Beresheet

Aterrizador lunar de
Bereshit

Modelo presentado en 2015. Datos generales

Organización	EspacioIL
Constructor	Industrias aeroespaciales de Israel
Campo	Exploración lunar
Tipo de misión	Lander
Estado	Fail (destruido al aterrizar)
Lanzamiento	22 de febrero de 2019
Lanzacohetes	Falcon 9 bloque 5
Fin de la misión	11 de abril de 2019
Esperanza de vida	Unos días en suelo lunar (planeado)
Identificador de COSPAR	2019-09B
Sitio	http://www.visit.spaceil.com/

Características técnicas

Misa en el lanzamiento	585 kilogramos
Propulsión	LEROS ( pulg ) 2b
Ergols	MMH / peróxido de nitrógeno
Masa propulsora	400 kilogramos
Fuente de energía	Paneles solares

Orbita

Aterrizaje	11 de abril de 2019 (falla)
Localización	Mar de la serenidad ( Luna )

Instrumentos principales

1	Magnetómetro
2	Cámara
3	Retrorreflector

Bereshit , o Bereshit en Inglés ( בְּרֵאשִׁית en hebreo, que significa Al comienzo y la primera palabra de la Biblia ), es una pequeña sonda espacial desarrollado por un equipo de israelíes ingenieros y técnicosrecogidos en el israelí empresa SpaceIL creado para tratar de ganar el Google lunar X Prize . Este premio de $ 20 millones, destinado a impulsar iniciativas privadas en exploración espacial, fue para recompensar a los equipos que lograron enviar un robot a aterrizar en la luna , viajar al menos 500 metros y transmitir videos, imágenes y otros datos hacia la Tierra . Ningún candidato que haya alcanzado el objetivo en la fecha establecida por el concurso, se cancela. Pero el equipo israelí decide continuar con su proyecto.

Beresheet es un módulo de aterrizaje pequeño cuya masa alcanza los 585 kg y que lleva una carga útil que incluye cámaras y un magnetómetro . La22 de febrero de 2019, la nave espacial se coloca en una órbita terrestre elíptica por un cohete Falcon 9 . Logró insertarse en la órbita lunar en4 de abril. Durante los días siguientes Beresheet modifica su órbita para bajar su perigeo , luego, el11 de abril de 2019, comienza el descenso hacia el suelo lunar utilizando su propulsión para reducir su velocidad. La sonda espacial encontró problemas con su propulsión, que se interrumpió antes de reanudar cuando la altitud ya era demasiado baja. La tripulación de tierra perdió contacto con Beresheet cuando la nave estaba a unos cien metros de la superficie de la Luna y su velocidad aún era de varios cientos de km / h. La sonda, insuficientemente ralentizada, se estrella contra el suelo lunar.

Beresheet es la primera sonda espacial enviada más allá de la órbita terrestre sin el apoyo de una agencia espacial y con un presupuesto reducido mientras apunta a un objetivo ambicioso: hasta ahora solo tres agencias espaciales han logrado aterrizar una nave espacial en la superficie de la Luna. El éxito de este proyecto, llevado a cabo con recursos limitados (alrededor de 90 millones de euros), habría sido un acontecimiento importante en el campo de la exploración espacial.

Contexto

El concurso Google Lunar X Prize , creado en 2007 por iniciativa de la empresa Google , tenía previsto pagar 20 millones de dólares estadounidenses al primer equipo capaz de enviar en una fecha determinada (inicialmente 2015 luegomarzo 2018) un robot en la superficie de la Luna siempre que viaje sobre el suelo lunar al menos 500 metros y que transmita videos e imágenes de alta resolución. Este ambicioso objetivo hasta ahora solo lo han logrado las agencias espaciales de tres países del mundo ( Estados Unidos , Unión Soviética y China ). Este concurso, creado a partir del modelo del Premio Ansari X , tenía como objetivo estimular el desarrollo de la actividad espacial fomentando soluciones para abaratar los costes de exploración del sistema solar por parte de robots.

El proyecto israelí Beresheet comenzó en 2011 cuando competían 32 equipos. Yariv Bash, cofundador de una empresa que fabrica drones , y dos de sus amigos deciden embarcarse en la aventura. Se crea una empresa sin ánimo de lucro SpaceIL para llevar a cabo el desarrollo de la sonda espacial. Poco a poco, está consiguiendo recaudar alrededor de 90 millones de euros de donantes individuales, pero también de socios institucionales. El principal donante es el millonario israelí Morris Kahn (en) . La construcción real de la nave espacial comenzó en 2013. La empresa Israel Aerospace Industries , líder nacional en el campo aeroespacial, es responsable de la realización de la sonda espacial. Ningún equipo ha logrado los objetivos enmarzo 2018, Google anuncia oficialmente que el concurso Google Lunar X Prize ha finalizado sin un ganador. Sin embargo, cinco equipos, incluido SpaceIL, deciden continuar con su trabajo a pesar de la desaparición de la recompensa económica. SpaceIL es el primer equipo en lanzar su módulo de aterrizaje a la luna.

Objetivo de la misión

El lugar de aterrizaje elegido se encuentra en el Mar de la Serenidad en el hemisferio norte de la Luna. Las anomalías magnéticas fueron identificadas en esta región por la sonda soviética Luna 2 , lo que la convierte en un objetivo relevante para el magnetómetro , el único instrumento científico a bordo. Para cumplir con los objetivos marcados por el concurso Google X Prize , Beresheet tuvo que despegar brevemente del suelo lunar utilizando sus motores. Dado el riesgo asociado con esta maniobra, los jefes de proyecto prefirieron renunciar a esta maniobra ya que ya no se le atribuye ningún problema. La sonda debe aterrizar al comienzo del día lunar (duración catorce días terrestres). La vida útil de la nave en la superficie se limita a unos pocos días terrestres porque no está diseñada para soportar la alta amplitud térmica del suelo lunar ( 100 ° C cuando el Sol está en su cenit y hasta -190 ° C durante el larga noche que sigue). En particular, la cámara no puede funcionar a una temperatura superior a 85 ° C cuando está en uso.

Arquitectura de la misión

Para poder desarrollar un módulo de aterrizaje lunar con un presupuesto muy reducido, los ingenieros israelíes tuvieron que tomar decisiones arquitectónicas que contribuyeron a aumentar el riesgo para algunos de ellos:

la masa de la nave espacial se reduce al mínimo. El combustible representa las tres cuartas partes de la masa. La carga útil (instrumentos) es prácticamente simbólica y la vida útil en tierra se limita a unos pocos días;
Para descender hacia el suelo lunar, las sondas espaciales suelen disponer de un motor cohete cuyo empuje es regulable: esta característica permite compensar la reducción de masa ligada al consumo de propulsores y corregir la velocidad del descenso. El empuje del motor elegido para propulsar Beresheet no se puede ajustar para limitar su coste: para lograr el resultado deseado, el motor se apaga y se vuelve a encender con frecuencia durante el descenso, lo que hace que esta fase crítica del vuelo sea más compleja;
una sonda espacial depende para su funcionamiento de un gran número de componentes. Para que la falla de un componente no resulte en la pérdida de la misión, este tipo de nave espacial suele tener redundancia para hacer frente a una falla de sus componentes críticos. Pero este costoso dispositivo no pudo seleccionarse para Beresheet ;
el cohete Falcon 9 coloca la sonda espacial en una órbita de transferencia geoestacionaria idéntica a la de la carga útil principal del cohete. La inyección de la sonda espacial en trayectoria directa hacia la Luna habría supuesto un coste adicional importante.

Características técnicas de la sonda espacial

El tren de aterrizaje Beresheet tiene una masa total de 585 kg, incluidos 400 kg de propulsores . La nave espacial tiene un diámetro de dos metros y una altura de 1,5 metros. Los cambios en la órbita y el aterrizaje son apoyados por un motor de cohete único LEROS (en) 2b , fabricado en Inglaterra, que quema una mezcla de MMH y peróxido de nitrógeno y un empuje de 407 newtons ( pulso específico de 318 segundos). Este motor con una masa de 5 kilogramos suele equipar satélites y sondas espaciales. Los líquidos propulsores son presurizados por el helio . Ocho pequeños motores de cohetes se encargan de controlar la orientación de la sonda espacial, utilizando varios sensores como unidades inerciales , etc. para determinar su orientación . Para la fase de aterrizaje, la sonda espacial cuenta con un lidar que mide la distancia que la separa del suelo. Para limitar el costo del tren de aterrizaje, no se proporciona redundancia para superar una posible falla de uno de los componentes. El tren de aterrizaje , desplegado poco antes del aterrizaje, comprende cuatro pies. Cada uno incluye dos mecanismos para amortiguar la velocidad residual en el momento del aterrizaje: una estructura de panal diseñada para chocar y palas de resorte unidas a puntales telescópicos.

Carga útil

La sonda espacial lleva tres instrumentos:

el único instrumento científico es un magnetómetro desarrollado por el Instituto Weizmann que se utilizará para medir el campo magnético de la Luna;
la sonda espacial tiene 6 cámaras de 8 megapíxeles compradas “listas para usar” (estándar) pero diseñadas para resistir un ambiente hostil (temperatura). Cinco de estas cámaras están dispuestas de manera que sea posible realizar una panorámica. La lente tiene un campo de visión de 60 × 80 ° aproximadamente equivalente a lo que puede percibir el ojo humano. El sensor tiene ocho megapíxeles ;
finalmente, el último instrumento es un retrorreflector láser suministrado por la NASA que se utilizará para medir la distancia Tierra-Luna utilizando un láser terrestre. Este suministro forma parte de un acuerdo firmado por SpaceIL con la agencia espacial estadounidense que prevé el suministro por parte de SpaceIL de los datos recopilados por el magnetómetro así como el uso por parte de SpaceIL de la red de antenas Deep Space Network de la NASA para comunicarse con el sonda espacial.

La sonda espacial también lleva un archivo digital de Arch Mission Foundation que contiene 30 millones de páginas digitalizadas, una colección de ilustraciones y textos (incluida Wikipedia en inglés ) que brindan una descripción general de nuestra civilización. El medio parece un disco del tamaño de un DVD, diseñado para ser legible dentro de miles de millones de años, en realidad es una pila de 25 discos de níquel cada uno de 40 micrones de grosor.

Segmento de la tierra

El curso de la misión es monitoreado y controlado desde la sala de control de Israel Aerospace Industries ubicada en las instalaciones de la empresa en Yehud en Israel. Para monitorear el estado de la sonda espacial, transmitir comandos y recibir los datos recolectados por los instrumentos a bordo, el proyecto moviliza varias antenas parabólicas ( Santiago , Kiruna, etc.) en la primera parte del vuelo luego, cuando la sonda espacial está en cerca de la Luna o en su superficie, la red Deep Space network de la NASA .

Realización de la misión

Lanzamiento

Beresheet se lanza el22 de febrero de 2019a 1 h 45 UTC por un lanzador Falcon 9 despegando del complejo lanzamiento 40 del Cabo Cañaveral . La sonda espacial es una de las dos cargas útiles secundarias junto con el S5 Del Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea . La carga útil principal del cohete es el satélite de telecomunicaciones indonesio Nusantara Satu (en) . Beresheet fue liberado del cohete 33 minutos después del despegue. Se sitúa en una órbita de transferencia geoestacionaria ( órbita elíptica cuyo apogeo es de 68.850 km y perigeo a 242 km con una inclinación orbital de 27,6 °.

Tránsito e inserción en órbita alrededor de la Luna

La fase de tránsito a la Luna dura 40 días, que es mucho más larga que la mayoría de las misiones a la Luna, porque para minimizar el volumen de combustible, Beresheet no toma una ruta directa a la Luna sino que utiliza su propulsión seis veces.

La 24 de febreroA medida que la nave espacial pasa por el perigeo en su órbita alrededor de la Tierra, el motor se enciende y la órbita aumenta a 670 × 69.000 km . La25 de febrerola computadora de a bordo sufrió un fallo que retrasó la primera maniobra de cambio de órbita. La28 de febrero y 7 de marzootros dos incendios lo llevan a 470 × 271,500 km . La19 de marzouna nueva maniobra, durante la cual el motor funciona durante un minuto, eleva el apogeo a 405.000 km más allá de la órbita lunar (350.000 km ). La maniobra de inserción de la órbita lunar tiene lugar en4 de abril de 2019a las 14 h 18 TU con una desviación de solo 9 minutos con respecto a la secuencia estimada definida antes del lanzamiento. Para realizar esta maniobra, que tiene lugar durante el vuelo sobre el lado opuesto de la Luna, la sonda espacial utiliza su propulsor principal durante 9 minutos, reduciendo su velocidad relativa a la Luna en aproximadamente 280 metros por segundo . La sonda espacial ahora circula en una órbita lunar de 10.400 × 500 km, que viaja en unas 14 horas.

Fallo de aterrizaje en la tierra lunar

La 6 de abriluna nueva maniobra reduce el apogeo de 10.400 a 750 km . Dos nuevas correcciones orbitales realizadas en 8 y10 de abrilcoloque Beresheet en una órbita lunar de 200 × 450 kilómetros con una periodicidad de 2 horas. Un día después, la sonda espacial vuelve a utilizar su propulsión para reducir su órbita alrededor de la Luna a 16 × 197 km .

Cuando la sonda espacial alcanza el perigeo de su órbita, el 11 de abrilalrededor de las 19 h 11 UT, reinicia su propulsión para reducir su velocidad e iniciar la fase de aterrizaje. Su velocidad inicial es de 1,7 km / s . Al comienzo de su fase propulsada, la sonda espacial toma y transmite una foto de la superficie de la Luna. A las 19 h 21, uno de los inerciales deja de funcionar y debe reiniciarse. Por un corto tiempo, Beresheet ya no transmite telemetría . Inmediatamente después de que el motor deja de funcionar. El equipo en la Tierra envía comandos para reiniciar el motor, pero cuando lo hace, la nave espacial ya está demasiado cerca de la superficie. La velocidad vertical de la sonda espacial supera con creces el valor esperado. Los últimos datos transmitidos indican que la altitud es de solo 149 metros mientras que la velocidad vertical de Beresheet es de 134 m / sy su velocidad horizontal de 947 m / s . La señal se pierde inmediatamente después de que la nave espacial haya transmitido estas medidas a las 19 h 23 TU . Los restos del módulo de aterrizaje se identifican en una foto tomada por el Lunar Reconnaissance Orbiter de la NASA . Sus coordenadas son 32.5956 ° N 19.3496 ° E.

Secuencia del aterrizaje planificado

Si el aterrizaje hubiera tenido éxito, habría sido como sigue. Después de estabilizarse sobre el suelo a una altitud de cinco metros, el módulo de aterrizaje tuvo que apagar su propulsión y caer. Los amortiguadores integrados en los cuatro pies del tren de aterrizaje eran para amortiguar la velocidad residual relativamente baja dada la baja gravedad de la Luna ( 1/6 º de la de la Tierra). El video del descenso al suelo lunar filmado por la cámara a bordo debía transmitirse unas horas más tarde a la Tierra.

Beresheet 2

El desarrollo de un sucesor, llamado Beresheet 2 , fue anunciado a finales de 2020 por SpaceIL . El proyecto incluiría dos módulos de aterrizaje y un orbitador. Tendría un presupuesto de US $ 100 millones y se lanzaría alrededor de 2024.

Uso de una versión derivada de Beresheet por Firefly

El americano agencia espacial , la NASA , decidió en 2018 encomendar a la eliminación de las misiones robóticas en la superficie lunar a las empresas privadas como parte de un programa llamado Comercial Lunar Carga Servicios, justo como lo que se hizo para el suministro y el alivio de las tripulaciones de la Estación Espacial Internacional (programas COTS y CCDeV ). El objetivo del programa es reducir los costos de exploración lunar y acelerar el retorno de muestras y las misiones de prospección de recursos, así como promover la innovación y el crecimiento de las empresas comerciales del sector.

Para cumplir con la licitación de la NASA, Firefly Aerospace elige asociarse en julio de 2019 con la compañía israelí IAI y utilizar la experiencia que ha adquirido en el desarrollo del módulo de aterrizaje lunar Beresheet. La máquina Firefly inicialmente bautizada Génesis (traducción al inglés de Beresheet) finalmente toma el nombre de Blue Ghost (una rara especie de mariposa). Inicialmente iba a ser puesto en órbita por el cohete Firefly Alpha que estaba desarrollando la compañía, pero el poder de éste resultó insuficiente para transportar la carga útil de la NASA. Firefly Aerospace decidió en marzo de 2021 confiar el lanzamiento del módulo de aterrizaje lunar al cohete Falcon 9 a SpaceX . Esto ahorra los propulsores Blue Ghost, cuya capacidad de carga va de 100 a 150 kg. El exceso de capacidad debe comercializarse.

Referencias

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(en) Jason Davis, " Qué esperar cuando Beresheet lanzamientos a (y aterriza en) la Luna " , la Sociedad Planetaria ,18 de febrero de 2019.
(es) Daniel Marín, " La sonda israelí Beresheet se estrella conta la Luna " , en EUREKA ,12 de abril de 2019.
(en) Endre Lunde, " El motor de cohetes británico de Nammo impulsa la misión de Israel a la Luna " en mynewsdesk.com ,22 de febrero de 2019(consultado el 22 de febrero de 2019 ) .
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(en) Jason Davis " Bereshit ha entrado en órbita lunar! " , La Sociedad Planetaria ,4 de abril de 2019.
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Modelo: Lang enlace web = en
(en) Stephen Clark, "La NASA cancela el rover lunar, cambia el enfoque a los módulos de aterrizaje lunar comerciales " en spaceflightnow.com ,1 st de mayo de 2018
(en) Jeff Foust, " Firefly para asociarse con IAI es el módulo de aterrizaje lunar " en spacenews.com ,9 de julio de 2019
(en) Jeff Foust, " Firefly gana el contrato CLPS del módulo de aterrizaje lunar de la NASA " en spacenews.com ,4 de febrero de 2021
(in) " Firefly Aerospace adjudica contrato a SpaceX para lanzar la misión Blue Ghost a la Luna en 2023 " en businesswire.com ,20 de marzo de 2021

Ver también

enlaces externos

(en) Sitio web oficial de SpaceIL
(en) Página dedicada en el sitio del portal EO de la Agencia Espacial Europea
(en) “ Beresheet ” , en planetary.org (consultado el 11 de abril de 2019 ) .