Лунная миссия «Берешит» — есть посадка на Луну (технически)

11 апреля 2019 года в 22.25 по МСК выполнена аварийная посадка первого частного аппарата на Луну.

Более 47-ми суток полета в космическом пространстве позади, пройдено свыше 6,5 миллионов километров дистанции, совершено невозможное — побеждены проблемы с ослеплением датчиков положения и перезагрузки бортового компьютера в процессе выполнения важных маневров на орбите Земли, выполнен сложный гравитационный прыжок на орбиту Луны, и 11.04.2019 первый Израильский космический аппарат «Берешит» совершил жесткую и разрушительную посадку на видимой стороне Луны в Море Ясности (отказ одного из инерциальных блоков ориентации).

Хотя, 1 миллион долларов от XPRIZE команда проекта получит.

Внимание, внутри очень много картинок.

Этот момент ждали очень долго. Но не дождались. Аппаратура ориентации подвела под самый конец процедуры посадки.

Какая интересная формулировка посадки: XPRIZE has decided to recognize SpaceIL’s achievement with a $1 million Moonshot Award for its groundbreaking achievements.

Предполагается, что диаметр образовавшегося кратера после падения от 3 до 5 метров и зонд LRO может его зафиксировать. Аппарат «Берешит» врезался в поверхность Луны под малым углом (~8°), кратер может быть вытянутым.

Теперь Израиль только технически — четвертая страна, которая организовала посадку на Луне своего научного аппарата, после СССР (1959), США (1966) и Китая (2013), опередив Индию буквально на несколько дней/месяцев.

Аппараты на Луне:

Интерактивная карта с аппаратами тут находится ^[1].

Проект считается удачным, если все его вехи завершены.

Основные вехи миссии «Берешит» пройдены, кроме последней — там неудача:

Кратко о миссии «Берешит»: 8 лет разработки, стоимость проекта 100 миллионов долларов, 200 добровольцев-ученых и инженеров, 47 дней полета и более 6.5 миллионов километров преодолено, на старте 380 килограмм топлива, 6 бортовых камер, и 1 посадка, только 48 часов работы на Луне и решенные удаленно проблемы и неполадки в космическом пространстве.

Проблемы и решения, которые были в космосе (было много перезагрузок БК!):

Цель миссии: стремление содействовать развитию технологического и научного прогресса в Израиле, совершить первую в мире частную космическую лунную программу.

Список стран (первые орбитеры учтены) с аппаратами на орбите Луны:

1. Луна-10, СССР, 1966 год;

2. Lunar Orbiter 1, США, 1966 год;

3. Hagoromo, Япония, 1990 год;

4. SMART-1, ESA, 2005 год;

5. Чанъэ-1, Китай, 2007 год;

6. Чандраян-1, Индия, 2008 год;

7. Beresheet, Израиль, 2019 год.

Вот как полет аппарата «Берешит» в картинках выглядит в описании от инженеров организации SpaceIL:

Видеотриптих о миссии «Берешит»:

Мечта:

Творение:

Реальность:

Лунные фотографии с 7 апреля 2019 года:

Расстояние до Луны 550 км:

Расстояние до Луны 2500 км:

В онлайн симуляторе NASA «Eyes on the Solar System ^[10]»:

8 апреля 2019 года (выполнены новые маневры для уменьшения параметров орбиты):

9 апреля 2019 года (выполнены новые маневры — выход на круговую орбиту с высотой над поверхностью 200 км и периодом обращения 2 часа, 78 секунд работали двигатели, потрачено 12 килограмм топлива):

10 апреля 2019 года — выполнен финальный предпосадочный орбитальный маневр — выход на эллиптическую орбиту с апоцентром 200 км и перицентром 15-17 км.

Все, далее только посадка, ведь в расчетом районе приземления уже лунный день начинается!

Траектория лунных маневров аппарата «Берешит»:

Карта места посадки и снимок LRO с тремя уточненными районами посадки Beresheet (Posidonius 1 — основной, Posidonius 2 и 3 — резервные):

ЦУП SpaceIL и Israel Aerospace Industries‏ (IAI):

А теперь немного вернемся назад в прошлое и посмотрим, как создавали и тестировали аппарат «Берешит»

Как собирали аппарат «Берешит»:

Про предстартовую подготовку аппарата «Берешит»

Перед стартом аппарат «Берешит» и его элементы проходили множество специальных тестов:

Проводились испытания функциональности механизмов посадки на прототипе аппарата.

Тестирование опор и структуры корпуса аппарата в режиме посадки:

Температурные тесты:

Вибрационные тесты:

Высотные крановые тесты для динамических испытаний работы различных датчиков аппарата «Берешит», включая калибровку и настройку датчика посадки:

Сложные тесты на восприятие аппарата Землянами:

Одна из самых главных частей аппарата «Берешит» — топливные баки (вместе с топливом баки в процентном отношении составляют 80% от всей массы аппарата).

К полоскам сверху и снизу на баках подключены датчики контроля температуры, с помощью которых происходит мониторинг состояния топлива, а сами полоски — это специальные нагревательные элементы для терморегулирования топлива, которые специально разработаны для организации SpaceIL и аппарата «Берешит».

Фотографии космического пространства аппарат «Берешит» делает с помощью шести 8-мегапиксельных камер Imperx Bobcat B3320C с оптикой Ruda.

На борту каждой камеры:

— два видеопроцессора — для резервирования (в случае неисправности чтобы она далее могла работать);

— специальный объектив, который может функционировать в суровых условиях окружающей среды и экстремальных температурных условиях, преобладающих на Луне: -120°C + 120°C.

Вес камеры составляет ~ 130 грамм, корпус камеры изготовлен из титана.

Даже для маленьких детей вышла книжка ^[11] об аппарате «Берешит»:

Видеоурок для детей об аппарате «Берешит» (даже не понимая языка по картинкам очень интересно смотреть):

Уже есть футболки и кепки ^[12] с символикой миссии «Берешит»:

А теперь о посадке аппарате «Берешит» 11 апреля 2019 года:

Видео о процедуре посадки:

Немного об основных моментах посадки:

Поверхность Луны покрыта кратерами и имеет сложный рельеф:

Для организации посадки аппарата «Берешит» нужно 30 кв.км относительно ровной поверхности.

11 апреля 2019 года в зоне посадки уже будет солнечно и светло:

Фактически, у аппарата «Берешит» будет 2-3 дня, пока не начнется пик солнечной активности в месте посадки:

Финальная Лунная орбита аппарата «Берешит» эллиптическая с апоцентром 200 км и перицентром 15-17 км (до 30 км).

Скорость аппарата «Берешит» на орбите 1.7 км/с:

На расстоянии 800 км от места посадки начинаются посадочные процедуры:

Аппарат «Берешит» получит серию команд из ЦУП:

Будут активированы датчики посадки (основной и резервный):

Будет начата процедура изменения положения (ориентации) аппарата «Берешит»:

Процесс стабилизации и выравнивания положения перед посадкой очень важен:

Кстати, топлива уже осталось не так много (по расчетам оценочным около 100 кг):

После окончания подготовительных процедур перед посадкой, у бортового компьютера аппарата «Берешит» и в ЦУП будет возможность оценить состояние систем и готовность к посадке, если что-то будет работать не корректно, то процедура посадки будет отменена, если все штатно, то после начала следующего этапа посадки больше никакой отмены сделать уже не получится:

Если все идет штатно, то аппарат «Берешит» начнет снижать свою орбитальную скорость и уменьшать расстояние до поверхности Луны с помощью основного и вспомогательных двигателей, эта процедура займет 15 минут:

На высоте 5 км от поверхности Луны аппарат «Берешит» измерит с помощью бортовых лазерных дальномеров расстояние до поверхности, чтобы окончательно проработать процедуру посадки по текущим параметрам, скорректировать маневры двигателями и переходить к финальной фазе посадки:

На высоте 1 км начнется плавное выравнивание аппарата «Берешит» из горизонтального положения (двигатели вперед, торможение) в вертикальное положение (двигатели снизу, торможение, остановка, падение) и далее снижение до 5 метров от поверхности Луны:

На высоте 5 метров от поверхности Луны двигатели аппарата «Берешит» отключатся и он перейдет в режим свободного падения, которое продлится 2-3 секунды:

Посадка аппарата «Берешит» на поверхностность Луны:

Вечер 11 апреля 2019 года — позади 1128 часов полета, теперь всего 48 часов осталось работать и находиться на связи аппарату «Берешит» на лунной поверхности, пока его оборудование не выйдет из строя.

У аппарата «Берешит» нет тепловой защиты и систем охлаждения, расчетное время работы на поверхности Луны примерно двое земных суток (трое суток максимум), потом его электроника выйдет из строя из-за перегрева, связь с аппаратом будет потеряна, и он станет новым лунным памятником в Море Ясности, рядом с Луноходом-2 (миссии Луна-21) и модулями миссии Аполлона-17.

Про систему связи:

У компании SpaceIL нет своего центра космической связи, так что организация передачи данных между ЦУПом на Земле и аппаратом «Берешит» в космосе — это сложный процесс, в котором задействованы:

— сеть антенн Шведской космической корпорации (Swedish Space Corporation), благодаря которой аппарату «Берешит» передавались навигационные команды и отслеживалась его траектория до Луны;

— сеть дальней космической связи NASA (DSN) для управления аппаратом «Берешит» и передачи научных данных от аппарата на Землю после его посадки на Луне.

DSN — это сеть радиотелескопов ^[13] и система из десятков огромных антенн для связи с космическими кораблями в глубоком космосе, управляется она Лабораторией реактивного движения NASA в Пасадене (штат Калифорния).

На данный момент несколько антенн DSN задействованы в системе связи с аппаратом «Берешит».

Посадка 11 апреля 2019 года.

В ЦУПе SpaceIL 11 апреля 2019 года не протолкнуться. Хотя посадка и назначена на вечернее время, интерес и ажиотаж со стороны прессы и ученых, а так же всех, кто был задействован в этом проекте — просто огромен.

Время посадки аппарата «Берешит» 11 апреля 2019 еще уточняется инженерами в ЦУП (the landing time will be updated after the Flight Dynamics team makes the final calculations on Thursday morning) и будет известно только в четверг ближе к обеду, но есть у посадки 2 вехи:

— примерно равное часу окно времени посадки: The estimated landing time is currently scheduled between 22:00-23:00 Israeli time;

— 30-ти минутное окно процедуры посадки: The landing process will start 30 minutes before touchdown.

Ближе к 11 апреля даже заявлялось, что есть четыре посадочные окна между 5 AM и 6 PM местного времени, даже рассматривалась возможность посадки в первые часы ночи 12 апреля.

Во сколько времени посадка будет в разных частях мира:

05:00-06:00 on Friday, April 12 in Sydney
04:00-05:00 on Friday, April 12 in Tokyo
02:00-03:00 on Friday, April 12 in Bangkok
03:00-04:00 on Friday, April 12 in Beijing, Hong Kong
12:30-01:30 on Friday, April 12 in Mumbai
22:00-23:00 on Thursday, April 11 in Jerusalem and Moscow
21:00-22:00 on Thursday, April 11 in Paris, Johannesburg, Cairo
20:00-21:00 on Thursday, April 11 in London, Dublin
16:00-17:00 on Thursday, April 11 in Rio de Janeiro
15:00-16:00 on Thursday, April 11 in New York
14:00-15:00 on Thursday, April 11 in Chicago
13:00-14:00 on Thursday, April 11 in Salt Lake City
12:00-13:00 on Thursday, April 11 in Phoenix, Los Angeles, San Francisco

В итоге, днем 11 апреля 2019 года в ЦУП SpaceIL определились со временем посадки:

— 22:05 МСК — начало процедуры посадки;
— 22:25 МСК — посадка (прикосновение всех опор) на лунную поверхность.

Такое вижу впервые (управление аэропортов Израиля включило в четверг в свое электронное расписание на 22:00 прилунение аппарата «Берешит»):

Online табло аэропорта Тель-Авив ^[14] «Бен Гурион» (TLV):

Ожидаемая температура на поверхности Луны: от +80°C до +120°C.

В ЦУП подготовлены к посадке, проверка посадочных процедур:

Еще один виток вокруг Луны и потом уже посадочный заход.
Пролет над местом посадки:

Все, следующий виток — на посадку:

За 2 часа до посадки в ЦУП SpaceIL:

Талисманы инженеров тоже на дежурстве в ЦУП SpaceIL:

Основатели проекта:

В ЦУП все готово:

Началась фаза посадки:

Данные телеметрии перестали поступать, основной двигатель выключился и бортовая система не успела перезагрузиться, эта неполадка привела к жесткой посадке на высокой скорости и с высоты более 150 метров на Луну из-за отказа одного из инерциальных блоков ориентации.

Problem in one of Beresheet's inertial measurement units. Ground controllers lost telemetry for a few moments but have reacquired telemetry.

We are still investigating. Our first observations showed that the spacecraft started to lose altitude from 10km above the Moon's surface at a speed of 400-500km/h until the loss of communications, followed by a crash on the Moon's surface.

Последний кадр с аппарата «Берешит»:

200 км на северо-восток — посадочная зона Apollo 11:

Фотография с бортовой камеры с высоты 22 км от поверхности Луны:

Инженеры не плачут:

Следить за миссией «Берешит» можно было с помощью:

— онлайн ресурса ^[15] с симулятором и данными в реальном времени, о текущем состоянии миссии «Берешит»;

— онлайн симулятор NASA «Eyes on the Solar System ^[10]».

Так же, оказывается, есть еще такой вот интересный портал для изучения миссии «Берешит» и мониторинга параметров аппарата: "Where is Beresheet Probe ^[16]".

А что же дальше?

В SpaceIL планировали, разрабатывали и реализовывали миссию «Берешит» как единовременную, но теперь планируют ее повторить через пару лет более успешно.

Однако, в IAI (Israel Aerospace Industries) планируют продолжать развивать данную лунную программу, с помощью которой можно доставить на Луну 30-60 кг научной полезной нагрузки.

К тому же, у концерна IAI уже есть соглашение с немецкой компанией OHB, в котором предполагается использование подобных космических аппаратов типа «Берешит» для выполнения миссий для Европейского космического агентства (ESA).

Автор: Денис

Источник ^[17]