Израильский зонд летит на Луну

Автоматическая межпланетная станция Beresheet со звездой Давида на борту стартовала к Луне на американской ракете. Израиль готовится стать четвертым государством чей космический аппарат сядет на естественный спутник Земли. Станция разработана и построена, в основном, на частные средства, ей предстоит множество маневров, а полет займет несколько недель, зато на поверхности работа продлится всего два земных дня.

В 2007 году стартовал конкурс Google Lunar XPrize по условиям которого до $25 млн могла получить команда создавшая на частные средства лунный космический аппарат. Аппарат требовалось мягко высадить на Луну, преодолеть по поверхности 500 метров и передать на Землю 500 мегабайт данных. Дополнительные призы обещали выплатить за съемку мест и объектов предыдущих посадок, за интернациональный состав команды, дальность пробега и длительность активного существования.

В 2009 году три молодых израильских инженера решили достичь Луны и подали заявку на участие в конкурсе. Команду назвали SpaceIL, и она занялась разработкой легкого и простого зонда, способного выполнить условия конкурса. В отличие от большинства своих конкурентов, включая российский «Селеноход» SpaceIL не занималась луноходом, т.е. лунным транспортным средством, а перемещение на 500 метров предполагалось совершить одним прыжком за счет ракетных двигателей мягкой посадки.

Также, в отличие от большинства команд, израильские инженеры с другой стороны подошли к задаче. В основном команды подходили к конкурсу как к инженерной задаче: проектировали и собирали прототипы луноходов и посадочных систем, пытаясь уложиться в заявленный бюджет. SpaceIL оформилась как общественная организация, занялась популяризацией космонавтики, и позиционировала свой проект как образовательный: отправилась в школы и институты. Команда подняла на флаг национальную идею достижения Израилем Луны и развитие инженерных наук в стране.

Дорога на Луну через школу и национальную идею оказалась выбрана удачно. SpaceIL нашла серьезную поддержку в лице южноафриканско-израильского мецената Морриса Кана, который вложил в проект суммарно $40 млн, потом пришла поддержка от миллиардера Шелдона Адельсона, который выделил $24 млн и еще нескольких крупных спонсоров. Увидев, что команда настроена серьезно, проект поддержали и израильское космическое агентство, и госкорпорация IAI (Israel Aerospace Industries), которая занимается разработкой космической техники. Государство профинансировало проект сначала на $2 млн, затем еще на $7,5 млн. Кроме этого проводились и краудфандинговые кампании (собрано $283 тыс), и сейчас каждый желающий может поддержать проект через их сайт.

IAI взяло на себя техническую реализацию проекта — разработку и изготовление космического аппарата и подготовку его к запуску. Всего на разработку, производство и запуск космического аппарата потребовалось около $100 млн, включая широкую образовательную и пиар кампанию, прежде всего в Израиле. Причем $10 млн SpaceIL еще должна за космический аппарат, но IAI не торопится взыскивать долг, понимая, что весь проект - это реклама их продукции.

Предполагаемый облик зонда менялся. От попытки усадить на Луну трехкилограммовый кубсат быстро отказались — аппарат стал больше. Несколько лет перед стартом команда демонстрировала устройство, над которым явно больше работали дизайнеры, чем конструкторы.

Однако готовый зонд, который в это время производило IAI, всё же отдаленно напоминает заявленный «дизайн-макет».

Название тоже менялось. Сначала команда предлагала Hopper — «попрыгунчик», затем Sparrow — «воробей», но за полгода до запуска в ходе открытого онлайн-голосования выбрали Beresheet — «В начале» — по первым словам Священного писания.

Beresheet представляет из себя малую спускаемую платформу, классической четырехногой компоновки, массой 585 кг в заправленном состоянии. Сухая масса 150 кг. Для старта с Земли были выбрана ракеты Falcon 9, которая попутной нагрузкой выводила аппарат на вытянутую околоземную орбиту высотой до 60 тыс км.

Далее предусмотрено несколько включений двигателя, для повышения орбиты на высоту около 380 тыс км, где маневр торможения позволит перейти на окололунную орбиту. Там тоже предполагается несколько включений уже для понижения орбиты с финальной мягкой посадкой.

Аппарат оснащен двумя типами двигателей: маршевая двигательная установка двухкомпонентная, на топливной паре гидразин/смешанные оксиды азота. Восемь вспомогательных двигателей малой тяги однокомпонентные гидразиновые. Во время перелета они выступают в роли двигателей ориентации и стабилизации, поддерживая нужное направление включения маршевого двигателя. Во время посадки они будут также обеспечивать стабилизацию и помогать маршевому двигателю гасить скорость.

Конструкция Beresheet, в основном, базируется на опробованных технологиях, однако не обошлось и без новизны. Кронштейны двигателей мягкой посадки разработаны методом топологической оптимизации и изготовлены 3D печатью металлом.

В отличие от большинства государственных межпланетных космических аппаратов Beresheet несет очень мало полезной нагрузки. Фактически его задача просто сесть на Луну, даже планируемого подскока скорее всего не будет. Из научных приборов на аппарате только магнитометр, который будет измерять напряженность остаточного магнитного поля в окололунной среде и месте посадки. Также NASA разместила на израильском аппарате уголковый отражатель, который позволит вести лазерный мониторинг с окололунной орбиты или с Земли.

В качестве не научной, а культурной полезной нагрузки, на Beresheet разместили «капсулу времени». Это пакет тонких никелевых пластин, на которые лазерной гравировкой нанесена информация. Команда SpaceIL сообщила, что записала на пластины тексты государственных документов, национальных культурных произведений, рисунки, подготовленные энтузиастами миссии, информацию об участниках проекта.

На самом деле там намного больше информации. Идея «капсулы времени» принадлежит «Фонду Архивной миссии» (Arch Mission Foundation), чья цель — сохранение информации о человеческой цивилизации. Используя технологию NanoArchival они документируют наиболее важную информацию о человечестве. Отправленный на Луну пакет содержит 25 пластин толщиной 40 нанометров. Первые четыре пластины несут информацию записанную в аналоговом формате, т.е. просто микроскопические фотографии, инфографики, тексты на различных языках. Для их прочтения достаточно мощного микроскопа.

Там дается базовая информация о Земле и землянах, лингвистические данные о земных языках, а также информация по декодированию нижележащих цифровых записей.

Именно в этих пластинах содержатся израильские материалы. Далее идет 21 пластина, которая представляет уже DVD запись с более плотно упакованными данными об обитателях Земли и их достижениях: википедия, художественные произведения, технические и научные справочники и др. Всего закодировано около 200 гигабайт информации.

Любопытен процесс выбора места посадки. Видимая сторона Луны выбрана из соображений удобства радиосвязи. Для облегчения этой задачи посадка не предполагается близко к краю видимого диска Луны. Beresheet старается держаться дальше от экватора, по требованиям обеспечения теплового режима. Под прямыми лучами солнца есть опасность перегрева. Единственный научный прибор — магнитометр — требует посадки в регионе где достаточно сильна остаточная намагниченность поверхности.

В российских СМИ проскакивала информация, что Beresheet попытается снять места посадок Apollo 17 или «Лунохода-2» поскольку для прилунения выбрано то же Море Ясности куда садились и они. Однако запланированное место посадки находится в сотнях километров от следов прежних экспедиций, а израильский аппарат обладает только широкоугольными посадочными камерами, которые не позволят ему увидеть столь мелкие детали на таком расстоянии. Так, что можно ожидать желтые заголовки в русскоязычных СМИ вроде «Израильский зонд не нашел следов американцев на Луне».

Всего за несколько месяцев до старта SpaceIL подписали партнерское соглашение с NASA, по которому американское космическое агентство поможет команде с передачей данных на Землю. Используя сеть 70-метровых антенн NASA Deep Space Network израильтяне смогут передать больше информации на Землю. Правда объем уже не так важен, конкурс Google Lunar XPrize фактически закрылся, и никаких призов команда уже не ждет.

Посадка Beresheet ожидается в середине апреля, возможно даже 12-го, если всё пойдет как задумано. Уже выявился сбой работы звездного датчика и произошла непредвиденная перезагрузка компьютера, которая не позволила в нужный момент включить двигатели, и вынудила уйти на новый круг. С тех пор прошло еще несколько запланированных включений двигателя и программа полета развивается успешно.

Впрочем, проект можно уже назвать успешным, ведь это единственная команда конкурса, которая всё-таки дошла до запуска. В межпланетном пространстве это первый израильский космический аппарат и один из первых частно-финансируемых.

Задаваясь вопросом, почему в SpaceIL смогли то, что не смогли или не успели еще три десятка команд со всего мира, можно выделить несколько отличительных признаков:

1. Повезло с меценатом. Моррис Кан (Morris Kahn) с раннего этапа и до критической ситуации, когда готовому аппарату не хватало денег на запуск, поддерживал проект своими десятками миллионов и своим авторитетом, подчеркивая веру в команду и технику.
2. Техническая простота. В рамках конкурса, команда с самого начала выбрала простейшую из возможных схем посадки и передвижения. Создание полноценного колесного или шагающего лунохода — интересный и творческий процесс, который привлекал многих разработчиков, но для его посадки требуется еще спускаемый аппарат, т.е. выбор лунохода приводит к задаче создания двух космических аппаратов, а не одного.
3. Идеология. Команда провозгласила цель, которая является понятной и важной в Израиле — достичь новых высот под флагом со звездой Давида, развивать молодые инженерные кадры, которые обеспечат будущее технологическое развитие страны.
4. Опора на существующие технологии и производства. Большинство участников конкурса пыталось создавать космические аппараты своими силами, зачастую «на коленке». Это позволяло экономить средства, но порождало недоверие к качеству создаваемой техники со стороны потенциальных инвесторов или партнеров. SpaceIL решили проблему деньгами, но передача всей технической работы на аутсорс госкорпорации обеспечило надежность аппарата и высокую уверенность в успехе.

Выражаю признательность Leon Rosenblum за помощь с поиском информации и своевременное освещение хода миссии.

Источник: m.vk.com