Misi Lunar "Bereshit" - analisis kecelakaan, pengumuman peluncuran pengembangan perangkat "Bereshit 2.0"

Menjelang malam 11 April 2019 adalah titik awal untuk peluncuran proyek baru, "Bereshit 2.0," sejak kecelakaan perangkat pribadi pertama ketika mencoba mendarat di bulan hanya membuat marah para insinyur dan organisasi SpaceIL.

Ruang itu kejam, dan bulan tidak segera membiarkan dirinya untuk duduk. Tetapi dengan pengalaman dan teknologi modern, setiap upaya baru menjadi lebih sukses.


Keberhasilan apa yang dicapai oleh misi Bereshit?

Secara singkat tentang misi Bereshit: 8 tahun pembangunan, proyek ini menelan biaya $ 100 juta, 200 sukarelawan ilmuwan dan insinyur, 47 hari penerbangan dan lebih dari 6,5 juta kilometer berhasil diatasi, pada awal 380 kilogram bahan bakar, mesin LEROS 2b yang dipaksakan, 6 kamar onboard, 6 kamar di atas kapal , magnetometer, array reflektor sudut laser, dan 1 upaya pendaratan, di mana aparatus 150 kilogram dengan 76 kilogram bahan bakar (hidrazin) dalam tangki dengan kecepatan tinggi, jauh terbang di zona pendaratan yang direncanakan, jatuh ke permukaan bulan.

Aparat Bereshit berada di orbit Bulan dan menggunakan magnetometer selama pendaratan dan ditransmisikan ke PKS beberapa data ilmiah tentang medan magnet bulan.

Sekarang Israel adalah negara ke-7 yang meluncurkan pesawat ruang angkasanya ke orbit Bulan (dan menahannya di sana selama 7 hari).

Daftar negara (perangkat pertama mereka dihitung) dengan perangkat di orbit bulan:

1. Luna-10, USSR, 1966;
2. Lunar Orbiter 1, USA, 1966;
3. Hagoromo, Jepang, 1990;
4. SMART-1, ESA, 2005;
5. Chang'e-1, Cina, 2007;
6. Chandrayan-1, India, 2008;
7. Bereshit, Israel, 2019.

Namun, sekarang Israel adalah negara ke-7 yang menjatuhkan pesawat ruang angkasanya ke permukaan bulan (meskipun selama proses pendaratan, yang berubah menjadi kecelakaan fatal yang tak terkendali).



Diasumsikan bahwa diameter kawah yang terbentuk setelah jatuh dari 3 hingga 5 meter. Aparat Bereshit menabrak permukaan bulan pada sudut kecil (~ 8 °), kawah dapat memanjang.

Biaya komponen perangkat Bereshit ( gambar diambil dari sini ):




Apa yang terjadi selama pendaratan perangkat Bereshit pada 11 April 2019?

Bahkan, masalah dengan perangkat Bereshit dimulai segera setelah peluncuran.

Februari 2019:

Menyinari sensor posisi perangkat (sensor itu sangat sensitif terhadap "dazzle"), yang dapat mempengaruhi orientasi perangkat di ruang angkasa.

Solusi: kompensasi perangkat lunak dilakukan untuk memproses data dari sensor dan mengurangi sensitivitasnya, beberapa pemeriksaan tambahan data baru dari sensor perangkat dilakukan.

Pada tahap persiapan, sebelum melakukan manuver mesin kedua, komputer on-board Bereshit tiba-tiba dinyalakan kembali, dan tahap eksekusi manuver dibatalkan secara otomatis. Insinyur SpaceIL dan IAI mulai menganalisis situasi.
Ada masalah di papan yang membatasi kemampuan manuver perangkat.

Solusi: Insinyur SpaceIL dan IAI memperbaiki kegagalan dalam sistem komputer perangkat Bereshit, sekarang perangkat Bereshit melanjutkan pelariannya ke Bulan dalam mode normal.

Lebih jauh, SpaceIL tidak mengumumkan kegagalan fungsi baru atau masalah dengan peralatan Bereshit , namun, sebelum manuver bulan, laporan tersebut memiliki slide di mana ada lebih dari satu reboot / kegagalan dalam operasi BC - beberapa dan bahkan lebih dari yang diharapkan para insinyur , dan karena lingkungan ruang yang keras.

Masalah dan solusi yang ada di ruang angkasa (ternyata ada banyak reboot dari BC):



Dengan demikian, dapat diharapkan bahwa setelah 1128 jam penerbangan (47 hari), masalah dengan komponen internal peralatan Bereshit dapat menjadi fatal, dan koreksi mereka tidak mungkin jika elemen gagal atau mereka bekerja secara tidak normal di bawah beban berat dan pengaruh lingkungan ruang.

Pendaratan perangkat di bulan adalah proses yang kompleks di mana komputer terpasang melakukan sejumlah besar tugas: mengendalikan mode pengoperasian mesin, menganalisis telemetri dan data dari sensor (posisi, ketinggian, kecepatan, pendaratan, dan sebagainya), menyesuaikan posisi perangkat saat ini sesuai dengan jalur pendaratan dan koordinat aktual, konsumsi bahan bakar adaptif, transmisi data menggunakan sistem komunikasi.

Dan jika situasi darurat terjadi dengan satu atau lebih sensor selama pendaratan, momen ini dapat dikompensasi secara otomatis jika ada sirkuit cadangan, atau dengan me-restart (me-reboot) sistem komputer on-board jika ada waktu untuk proses ini.

Dalam mode manual dan secara real time, para insinyur di pusat kendali tidak mengontrol peralatan Bereshit, komputer di atas kapal mendarat, setelah peralatan keluar dari "point of no return", ketika itu hanya diperlukan untuk melakukan prosedur pendaratan, perintah yang diterima sebelumnya oleh komputer on-board.

Tetapi untuk mempertimbangkan situasi dan mengkompensasi masalah ketika beberapa elemen gagal dalam kaskade, dan kemudian karena kegagalan mereka, komponen utama perangkat (mesin, sistem telemetri, komputer terpasang) akan mati - ini juga sulit untuk peralatan tingkat ini (tanpa sistem kontrol yang berlebihan) ), seperti yang ditunjukkan oleh latihan, tidak mungkin.

Apa lagi yang diketahui tentang komponen perangkat keras dan perangkat lunak dari perangkat Bereshit

- satu (1) mesin dorong 430N dan delapan (8) mesin dorong 25N. Mesin shunting digunakan saat mendarat untuk membantu utama;

- Suhu elektronik dijaga dalam kisaran dari -10 ° C hingga + 40 ° C. Sebagian besar listrik dihabiskan untuk memanaskan elektronik (tidak ada sistem pendingin);

- komputer terpasang adalah satu (1), tidak diduplikasi;

- sensor bintang untuk mengarahkan perangkat Bereshit dilengkapi dengan kerucut hitam untuk menyerap sinar pihak ketiga, namun ketika perangkat Bereshit dipisahkan dari satelit setelah start, ternyata kerucutnya kotor, para insinyur mengatasi masalah ini, mencari tahu sudut pantulan yang tidak terjadi dan memperkenalkan penyesuaian algoritma perangkat lunak untuk memproses data dari sensor (menggunakan tambalan perangkat lunak);

- ada beberapa reboot komputer selama penerbangan ke bulan;

- kontrol kode program, perintah dan bekerja dengan komputer on-board - dalam bahasa C;

- karena fakta bahwa hanya ada satu komputer, setelah restart semua pembaruan (tambalan) dihapus dan mereka perlu diunduh lagi ke sistem;

- kecepatan transfer data rendah: satu foto resolusi tinggi (dari kamera 8 Mpx) memuat 40 menit;

- DLR (German Aerospace Center) menguji mekanisme pendaratan pesawat ruang angkasa Bereshit.

Tim SpaceIL: Kebanyakan dari mereka adalah insinyur aeronautika dan fisikawan. Tetapi ada beberapa anggota muda yang dilatih oleh unit operasi satelit IDF.

Sistem perangkat keras Bereshit, kegagalan yang dapat menyebabkan eksekusi yang tidak normal dari tahapan prosedur pendaratan dan jatuh:


Mesin perangkat Bereshit.

Mesin peralatan Bereshit adalah unit yang disesuaikan secara khusus (untuk misi Bereshit itu dimodifikasi dengan memperpendek nozzle dan meningkatkan daya dorong) dari keluarga LEROS (untuk digunakan pada platform satelit) - modifikasi LEROS 2b pada hidrazin (monomethylhidrazine) dengan dorongan 45 kgf (441H), yang sedikit lebih dari karakteristik biasa di 41,5 kgf (407H).





Ada asumsi bahwa mesin ini tidak dirancang untuk beberapa start dan tidak dibatasi, meskipun selama misi Bereshit ada beberapa start dari mesin utama selama beberapa menit, dan selama pendaratan, puluhan menit.

Total dorong dari mesin shunting adalah 8 * 25H = 200H (setengah dari utama). Yaitu, ketika mesin utama dimatikan, dorong akan turun tiga kali, yang diamati selama pendaratan.

Pematian engine selama pendaratan juga dicatat:

Kurva Doppler saat pendaratan jatuh dari peralatan Bereshit, sekitar 19:19, pengeremannya hampir berhenti:



Komputer terpasang.



Prosesor HiRel GR712RC dari Cobham Gaisler

Sebagai elemen utama komputer terpasang, perangkat Bereshit menggunakan prosesor dual-core Ghamler Gaisler HiRel GR712RC .

Secara teknologi, chip ini didasarkan pada LEON SPARC dan diproduksi menggunakan teknologi silikon tahan radiasi yang unik.

SpaceIL menjadi pelanggan pertama dari prosesor ini dan insinyur SpaceIL menulis perangkat lunak khusus untuknya sebelum pengiriman aktual dan bertukar pada perangkat Bereshit.

GR712RC adalah prosesor dual-core LEON3FT SPARC V8 . Itu dapat beroperasi pada frekuensi hingga 125 MHz di seluruh rentang frekuensi militer. Ini memberikan kinerja puncak hingga 300 DMIPS dan 250 MFLOPS. Mengintegrasikan protokol antarmuka tingkat lanjut, termasuk SpaceWire, CAN, SatCAN, UART, 1553B, Ethernet, SPI, I2C, GPIO, dan lainnya. Ini memiliki bus antarmuka berkecepatan tinggi untuk memori eksternal SDRAM / SRAM / PROM / EEROM / NOR-FLASH. Resistansi radiasi yang terbukti - hingga 300 derajat. Konsumsi daya rendah.





Menurut data terbaru - prosesor ini diproduksi menggunakan teknologi yang tersedia secara komersial paling konvensional (TowerJazz 180 nm, buatan Israel), hampir sama dengan yang dikontrol pengontrol ketel listrik. Memastikan kegembiraan tanpa mengganggu teknologi, karena sirkuit dan topologi elemen, yang biaya satu atau dua pesanan lebih murah daripada jika proses pembuatan dikembangkan secara khusus.

Komputer on-board dari perangkat Bereshit telah dihidupkan kembali beberapa kali sebelum mendarat karena pengaruh lingkungan ruang (radiasi, suhu).

TT&C.

Sistem pelacakan, telemetri, dan subsistem perintah (TT&C - pelacakan, telemetri, dan subsistem perintah) yang digunakan dalam proyek ini "menggantung" dua (2!) Kali dalam tahap pendaratan akhir, meskipun statusnya "OK"

Sensor dan elemen sistem perangkat Bereshit di jendela data telemetri:



Bagaimana sistem telemetri digantung:





Inilah yang dilihat oleh para insinyur di MCC saat mendarat, menurut data telemetri:

Mode pendaratan normal:











Dan di sini, masalah telah dimulai dengan pematian engine, "pembekuan" data telemetri dan pembacaan kecepatan abnormal, yang pada ketinggian desain harus sangat berbeda.

















23:03 Indikator telemetri berubah menjadi hijau. Sub Negara adalah Orientasi.

25:04 Sub Status berubah menjadi Pengereman.

25:20 "Kita sudah melewati titik tidak bisa kembali."

25:26 Indikator Point of No Return berubah menjadi hitam.

25:52 Tampilan kecepatan vertikal berubah menjadi hijau.

28:16 Indikator telemetri tidak lagi hijau.

28:20 Indikator telemetri sebentar berubah menjadi hijau, lalu tidak lagi hijau.

29.37 Jarak ditampilkan sebagai 210 km.

29:50 Jarak berubah menjadi 385 km.

30:03 Jarak berubah menjadi 370 km.

30:40 Indikator telemetri berwarna hijau.

Jarak 30:51 adalah 314 km.

31:33 Swafoto Beresheet ditampilkan. Ketinggian sekitar 22 km ??? Telemetri berwarna hijau.

31:50 Indikator telemetri tidak lagi hijau.

31:55 hingga 32:29 "[tidak terdengar] bunuh itu." "[Obrolan misi yang lebih tidak terdengar] sibuk."

32:48 Layar telemetri ditampilkan. Indikator telemetri berwarna kuning muda. Ketinggian adalah 14095 m. Kecepatan horizontal adalah 955,5 m / s. Kecepatan vertikal adalah 24,8 m / s. Mesin utama hidup. Kecepatan horizontal berwarna kuning muda. Parameter lainnya berwarna hijau, kecuali untuk indikator telemetri.

32:49 Semua mesin menyala.

32:51 Semua mesin mati.

32:55 Mesin utama hidup.

32:57 Semua mesin menyala.

32:59 Mesin utama hidup. Jaraknya 183,8 km.

33:01 - 33:03 "IMUstein tidak baik-baik saja."

33:02 Semua mesin menyala.

33:05 Mesin utama hidup.

33:07 Semua mesin menyala.

33:09 Mesin utama hidup.

33:11 Semua mesin menyala.

33:13 Mesin utama hidup.

33:16 Semua mesin menyala.

33:20 Indikator telemetri berubah menjadi hijau. Semua mesin mati. Semua tampilan tetap statis (tidak ada perubahan).

33:32 Indikator telemetri tidak lagi hijau. Semua mesin mati. Semua tampilan tetap statis (tidak ada perubahan).

34:24 Indikator telemetri berubah menjadi hijau. Semua mesin mati, namun seharusnya dihidupkan. Akselerasi vertikal pada sumbu Z ditetapkan pada 0,6. "Kami saat ini memiliki masalah di salah satu unit pengukuran inersia kami." Kecepatan vertikal mulai meningkat dengan mantap. Ketinggian terus menurun dengan stabil. Akselerasi vertikal pada sumbu Z menjadi tetap pada 0,6. Mesin utama mungkin tidak hidup.

Indikator telemetri sebentar-sebentar berubah menjadi hijau dan kemudian berubah menjadi kuning muda, hingga stempel waktu video berikut.

34:56 Indikator telemetri tidak lagi hijau. Meskipun semua mesin ditampilkan seperti hidup, kecepatan vertikal terus meningkat. Akselerasi vertikal pada sumbu Z tetap di 0,6. Mesin utama mungkin tidak hidup.

36:25 - 36:33 “Kami sepertinya memiliki masalah dengan mesin utama kami. Kami mengatur ulang pesawat ruang angkasa untuk mencoba mengaktifkan mesin. "

36:40 Indikator telemetri berwarna hijau. Semua mesin tampaknya hidup, namun akselerasi sumbu Z tetap pada 0,6 m / s. Ketinggiannya 678 meter. Kecepatan horisontal dan vertikal masing-masing adalah 948,1 m / s dan 130,1 m / s.

36:44 Data telemetri terakhir. Indikator telemetri berwarna hijau. Semua mesin tampaknya hidup. Akselerasi sumbu Z berubah menjadi 0,7 m / s. Ketinggian akhir adalah 149 meter. Kecepatan horisontal dan vertikal akhir masing-masing adalah 946,7 dan 134,3 m / s. Mesin utama tampaknya tidak berfungsi dengan baik.

4 detik terakhir masa pakai perangkat menurut data dari MCC (dari 678 hingga 149 meter):









Pukul 19.23 data telemetri benar-benar berhenti tiba.

Sebelumnya - masalah dimulai pada ketinggian 14 km, mesin utama mati selama pendaratan, dan setelah dinyalakan kembali sudah terlambat - perangkat tidak dapat mengerem dengan benar, kerusakan ini menyebabkan kejatuhan yang keras dengan kecepatan tinggi dan dari ketinggian 150 meter ke bulan.

Unit orientasi inersia (unit pengukuran inersia - IMU1, IMU2) - node diduplikasi.

Tapi ini menarik, karena di sini dua blok digunakan dan data mereka sangat penting untuk komputer on-board.

Sudah lebih awal, karena kegagalan modul tersebut, ada kecelakaan - seperti halnya dengan peralatan Schiaparelli di Mars pada tahun 2016.

Ternyata kesalahan fatal dalam pengoperasian perangkat lunak Skiaparelli terjadi karena masalah dalam pengoperasian "Inertia Meter" (IMU), perangkat yang mengukur kecepatan rotasi modul di sekitar sumbunya.

Data dari perangkat ini , seperti yang dijelaskan para insinyur, diperhitungkan saat memproses data ketinggian dari radar Schiaparelli. Pada satu titik, IMU jatuh, sebagai akibatnya "mengukur" kecepatan tinggi rotasi yang tidak normal dari render, yang melampaui nilai yang diizinkan. Kegagalan semacam itu adalah norma dalam pengoperasian sensor inersia, dan biasanya untuk menekannya, para ilmuwan “menghaluskan” sinyal dan membandingkan data untuk momen saat ini dengan hasil yang diperoleh di masa lalu.

Tetapi dalam kasus ini, IMU mentransfer data ke komputer host Schiaparelli untuk waktu yang lama secara tak terduga, selama satu detik, yang “menipu” perangkat lunak modul dan memaksanya untuk mempertimbangkan pengukuran ini sebagai data nyata, dan bukan anomali. Nilai yang salah diperhitungkan saat menghitung ketinggian modul, sebagai akibatnya komputer on-board Skiaparelli menerima nilai tinggi negatif.

Modul ini mempertimbangkan bahwa itu bahkan tidak di permukaan Mars, tetapi di bawahnya, yang memaksanya untuk memulai tahap akhir dari prosedur pendaratan di ketinggian 3,7 km, untuk memisahkan parasut dan mematikan mesin.

Perangkat Bereshit menggunakan modul IMU berikut: STIM300 .



Modul ini memiliki karakteristik perlindungan radiasi yang rendah, sehingga penggunaan perangkat tersebut di Bulan mungkin akan dipikirkan lebih lanjut oleh para insinyur SpaceIL nanti dalam misi baru.

Karena ada pernyataan dari SpaceIL setelah kecelakaan itu: “Masalah di salah satu unit pengukuran inersia Beresheet. Pengendali darat kehilangan telemetri selama beberapa saat tetapi telah memperoleh kembali telemetri. ”

Benarkah modul Bereshit IMU (atau kedua modul) memberikan data yang salah (termasuk pengukuran percepatan sudut dan linier menjadi tidak mungkin) untuk komputer on-board dan untuk alasan apa - ini masih diselidiki oleh insinyur SpaceIL

Namun, untuk saat ini jelas bahwa pesawat ruang angkasa Bereshit mengalami kerusakan teknis di salah satu komponen, yang menyebabkan pematian mesin, yang mencegah pesawat ruang angkasa itu menurunkan kecepatan turun ke permukaan bulan.

Ketika mesin dinyalakan kembali, mereka tidak bisa lagi melakukan pengereman penuh, ternyata kecepatan kendaraan terlalu tinggi, dan ketinggian ke permukaan bulan berkurang secara kritis, dan tabrakan destruktif terjadi.



Foto terakhir dari kamera Bereshit juga agak membingungkan. Karena itu menunjukkan permukaan bulan 1000 km dari zona pendaratan yang direncanakan di Laut Kejelasan.

Bingkai terakhir (diterbitkan secara resmi) dari perangkat Bereshit (dari ketinggian 8 km):



Dengan demikian, akan sangat sulit untuk menemukan setidaknya sesuatu dari perangkat Bereshit, karena area pencariannya sangat luas:



Meskipun sedikit jelas ke mana harus mencari (200 km ke zona pendaratan Apollo 11):





NASA berencana untuk menggunakan probe LRO untuk memeriksa area dampak dari peralatan Bereshit, dengan harapan bahwa elemen-elemen array reflektor sudut laser belum runtuh dan akan terletak di permukaan bulan.

Reflektor dipasang di bagian atas perangkat dan ketika jatuh dapat memantul, menyebar, berguling dan menggali di tanah bulan. Tetapi bahkan jika hanya sebagian reflektor yang tersedia untuk memantulkan denyut cahaya - ini akan diperbaiki oleh LRO.

LRO altimeter laser (NASA lunar orbital probe), yang dirancang untuk menyusun peta ketinggian, akan mengirimkan pulsa sinar laser ke reflektor sudut pada titik dampak dari peralatan Bereshit, dan kemudian mengukur berapa lama cahaya untuk kembali.

Dengan menggunakan teknik ini, para insinyur NASA dan SpaceIL berencana untuk dapat menemukan sisa-sisa perangkat Bereshit.



Meskipun juga menarik di sini, masih ada foto-foto jatuhnya SpaceIL, tetapi mereka tidak mempublikasikannya:

- Apakah ini benar-benar foto terakhir yang diterima dari Beresheet? Kapan tepatnya diambil? Saya bertanya karena kawah Hypatia jauh lebih selatan daripada lokasi pendaratan yang direncanakan.

- Tidak itu bukan gambar terakhir yang diambil. Kami memiliki satu gambar yang lebih dekat dengan pendaratan tetapi belum dikonfirmasi untuk dipublikasikan . Saya berasumsi bahwa itu akan segera diterbitkan.

Apa yang akan terjadi selanjutnya dengan misi Bereshit?

Pengembangan proyek ruang angkasa baru, Bereshit 2.0, diumumkan .



Perdana Menteri Israel Benjamin Netanyahu berjanji bahwa negara akan mengambil bagian dalam upaya kedua untuk mengirim stasiun otomatis ke bulan.

“Kami akan meluncurkan Bereshit-2. Negara Israel berpartisipasi dalam peluncuran pesawat ruang angkasa pertama dan akan berpartisipasi dalam peluncuran pesawat ruang angkasa kedua. Saya harap kali ini semuanya akan berhasil. Dalam hal ini, kami benar-benar akan menjadi negara keempat di dunia yang mendarat di bulan, ”kata Netanyahu pada pertemuan pemerintah.

Direncanakan bahwa proyek Bereshit 2.0 akan lebih serius dan mahal (dibandingkan dengan yang pertama), tetapi masih bersifat pribadi.



SpaceIL juga akan bertanggung jawab atas proyek Bereshit 2.0 yang baru dan akan tetap menjadi organisasi nirlaba.

Durasi proyek yang direncanakan "Bereshit 2.0": 2-3 tahun.

Sungguh luar biasa ketika negara, insinyur, dan orang-orang tidak berhenti percaya pada kemenangan.



Tidak ada mimpi yang di luar jangkauan Anda, jika Anda benar-benar menginginkannya!

Dan untuk hidangan penutup :

Lego model Beresheet