المهمة القمرية "Bereshit" - خصائص الجهاز ، سلسلة من المناورات وأطول طريق إلى القمر

ما المحرك المثبت على جهاز "Bereshit"؟ أي نوع من الأدوات العلمية على متن الطائرة؟ ما هي المناورات التي يجب أن يقوم بها الجهاز للوصول إلى القمر؟ كم كيلومترا سوف تطير في 47 يوما من رحلتها؟


من المستحيل إرسال الجهاز القمري إلى الفضاء بواسطة قوات ووسائل شركة خاصة واحدة صغيرة فقط ، ولكن بمساعدة مجتمع الفضاء الدولي ، يمكنك تحويل الفكرة إلى مشروع كامل قيد التنفيذ حاليًا.

المشاركون في المشروع المشاركين في مهمة Bereshit:

- فريق من العلماء والمهندسين الإسرائيليين الشباب من SpaceIL ،

- ناسا (الولايات المتحدة الأمريكية) ،

- ISA (وكالة الفضاء الإسرائيلية) ،

- IAI (مخاوف صناعة الطيران الإسرائيلية) ،

- شركة Spaceflight Industries (الولايات المتحدة الأمريكية ، الجهة المنظمة لإطلاق جهاز Bereshit في المدار) ،

- شركة SpaceX (الولايات المتحدة الأمريكية ، الصاروخ الداعم Falcon 9) ،

- مؤسسة الفضاء السويدية (مؤسسة الفضاء السويدية) ،

- شركة كوبهام (السويد) ،

- شركة رامون شيبس (إسرائيل).



بعد كل شيء ، SpaceIL هي منظمة صغيرة وفقًا للمعايير العالمية ، وتوظف حوالي 200 شخص ، ومعظمهم من العلماء والمهندسين المتطوعين الذين "يسعون إلى تشجيع تطوير التقدم التكنولوجي والعلمي في إسرائيل".

في الصورة ، دانييلا جيرون مهندسة في SpaceIL.



التكلفة الإجمالية لتطوير وإعداد وتنظيم جميع الإجراءات لتنفيذ مشروع بيريشيت 100 مليون دولار.

هذا ليس مشروعًا تجاريًا ، لأنه على سبيل المثال ، لن تحصل ناسا على فوائد مالية من العمل مع شركة SpaceIL الإسرائيلية ، وبدلاً من ذلك ، فإن هذا التعاون الوثيق سيسمح لناسا بتلقي معلومات علمية قيمة من مقياس شدة الريشيت المغناطيسي.

هذا النوع من التعاون مفيد لكلا الجانبين. لمواصلة استكشاف القمر والمريخ بنجاح ، نحتاج إلى شركاء. قال ستيف كلارك ، نائب مدير تطوير أنظمة البحث في ناسا: "كلما كانت شبكة شراكتنا أوسع ، كلما كان ذلك أفضل بالنسبة إلى العلوم العالمية ككل".

مكونات أول مركبة قمرية خاصة "بيريشيت"

الخصائص العامة:

- يبلغ ارتفاع جهاز بيريشيت حوالي 1.5 متر ، وقطره 2 متر (2.3 متر بين دعامات الهبوط) ؛

- وزن 585 كجم مع الوقود (كتلة الوقود - 390 كجم) ، 195 كجم بدون وقود.

في الواقع ، تختلف البيانات على كتلة الوقود وكتلة الجهاز ، ويشار في مكان ما إلى أن كتلة الجهاز بدون وقود هي 150 كجم أو 160 كجم ، ولكن الرقم 585 كجم من إجمالي كتلة البدء هو ثابت تقريبًا في جميع المواد.

جهاز "Bereshit" في المراحل النهائية من عناصر الاختبار والاستعدادات للإطلاق:







1. المحرك.

محرك جهاز Bereshit هو عبارة عن وحدة صواريخ كيميائية معدلة خصيصًا (لمهمة Bereshit تم تعديلها عن طريق تقصير الفوهة وزيادة الدفع) لعائلة LEROS (للاستخدام على منصات الأقمار الصناعية) - تعديل LEROS 2b على hydrazine (monomethylhydrazine) 45 كجم (441H) ، وهو أكثر بقليل من خصائصه العادية عند 41.5 كجم (407H).





2. الالكترونيات على متن الطائرة.



معالج HiRel GR712RC من كوبهام جايسلر

كعنصر أساسي في الكمبيوتر الموجود على متن الطائرة ، يستخدم جهاز Bereshit معالج Cobham ثنائي النواة Gaisler HiRel GR712RC .

من الناحية التكنولوجية ، تعتمد الرقاقة على LEON SPARC ويتم تصنيعها باستخدام تقنية السيليكون الفريدة المقاومة للإشعاع.

أصبح SpaceIL أول عميل لهذا المعالج ، وقام مهندسو SpaceIL بكتابة برنامج خاص له قبل التسليم الفعلي والمبادلة على جهاز Bereshit.

GR712RC هو معالج ثنائي النواة LEON3FT SPARC V8 . يمكن أن تعمل على ترددات تصل إلى 125 ميغاهيرتز في مجموعة كاملة من الترددات العسكرية. وهذا يوفر أداء يصل إلى 300 DMIPS و 250 MFLOPS. يدمج بروتوكولات الواجهة المتقدمة ، بما في ذلك SpaceWire و CAN و SatCAN و UART و 1553B و Ethernet و SPI و I2C و GPIO وغيرها. لديها حافلات واجهة عالية السرعة للذاكرة الخارجية SDRAM / SRAM / PROM / EEROM / NOR-FLASH. ثبت مقاومة للإشعاع - ما يصل إلى 300 درجة. انخفاض استهلاك الطاقة.





وفقًا لتعليق من amartology : يكمن سحر هذا المعالج في حقيقة أنه يتم تصنيعه باستخدام أكثر التقنيات المتوفرة تجاريًا (TowerJazz 180 nm ، المصنوعة في إسرائيل) ، حول نفس الشيء الذي تفعله وحدات التحكم في الغلايات الكهربائية. ضمان السعادة دون التدخل في التكنولوجيا ، بسبب الدوائر وطوبولوجيا العناصر ، والتي تكلف طلبية أو اثنين أرخص مما لو تم تطوير عملية التصنيع على وجه التحديد.

3. على متن الكاميرا.

كاميرا Bereshit المدمجة على متنها 8 ميجابكسل Imperx Bobcat B3320C مع بصريات رودا.

عدد الكاميرات على الجهاز: 6 قطع.



ويجب أن تؤخذ اللقطات الأولى من هذه الكاميرا فقط أثناء الرحلة إلى قمر جهاز Bereshit ، ثم بعد الهبوط (بالمناسبة ، ستطلق هذه الكاميرا أيضًا إجراءات الهبوط ، بالطبع) ، إذا كان كل شيء يعمل بشكل جيد ، فمن المخطط التقاطه على السطح أقصى عدد من الإطارات يمكن أن تجعل الكاميرا قبل الفشل نتيجة لارتفاع درجة الحرارة.

يتم الحصول على القياس عن بعد والبيانات من كاميرا الجهاز في MCC لمشروع Bereshit بمساعدة من زملاء من السويد ومعدات من مركز الفضاء في كيرونا ، في شمال السويد.

عرض الكاميرا أثناء عملية التجميع:



هنا يمكنك أن ترى في الصورة كيف يتم وضع الكاميرا واللوحة مع الصورة الأولى من هذا المنشور .





4. الأدوات العلمية على جهاز بيريشيت:

يوجد مقياس مغنطيسي (الشركة المصنعة - معهد وايزمان ، إسرائيل) على متن جهاز بيرشيت ، وبمساعدة من المخطط إجراء سلسلة من قياسات المجال المغناطيسي للقمر في منطقة الهبوط.

أيضا ، يتم تثبيت مجموعة من عاكسات زاوية الليزر (الشركة المصنعة - مركز جودارد لرحلات الفضاء ، الولايات المتحدة الأمريكية) على جهاز Bereshit.

فيما يلي صورة لإحدى العاكسات ، أصغر من فأرة الكمبيوتر:



هذا الصك لديه ثماني طائرات عاكسة شنت في إطار من الألومنيوم القبة. يسمح هذا الهيكل للجهاز بعكس الضوء القادم من أي جانب إلى المصدر.

سوف يقوم مقياس الارتفاع الليزري LRO (المسبار المداري القمري NASA) ، المصمم لتجميع خرائط الارتفاع ، بإرسال نبضات ضوء الليزر إلى عاكس الزاوية لجهاز Bereshit ، ثم قياس المدة التي يستغرقها الضوء للعودة.

باستخدام هذه التقنية ، يخطط مهندسو ناسا و SpaceIL بأن يكونوا قادرين على تحديد موقع جهاز Bereshit بدقة 10 سم.

أيضًا ، عندما يقوم جهاز Bereshit بإجراء الهبوط ، يقوم LRO (مسبار القمر المداري التابع لناسا) بتحليل "غازات العادم" للمحرك السائل الرئيسي.

وقال جون كيلر ، عالم ناسا من مشروع LRO "سيحاول فريقنا" رؤية "كيف ستتصرف المواد المنبعثة من محرك السيارة فوق سطح القمر".

5. نظام الاتصالات وتبادل البيانات (القياس والتحكم).

ليس لدى SpaceIL مركز اتصالات الفضاء الخاص بها ، وبالتالي فإن تنظيم نقل البيانات بين مركز عملائي على الأرض وجهاز Bereshit في الفضاء هو عملية معقدة حيث:

- شبكة من الهوائيات التابعة لمؤسسة الفضاء السويدية (مؤسسة الفضاء السويدية) ، ويرجع الفضل في ذلك إلى إرسال نظام الملاحة إلى جهاز Bereshit وتتبع مساره ؛

- ناسا شبكة الاتصالات الفضائية الطويلة المسافة (DSN) للسيطرة على المركبة الفضائية بيريشيت ونقل البيانات العلمية من المركبة الفضائية إلى الأرض بعد هبوطها على سطح القمر.

DSN هي عبارة عن شبكة من التلسكوبات الراديوية ونظام من عشرات الهوائيات الضخمة للاتصال بالمركبات الفضائية في الفضاء السحيق ، ويديرها مختبر الدفع النفاث التابع لناسا في باسادينا (كاليفورنيا).

حول مناورات Bereshit في الطريق إلى القمر

فيديو حول تنفيذ المجمع المخطط للمناورات مع جهاز Bereshit:



وفقًا للبيانات الأولية من هنا ، يمكنك تجميع جدول للمناورات الفضائية لجهاز Bereshit.







الجزء الرئيسي من الرحلة هو تنفيذ سلسلة من المناورات (تشغيل المحركات لعدة ثوان أو حتى دقائق) لزيادة ذروة تنجيدها الإهليلجي بعد كل مدار حول الأرض.



إليك كيف تبدو هذه السلسلة من المناورات في الوصف من SpaceIL:























تحليل المعلومات حول المناورات المخطط لها وبيانات الحالة الحالية لجهاز Bereshit ، يمكننا تجميع جدول مثل هذا :



يتم نشر تقارير عن حالة مهمة Bereshit هنا. Israel To The Moon Team SpaceIL.

تقرير سفر القمر رقم 1
تقرير سفر القمر رقم 2
القمر تقرير السفر Probem
تقرير سفر القمر رقم 4
تقرير سفر القمر رقم 5

في 7 مارس 2019 ، تم الانتهاء من المناورة الثالثة بنجاح - مدار يبلغ طوله 270،000 كم ، وتشغيل المحرك للتسارع بمقدار 152 ثانية.





الطريق إلى القمر من جهاز "Bereshit"

اتضح أن جهاز Bereshit ، إذا نجح ، سوف يحطم نوعًا من السجل - فهو يطير إلى القمر على طول أطول مسار ممكن.

لقد أصبح هذا الأمر مثيراً للاهتمام بالنسبة لي ، لكن ما هي المسافة بالضبط (على الرغم من تقديرها ، لكنها لا تزال كافية لفهم نطاق هذه المهمة) التي سيمر بها هذا الجهاز في الفضاء الخارجي خلال 47 يومًا؟

نحن نأخذ للبيانات الرئيسية جدول مناورات الجهاز ونحصل على جدول التقييم لمثل هذا المسار:



وبالتالي ، سوف يطير جهاز Bereshit أكثر من 5.5 مليون كيلومتر في 47 يومًا للوصول إلى النقطة الأخيرة من مهمته - الهبوط على سطح القمر.

متوسط ​​السرعة 1354 م / ث أو 4874.4 كم / ساعة.

وفقًا لـ SpaceIL ، فإن المسار أطول - 6.5 مليون كيلومتر!

موقع الهبوط لجهاز Bereshit

وفقًا للتقديرات ، يجب أن يقوم جهاز Bereshit بالهبوط الناعم في 11 أبريل 2019 على سهل من الحمم البركانية المظلمة يعرف باسم بحر الوضوح ، وهو ليس بعيدًا عن المنطقة التي هبط فيها رواد فضاء Apollo 17 في 11 ديسمبر 1972.

ولكن بعد الهبوط ، تم التخطيط له مسبقًا (على الرغم من أن هذا الإجراء لم يعلن عنه في المراجعات الأخيرة من SpaceIL ويمكن إلغاؤه في مرحلة الإطلاق - نحن ننتظر في الواقع) لأداء مناورة أخرى - نوع من "قفزة" إضافية لمسافة تصل إلى 500 متر (إذا كان هناك ما يكفي من الوقود) ، لتحقيق "معيار سطح القمر" للتنقل على طول القمر ، وربما يصعد على الفور إلى المركز السادس من بين ثمانية أماكن بطول الحركة على سطح القمر بين الطوافين:



في أي حال ، حتى بدون قفزة ، سيكون هذا هبوطًا مثيرًا للاهتمام ، خاصة وأن وعده في SpaceIL بالتسجيل على الفيديو وإظهاره في المجال العام بعد فترة من الوقت.

منطقة الهبوط المخطط لجهاز Bereshit:







على أي حال ، سيتم الانتهاء من القفزة أم لا ، وسيبدأ جهاز Bereshit في البحث العلمي ، ومن المخطط أيضًا التقاط عدة صور بانورامية عالية الدقة لسطح القمر.

لا يحتوي جهاز Bereshit على أنظمة حماية وتبريد حرارية ، ويقدر وقت التشغيل على سطح القمر بحوالي يومين من أيام الأرض (ثلاثة أيام كحد أقصى) ، ثم ستفشل إلكترونياته بسبب ارتفاع درجة الحرارة ، وسيتم فقد الاتصال بالجهاز ، وسيصبح قمرًا جديدًا نصب تذكاري في بحر الوضوح ، بجانب وحدات Lunokhod-2 (مهام Luna-21) و Apollo 17 للوحدات.