Beresheet

Beresheet Lunar
Lander Descrizione di questa immagine, commentata anche di seguito Modello presentato nel 2015. Dati generali
Organizzazione spazioIL
Costruttore Industrie aerospaziali israeliane
Campo Esplorazione lunare
Tipo di missione Lander
Stato Fallito (distrutto all'atterraggio)
Lanciare 22 febbraio 2019
lanciatore Falcon 9 blocco 5
Fine della missione 11 aprile 2019
Tutta la vita Alcuni giorni sul suolo lunare (programmato)
Identificatore COSPAR 2019-09B
Luogo http://www.visit.spaceil.com/
Caratteristiche tecniche
Messa al lancio 585  kg
Propulsione LEROS  (in) 2b
Ergol MMH / Perossido di azoto
massa propellente 400  kg
Fonte di energia Pannelli solari
Orbita
atterraggio 11 aprile 2019 (fallimento)
Posizione Mare di Serenità ( Luna )
Strumenti principali
1 Magnetometro
2 telecamera
3 catarifrangente

Beresheet , o Bereshit in inglese ( בְּרֵאשִׁית in ebraico, significa All'inizio e prima parola della Bibbia ), è una piccola sonda spaziale sviluppata da un team di israeliani ingegneri e tecniciraccolti all'interno di Israele società SpaceIL creata per cercare di vincere la Google Premio Lunar X . Questo premio da 20 milioni di dollari, volto a potenziare le iniziative private nell'esplorazione dello spazio, era quello di premiare le squadre che sono riuscite a inviare un robot ad atterrare sulla luna , percorrere almeno 500 metri e trasmettere video, immagini e altri dati verso la Terra . Nessun candidato che abbia raggiunto l'obiettivo entro la data fissata dal concorso, viene annullato. Ma il team israeliano decide di continuare con il loro progetto.

Beresheet è un piccolo lander la cui massa raggiunge i 585  kg e che trasporta un carico utile comprensivo di telecamere e un magnetometro . Il22 febbraio 2019, la navicella viene posta in un'orbita terrestre ellittica da un razzo Falcon 9 . Riuscì a inserirsi nell'orbita lunare su4 aprile. Durante i giorni successivi Beresheet modifica la sua orbita per abbassare il suo perigeo quindi, il11 aprile 2019, inizia la discesa verso il suolo lunare utilizzando la sua propulsione per ridurre la sua velocità. La sonda spaziale ha incontrato problemi con la sua propulsione, che è stata interrotta prima di riprendere quando l'altitudine era già troppo bassa. L'equipaggio di terra ha perso il contatto con Beresheet quando il velivolo si trovava a circa un centinaio di metri dalla superficie della Luna e la sua velocità era ancora di diverse centinaia di km/h. La sonda, insufficientemente rallentata, si schianta sul suolo lunare.

Beresheet è la prima sonda spaziale inviata oltre l'orbita terrestre senza il supporto di un'agenzia spaziale e con un budget ridotto puntando a un obiettivo ambizioso: solo tre agenzie spaziali sono finora riuscite ad atterrare un veicolo spaziale sulla superficie della Luna. Il successo di questo progetto, realizzato con risorse limitate (circa 90 milioni di euro), sarebbe stato un evento importante nel campo dell'esplorazione spaziale.

Contesto

Il concorso Google Lunar X Prize , nato nel 2007 su iniziativa dell'azienda Google , prevedeva di pagare 20 milioni di dollari americani al primo team in grado di inviare entro una certa data (inizialmente 2015 poimarzo 2018) un robot sulla superficie della Luna a condizione che viaggi sul suolo lunare per almeno 500 metri e che trasmetta video e immagini ad alta risoluzione. Questo obiettivo molto ambizioso è stato finora raggiunto solo dalle agenzie spaziali di tre paesi nel mondo ( Stati Uniti , Unione Sovietica e Cina ). Questo concorso, creato sul modello dell'Ansari X Prize , mirava a stimolare lo sviluppo dell'attività spaziale incoraggiando soluzioni per abbassare i costi di esplorazione del sistema solare da parte dei robot.

Il progetto israeliano Beresheet è iniziato nel 2011 quando 32 squadre erano in competizione. Yariv Bash, co-fondatore di un'azienda che produce droni , e due suoi amici decidono di intraprendere l'avventura. Viene creata una società senza scopo di lucro SpaceIL per portare avanti lo sviluppo della sonda spaziale. Sta gradualmente riuscendo a raccogliere circa 90 milioni di euro da donatori individuali ma anche da partner istituzionali. Il principale donatore è il milionario israeliano Morris Kahn  (in) . La costruzione vera e propria della navicella è iniziata nel 2013. La realizzazione della sonda spaziale è affidata alla società Israel Aerospace Industries , leader nazionale nel settore aerospaziale. Nessuna squadra che ha raggiunto gli obiettivi inmarzo 2018, Google annuncia ufficialmente che il concorso Google Lunar X Prize si è concluso senza un vincitore. Tuttavia, cinque squadre, tra cui SpaceIL, decidono di continuare il loro lavoro nonostante la scomparsa della ricompensa finanziaria. SpaceIL è la prima squadra a lanciare il suo lander sulla luna.

Obiettivo della missione

Il luogo di atterraggio prescelto si trova nel Mare della Serenità nell'emisfero settentrionale della Luna. Anomalie magnetiche sono state individuate in questa regione dalla sonda sovietica Luna 2 , che la rende quindi un obiettivo rilevante per il magnetometro , unico strumento scientifico di bordo. Per raggiungere gli obiettivi fissati dal concorso Google X Prize , Beresheet ha dovuto decollare brevemente dal suolo lunare utilizzando i suoi motori. Dato il rischio connesso a questa manovra, i responsabili del progetto hanno preferito rinunciare a questa manovra poiché non vi era più legato alcun problema. La sonda deve atterrare all'inizio del giorno lunare (durata quattordici giorni terrestri). La durata della vita dell'astronave in superficie è limitata a pochi giorni terrestri perché non è progettata per resistere all'elevata ampiezza termica del suolo lunare ( 100  °C quando il Sole è allo zenit e fino a -190  °C durante il lunga notte che segue). In particolare, la fotocamera non può funzionare a una temperatura superiore a 85  ° C quando è in uso.

Architettura della missione

Per poter sviluppare un lander lunare con un budget molto ridotto, gli ingegneri israeliani hanno dovuto fare scelte architettoniche che hanno contribuito ad aumentare il rischio per alcuni di loro:

Caratteristiche tecniche della sonda spaziale

Il sottocarro Beresheet ha una massa totale di 585  kg inclusi 400  kg di propellenti . La navicella ha un diametro di due metri e un'altezza di 1,5 metri. I cambiamenti in orbita e l'atterraggio è supportato da un motore a razzo singolo LEROS  (en) 2b , fabbricato in Inghilterra, che brucia una miscela di MMH e perossido di azoto e una spinta di 407  newton ( impulso specifico 318 secondi). Questo motore con una massa di 5 chilogrammi di solito equipaggia satelliti e sonde spaziali. I liquidi propellenti sono pressurizzati dall'elio . Otto piccoli motori a razzo sono responsabili del controllo dell'orientamento della sonda spaziale, utilizzando vari sensori come unità inerziali ,  ecc. per determinarne l'orientamento . Per la fase di atterraggio, la sonda spaziale dispone di un lidar che misura la distanza che la separa dal suolo. Per limitare il costo del carrello di atterraggio non è prevista alcuna ridondanza per ovviare ad un possibile guasto di uno dei componenti. Il carrello di atterraggio , dispiegato poco prima dell'atterraggio, comprende quattro piedi. Ciascuno include due meccanismi per smorzare la velocità residua al momento dell'atterraggio: una struttura a nido d'ape progettata per l'urto e lame elastiche fissate a puntoni telescopici.

Carico utile

La sonda spaziale trasporta tre strumenti:

La sonda spaziale trasporta anche un archivio digitale della Arch Mission Foundation contenente 30 milioni di pagine digitalizzate, una raccolta di illustrazioni e testi (compresa Wikipedia in inglese ) che offrono una panoramica della nostra civiltà. Il supporto sembra un disco delle dimensioni di un DVD, progettato per essere leggibile tra miliardi di anni, in realtà è una pila di 25 dischi di nichel ciascuno spesso 40 micron.

Segmento di terra

Il corso della missione è monitorato e controllato dalla sala di controllo di Israel Aerospace Industries situata nei locali dell'azienda a Yehud in Israele. Per monitorare lo stato della sonda spaziale, trasmettere comandi e ricevere i dati raccolti dagli strumenti di bordo, il progetto mobilita diverse antenne paraboliche ( Santiago , Kiruna, ecc.) nella prima parte del volo poi, quando la sonda spaziale è a vicino alla Luna o sulla sua superficie, la rete Deep Space network per la NASA .

Svolgimento della missione

Lanciare

Beresheet viene lanciato il22 febbraio 2019per 1  h  45  UTC da un lanciatore Falcon 9 il decollo dalla complessa lancio 40 del Cape Canaveral . La sonda spaziale è uno dei due carichi secondari insieme all'S5 Dal laboratorio di ricerca dell'aeronautica . Il carico utile principale del razzo è il satellite per telecomunicazioni indonesiano Nusantara Satu  (in) . Beresheet è stato rilasciato dal razzo 33 minuti dopo il decollo. È posto in un'orbita di trasferimento geostazionaria ( orbita ellittica il cui apogeo è di 68.850  km e perigeo a 242  km con un'inclinazione orbitale di 27,6°.

Transito e inserimento in orbita attorno alla Luna

La fase di transito sulla Luna dura 40 giorni, che è molto più lunga della maggior parte delle missioni sulla Luna, perché per ridurre al minimo il volume di carburante, Beresheet non prende una rotta diretta verso la Luna ma usa la sua propulsione sei volte.

Il 24 febbraioQuando l'astronave passa attraverso il perigeo nella sua orbita attorno alla Terra, il motore viene acceso e l'orbita viene aumentata a 670 × 69.000  km . Il25 febbraioil computer di bordo ha subito un guasto che ha ritardato la prima manovra di cambio orbita. Il28 febbraio e 7 marzoaltri due incendi la portano a 470×271.500  km . Il19 marzouna nuova manovra, durante la quale il motore gira per un minuto, porta l'apogeo a 405.000  km oltre l'orbita lunare (350.000  km ). La manovra di inserimento dell'orbita lunare avviene il4 aprile 2019a 14  h  18 TU con uno scostamento di soli 9 minuti rispetto alla sequenza stimata definita prima del lancio. Per effettuare questa manovra, che avviene durante il volo sul lato opposto della Luna, la sonda spaziale utilizza il suo propulsore principale per 9 minuti, riducendo la sua velocità rispetto alla Luna di circa 280  metri al secondo . La sonda spaziale ora circola in un'orbita lunare di 10.400 × 500  km, che copre in circa 14 ore.

Fallimento di atterraggio sulla terra lunare

Il 6 aprileuna nuova manovra riduce l'apogeo da 10.400 a 750  km . Due nuove correzioni orbitali effettuate su 8 e10 aprileposizionare Beresheet in un'orbita lunare di 200 × 450 chilometri con una periodicità di 2 ore. Il giorno dopo la sonda spaziale utilizza nuovamente la sua propulsione per ridurre la sua orbita intorno alla Luna a 16 × 197  km .

Quando la sonda spaziale raggiunge il perigeo della sua orbita il 11 aprileintorno alle 19  h  11  UT, riprende la sua propulsione per ridurre la velocità e iniziare la fase di atterraggio. La sua velocità iniziale è di 1,7  km/s . All'inizio della sua fase propulsiva, la sonda spaziale scatta e trasmette una foto della superficie della Luna. Alle 19  h  21, uno degli Inertial smette di funzionare e deve essere resettato. Per un breve periodo Beresheet non trasmette più la telemetria . Subito dopo che il motore smette di funzionare. La squadra sulla Terra invia i comandi per riavviare il motore, ma quando lo fa, la navicella è già troppo vicina alla superficie. La velocità verticale della sonda spaziale supera di gran lunga il valore previsto. Gli ultimi dati trasmessi indicano che l'altitudine è di soli 149 metri mentre la velocità verticale di Beresheet è di 134  m/s e la sua velocità orizzontale di 947  m/s . Il segnale si perde subito dopo che la sonda ha trasmesso queste misure alle 19  h  23 TU . Il relitto del lander è identificato in una foto scattata dal Lunar Reconnaissance Orbiter della NASA . Le sue coordinate sono 32,5956°N 19,3496°E.

Sequenza dell'atterraggio pianificato

Se l'atterraggio avesse avuto successo, sarebbe andata come segue. Dopo essersi stabilizzato dal suolo a un'altitudine di cinque metri, il lander ha dovuto interrompere la propulsione e cadere. Gli ammortizzatori integrati nei quattro piedi del carrello di atterraggio erano a smorzare la velocità relativamente bassa residua data la bassa gravità della Luna ( 1/6 ° di quella della Terra). Il video della discesa al suolo lunare ripreso dalla telecamera di bordo doveva essere trasmesso poche ore dopo sulla Terra.

Beresheet 2

Lo sviluppo di un successore, chiamato Beresheet 2 , è stato annunciato alla fine del 2020 da SpaceIL . Il progetto includerebbe due lander e un orbiter. Avrebbe un budget di 100 milioni di dollari e sarebbe lanciato intorno al 2024.

Utilizzo di una versione derivata di Beresheet di Firefly

L' agenzia spaziale americana , la NASA , ha deciso nel 2018 di affidare a società private la rimozione di missioni robotiche sulla superficie lunare nell'ambito di un programma chiamato Commercial Lunar Payload Services, proprio come è stato fatto per il rifornimento e il soccorso degli equipaggi della Stazione Spaziale Internazionale ( programmi COTS e CCDeV ). L'obiettivo del programma è ridurre i costi dell'esplorazione lunare e accelerare le missioni di restituzione dei campioni e di prospezione delle risorse, nonché promuovere l'innovazione e la crescita delle società commerciali nel settore.

Per soddisfare la gara della NASA, Firefly Aerospace sceglie di collaborare a luglio 2019 con la società israeliana IAI e utilizzare l'esperienza acquisita nello sviluppo del lander lunare Beresheet. La macchina Firefly inizialmente battezzata Genesis (traduzione in inglese di Beresheet) prende infine il nome di Blue Ghost (una rara specie di farfalla). Inizialmente doveva essere messo in orbita dal razzo Firefly Alpha in fase di sviluppo dalla società, ma la potenza di questo si è rivelata insufficiente per trasportare il carico utile della NASA. Firefly Aerospace ha deciso nel marzo 2021 di affidare il lancio del lander lunare al razzo Falcon 9 a SpaceX . In questo modo si risparmiano i propellenti Blue Ghost, la cui capacità di carico va da 100 a 150 kg. La capacità in eccesso deve essere commercializzata.

Riferimenti

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Vedi anche

Articoli Correlati

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