de data, der er indsamlet af magnetometeret, samt SpaceILs brug af antennenetværket Deep Space Network fra NASA til kommunikation med rumføler.

Romsonden bærer også et digitalt arkiv fra Arch Mission Foundation, der indeholder 30 millioner digitaliserede sider, en samling illustrationer og tekster (inklusive Wikipedia på engelsk ), der giver et overblik over vores civilisation. Medierne ligner en disk på størrelse med en DVD, der er designet til at være læselig for milliarder af år fra nu, den er faktisk en stak på 25 nikkelplader , der hver er 40 mikron tykke.

Jord segment

Missionen forløber og overvåges fra kontrolrummet for Israel Aerospace Industries, der er placeret i virksomheden i Yehud i Israel. For at overvåge rumsondens tilstand, sende kommandoer og modtage de data, der er indsamlet af de indbyggede instrumenter, mobiliserer projektet flere paraboliske antenner ( Santiago , Kiruna osv.) I den første del af flyvningen, derefter, når romsonden er ved nær Månen eller på dens overflade, netværket Deep Space-netværk til NASA .

Gennemførelse af missionen

Start

Beresheet lanceres den22. februar 2019til 1 time 45 UTC af en løfteraket Falcon 9, der starter fra den komplekse start 40 af Cape Canaveral . Romsonden er en af to sekundære nyttelast sammen med S5 Fra Air Force Research Laboratory . Den vigtigste nyttelast af raketten er telekommunikationssatellitten Indonesiske Nusantara Satu (i) . Beresheet blev frigivet fra raketten 33 minutter efter start. Det er placeret i en geostationær transfer bane (elliptisk bane, hvis højdepunkt er 68.850 km og perigee ved 242 km med en orbital hældning på 27,6 °.

Transit og indsættelse i kredsløb omkring Månen

Transitfasen til Månen varer 40 dage, hvilket er meget længere end de fleste missioner til Månen, for for at minimere brændstofmængden tager Beresheet ikke en direkte vej til Månen, men bruger dens fremdrift. Seks gange.

Det 24. februarDa rumfartøjet passerer perigee i sin bane omkring Jorden, antændes motoren, og kredsløbet øges til 670 × 69.000 km . Det25. februarden indbyggede computer led en fejl, der forsinkede den første manøvre til ændring af kredsløb. Det28. februar og 7. martsto andre brande bringer dette til 470 × 271.500 km . Det19. martsen ny manøvre, hvor motoren kører i et minut, hæver apogee til 405.000 km ud over månens bane (350.000 km ). Manøvren til indsættelse af månens bane finder sted den4. april 2019til 14 timer 18 TU med en afvigelse på kun 9 minutter i forhold til den estimerede sekvens defineret før lancering. For at udføre denne manøvre, der finder sted under flyvningen over den anden side af Månen, bruger rumføleren sin hovedpropel i 9 minutter, hvilket reducerer hastigheden i forhold til Månen med cirka 280 meter i sekundet . Rumproben cirkulerer nu i en månebane på 10.400 × 500 km, som den bevæger sig i cirka 14 timer.

Mangelfri landingsfejl

Det 6. aprilen ny manøvre reducerer apogee fra 10.400 til 750 km . To nye orbitalkorrektioner foretaget den 8. og10. aprilanbring Beresheet i en månebane på 200 × 450 kilometer med en periodicitet på 2 timer. En dag senere bruger rumsonden sin fremdrift igen til at reducere sin bane omkring Månen til 16 × 197 km .

Når rumsonde når perigee for sin bane, 11. aprilomkring 19 h 11 UT genstarter den sin fremdrift for at reducere hastigheden og begynde landingsfasen. Dens indledende hastighed er 1,7 km / s . I starten af sin fremdrevne fase tager og transmitterer rumføleren et foto af Månens overflade. Kl. 19 h 21 holder en af inertial op med at virke og skal nulstilles. I kort tid sender Beresheet ikke længere telemetri . Umiddelbart efter at motoren holder op med at arbejde. Holdet på Jorden sender kommandoer til at genstarte motoren, men når det sker, er rumfartøjet allerede for tæt på overfladen. Rumhåndtagets lodrette hastighed overstiger meget den forventede værdi. De seneste transmitterede data indikerer, at højden kun er 149 meter, mens Beresheets lodrette hastighed er 134 m / s og dens vandrette hastighed på 947 m / s . Signalet går tabt umiddelbart efter, at rumfartøjet har transmitteret disse foranstaltninger til 19 timer 23 TU . Landingsvraget identificeres på et foto taget af NASAs Lunar Reconnaissance Orbiter . Dens koordinater er 32.5956 ° N 19.3496 ° E.

Sekvens af den planlagte landing

Hvis landingen havde været vellykket, ville det være gået som følger. Efter at have stabiliseret sig over jorden i en højde af fem meter, måtte landeren lukke for fremdrift og slippe. Støddæmpere integreret i landingsudstyrets fire fødder skulle dæmpe den relativt lave resthastighed i betragtning af Månens lave tyngdekraft ( 1/6 th af Jordens). Videoen af nedstigningen til månens jord filmet af det indbyggede kamera skulle sendes et par timer senere til Jorden.

Nyark 2

Udviklingen af en efterfølger, kaldet Beresheet 2 , blev annonceret i slutningen af 2020 af SpaceIL . Projektet ville omfatte to landere og en orbiter. Det ville have et budget på US $ 100 millioner, og det ville blive lanceret omkring 2024.

Brug af en afledt version af Beresheet af Firefly

Det amerikanske rumagentur , NASA , besluttede i 2018 at overlade fjernelse af robotopgaver på månens overflade til private virksomheder som en del af et program kaldet Commercial Lunar Payload Services, ligesom hvad der blev gjort for levering og lindring af besætningerne på International rumstation ( COTS og CCDeV programmer ). Målet med programmet er at reducere omkostningerne ved måneforskning og fremskynde prøvetagning og ressourceprospekteringsmissioner samt at fremme innovation og vækst hos kommercielle virksomheder i sektoren.

For at imødekomme NASA-udbuddet vælger Firefly Aerospace at samarbejde i juli 2019 med det israelske selskab IAI og bruge den ekspertise, det har erhvervet til udvikling af lander månens Beresheet. Firefly-maskinen, der oprindeligt blev døbt Genesis (oversættelse på engelsk til Beresheet), får endelig navnet Blue Ghost (en sjælden sommerfugleart). Oprindeligt skulle det placeres i kredsløb af Firefly Alpha- raketten under udvikling af virksomheden, men kraften i denne viste sig utilstrækkelig til at bære NASA's nyttelast. Firefly Aerospace besluttede i marts 2021 at overlade lanceringen af månelanderen til raketten Falcon 9 til SpaceX . Dette sparer Blue Ghost drivmidler, hvis bæreevne går fra 100 til 150 kg. Den overskydende kapacitet skal markedsføres.

Referencer

(in) " Beresheet - A private Israeli Moon Mission " , BBC (adgang til 18. februar 2019 ) .
(i) Thomas Burghardt, " Israels første opgave til månen - til lanceringen blev Falcon 9 - forsinket et par uger " på nasaspaceflight.com ,10. oktober 2018.
(da) Jason Davis, " Hvad man kan forvente, når Beresheet lancerer til (og lander på) Månen " , The Planetary Society ,18. februar 2019.
(es) Daniel Marín, " La sonda israelí Beresheet se estrella conta la Luna " , om EUREKA ,12. april 2019.
(i) Endre Lunde, " Nammo britiske raketmotor Powers Israels mission til Månen " på mynewsdesk.com ,22. februar 2019(adgang til 22. februar 2019 ) .
(in) " Upper Course Engines " [PDF] på moog.com (adgang til 11. april 2019 ) .
(in) " Israelsk rumsonde lander på månen i 2019 " , BBC ,10. juni 2018.
(i) ZP Nadav, " Udvikling af landingsstel til SPACEIL rumfartøjer på Israel Aerospace Industries " på SpaceIL ,december 2018(adgang 19. februar 2019 ) .
(da) Justin Davenport, " Beresheet mislykkes i historisk månelandingsforsøg for SpaceIL " , på nasaspaceflight.com ,11. april 2019.
(i) " NASA Israel Rumorganisation Sign om handelsmæssigt Lunar Samarbejde " , NASA ,3. oktober 2018.
(in) " Det første bibliotek, du anmelder et andet himmellegeme " , Arch Mission Foundation (adgang til 13. april 2019 ) .
(in) " First Moon Mission private løfter sig om bord på SpaceX Falcon 9- raket " på newatlas.com ,22. februar 2019(adgang til 22. februar 2018 ) .
(in) " S5 " på space.skyrocket.de ,22. februar 2019(adgang til 22. februar 2019 ) .
(i) " SpaceIL Beresheet s Lunar Lander: Israels 1st tur til Månen " på Space.com ,4. marts, 2019.
(i) Jason Davis, " Beresheet er kommet ind i månens bane! " , The Planetary Society ,4. april 2019.
(i) Rebecca Morelle, " Israels Beresheet-rumfartøj styrter ned på månen " på bbc.com ,11. april 2019.
(i) Jason Davis, " Beresheet Comes Close før Bryder på Månen " , Planetary Society ,11. april 2019.
Skabelon: Lang weblink = da
(i) Stephen Clark, " NASA aflyser månens rover, skift fokus til erhvervslivet månen Landers " på spaceflightnow.com ,1 st maj 2018
(in) Jeff Foust, " Firefly til partner med IAI er månelander " på spacenews.com ,9. juli 2019
(i) Jeff Foust, " Firefly vinder NASA månens Lander CLPS kontrakt " på spacenews.com ,4. februar 2021
(i) " Firefly Aerospace har indgået kontrakt med SpaceX til Launch Blå Ghost mission til Månen i 2023 " på businesswire.com ,20. marts 2021