Лунная миссия «Берешит» – характеристики аппарата, серия маневров и самый длинный путь на Луну
Какой двигатель установлен на аппарате «Берешит»? Что за научные приборы есть на его борту? Какие маневры должен совершить аппарат, чтобы добраться до Луны? Сколько километров он пролетит за 47 дней своего полета?
Силами и средствами лишь одной небольшой частной компании отправить в космос лунный аппарат невозможно, но с помощью международного космического сообщества можно превратить идею в реализуемый на данный момент полноценный проект.
Участники проекта, задействованные в миссии «Берешит»:
— команда молодых израильских ученых и инженеров из компании SpaceIL,
— NASA (США),
— ISA (израильское космическое агентство),
— IAI (концерн «Авиационная промышленность Израиля»),
— компания Spaceflight Industries (США, организатор вывода аппарата «Берешит» на орбиту),
— компания SpaceX (США, ракета-носитель Falcon 9),
— Шведская космическая корпорация (Swedish Space Corporation),
— компания Cobham (Швеция),
— компания Ramon Chips (Израиль).
Ведь SpaceIL — это по мировым меркам небольшая организация, в ее штат входят порядка 200 человек, причем большая часть из них — это добровольцы-ученые и инженеры, которые «стремятся содействовать развитию технологического и научного прогресса в Израиле».
На фото Даниэла Герон — инженер компании SpaceIL.
Общая стоимость разработки, подготовки и организации всех действий для реализации проекта «Берешит» — 100 миллионов долларов.
Это не коммерческий проект, так как, например, финансовой выгоды от совместной работы с израильской компанией SpaceIL у NASA не будет, а вместо этого такое плотное их сотрудничество позволит NASA получить ценную научную информацию с магнитометра аппарата «Берешит».
«Такой тип сотрудничества выгоден любой стороне. Чтобы продолжить успешно исследовать Луну и Марс, нам необходимы партнеры. Чем шире будет наша партнерская сеть, тем лучше это будет для мировой науки в целом», — сообщил Стив Кларк, заместитель руководителя развития исследовательских систем NASA.
Компоненты первого частного лунного аппарата «Берешит»
Общие характеристики:
— высота аппарата «Берешит» составляет около 1,5 метра, диаметр 2 метра (2.3 метра между посадочными опорами);
— масса 585 килограмм с топливом (масса топлива — 390 кг), 195 кг без топлива.
На самом деле, данные о массе топлива и аппарате разнятся, где-то указано, что масса аппарата без топлива 150 кг или 160 кг, но цифра в 585 кг общей стартовой массы — это почти константа во всех материалах.
Аппарат «Берешит» на финальных стадиях тестирования элементов и приготовления к старту:
1. Двигатель.
Двигатель аппарата «Берешит» — это специальный адаптированный (для миссии «Берешит» была сделана его доработка путем укорачивания сопла и прибавки тяги) химический ракетный блок семейства LEROS (для применения на спутниковых платформах) — модификация LEROS 2b на гидразине (монометилгидразине) с тягой в 45 кгс (441H), что немного больше его штатных характеристик в 41,5 кгс (407H).
2. Бортовая электроника.
Cobham Gaisler’s HiRel GR712RC processor
В качестве основного элемента бортового компьютера в аппарате «Берешит» используется двухядерный процессор Gaisler HiRel GR712RC компании Cobham.
Технологически чип базируется на основе LEON SPARC и произведен с использованием уникальной радиационно-толерантной кремниевой технологии.
Компания SpaceIL стала первым заказчиком данного процессора и инженеры SpaceIL написали для него специальное программное обеспечение еще до осуществления фактической поставки и прогонки на аппарате «Берешит».
GR712RC — двухъядерный процессор LEON3FT SPARC V8. Может работать на частоте до 125 МГц во всем диапазоне военных частот. Это обеспечивает до 300 DMIPS и 250 MFLOPS пиковой производительности. Интегрирует расширенные протоколы интерфейса, в том числе SpaceWire, CAN, SatCAN, UART, 1553B, Ethernet, SPI, I2C, GPIO и другие. Имеет высокоскоростные интерфейсные шины для внешней памяти SDRAM / SRAM / PROM / EEROM / NOR-FLASH. Доказанная радиационная стойкость — до 300 крад. Низкое энергопотребление.
3. Бортовая камера.
Бортовая камера аппарата «Берешит» — это 8-мегапиксельная Imperx Bobcat B3320C с оптикой Ruda.
И первые кадры с этой камеры должны были быть сделаны как раз во время полета к Луне аппарата «Берешит», а потом уже после посадки (кстати процедуру посадки тоже будет эта камера снимать, конечно), если все удачно получится, то планируется запечатлеть на лунной поверхности максимальное количество кадров, сколько сможет сделать камера до выхода из строя в результате перегрева.
Телеметрию и данные с камеры аппарата в ЦУПе проекта «Берешит» получают с помощью коллег из Швеции и аппаратуры научно-космического центра в Кируне, на севере Швеции.
Вид на камеру в процессе сборки аппарата:
Вот тут на картинке примерно видно, как размещена камера и табличка с первым фото из этой публикации.
4. Научные приборы на борту аппарата «Берешит»:
На борту аппарата «Берешит» размещен магнитометр (производитель — Институт Вейцмана, Израиль), с помощью которого планируется провести серию замеров магнитного поля Луны в зоне приземления.
Так же на аппарате «Берешит» установлен массив лазерных уголковых отражателей (производитель — Центр космических полётов им. Годдарда, США).
Вот фото одного из отражателей, который по размерам меньше компьютерной мышки:
Данный инструмент имеет восемь отражающих плоскостей, установленных в куполообразной алюминиевой раме. Такая структура позволяет устройству отражать свет, поступающий с любой стороны, обратно к источнику.
Лазерный альтиметр LRO (лунный орбитальный зонд NASA), предназначенный для составления карты высот, будет посылать лазерные световые импульсы на уголковый отражатель аппарата «Берешит», а затем измерять, сколько времени требуется свету, чтобы вернуться назад.
Используя эту технику, инженеры NASA и SpaceIL планируют, что смогут определить местоположение аппарата «Берешит» с точностью до 10 сантиметров.
Так же, когда аппарат «Берешит» будет выполнять процедуру посадки, то LRO (лунный орбитальный зонд NASA) проведет анализ «выхлопных газов» главного жидкостного двигателя.
«Наша команда попытается «увидеть», как вещества, испускаемые двигателем аппарата будут вести себя над поверхностью Луны», — говорит Джон Келлер, ученый из проекта LRO.
5. Система связи и обмена данными (телеметрии и управления).
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» передаются навигационные команды и отслеживается его траектория;
— 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 и система из десятков огромных антенн для связи с космическими кораблями в глубоком космосе, управляется она Лабораторией реактивного движения NASA в Пасадене (штат Калифорния).
Про маневры аппарата «Берешит» на пути к Луне
Видео о выполнении планируемого комплекса маневров аппаратом «Берешит»:
По предварительным данным отсюда, можно составить таблицу космических маневров аппарата «Берешит».
Главная часть полета — это выполнение серии маневров (включение двигателей на несколько секунд или даже минут) для увеличения апогея своей эллиптической обиты после каждого витка вокруг Земли.
Мы сейчас находимся только в окне выполнения третьего маневра.
Вот как эта серия маневров выглядит в описании от SpaceIL:
Анализируя информацию о планируемых маневрах и о текущих данных состояния аппарата «Берешит», можно составить такую таблицу:
Путь к Луне аппарата «Берешит»
Оказывается, что аппарат «Берешит», в случае успеха, побьет своеобразный рекорд — он летит на Луну по самой длинной траектории из возможных.
Вот мне и стало интересно, а какое именно расстояние (хоть и оценочное, но все же достаточное для понимания размаха данной миссии) пройдет в космическом пространстве этот аппарат за 47 дней?
Примем за основные данные таблицу маневров аппарата и получаем вот такую оценочную таблицу для его траектории:
Таким образом, более 5,5 миллионов километров аппарат «Берешит» пролетит за 47 дней, чтобы достигнуть финальной точки своей миссии — посадки на Луну.
Место посадки аппарата «Берешит»
Планируется, что аппарат «Берешит» совершит мягкую посадку 11 апреля 2019 года на темной лавовой равнине, известной как Море Ясности, недалеко от региона, в котором 11 декабря 1972 прилунились астронавты миссии «Аполлон-17».
Но после посадки так же еще планируется выполнить один маневр — этакий дополнительный «прыжок» на расстояние до 500 метров (если хватит топлива), чтобы выполнить «лунный ровер-норматив» по передвижению по Луне и, может быть, сразу подняться на шестое из восьми мест по длине перемещения на лунной поверхности среди роверов:
Планируемый район посадки аппарата «Берешит»:
В любом случае, будет выполнен прыжок или нет, аппарат «Берешит» приступит к научным исследованиям, также планируется сделать несколько панорамных снимков высокого разрешения поверхности Луны.
У аппарата «Берешит» нет тепловой защиты и систем охлаждения, расчетное время работы на поверхности Луны примерно два дня (три дня 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.
