月面ミッション「Bereshit」-事故の分析、デバイス「Bereshit 2.0」の開発の開始の発表

2019年4月11日の深夜は、新しいプロジェクト「Bereshit 2.0」の立ち上げの出発点でした。月に着陸しようとした最初のプライベートデバイスの事故は、エンジニアとSpaceIL組織を激怒させたからです。



宇宙は残酷であり、月はすぐに座ることを許しません。 しかし、経験と最新のテクノロジーにより、新しい試みはそれぞれ成功します。





Bereshitミッションによってどのような成功が達成されましたか？



Bereshitミッションの概要：8年間の開発、プロジェクトの費用は1億ドル、200人のボランティアの科学者とエンジニア、47日間の飛行、650キロ以上の燃料、380キログラムの燃料、加速LEROS 2bエンジン、6つの搭載カメラ、磁力計、レーザーコーナーリフレクターの配列、1回の着陸の試み。高速でタンクに76キログラムの燃料（ヒドラジン）を入れた150キログラムの装置が、計画された着陸のゾーンを遠く飛んで、月面に落下しました。



Bereshit装置は月の軌道にあり、着陸時に磁力計を使用し、月の磁場に関する科学データの一部をMCCに送信しました。



現在、イスラエルは、宇宙船を月の軌道に打ち込んだ（そして、7日間そこに保持した）7番目の国です。



月の軌道にあるデバイスを持つ国のリスト（最初のデバイスが考慮されました）：



1. Luna-10、ソ連、1966;

2. 1966年、米国の月軌道衛星1。

3.羽衣、日本、1990;

4. SMART-1、ESA、2005;

5. 2007年、中国のChang'e-1。

6.インド、チャンドラヤン-1、2008年。

7.イスラエル、ベレシット、2019年。



それでも、今やイスラエルは、宇宙船を月面に落とした7番目の国です（ただし、着陸プロセス中に、制御不能な致命的なクラッシュに変わりました）。







形成されたクレーターの直径が3メートルから5メートルに落ちたと想定されます。 Bereshit装置は、小さな角度（〜8°）で月面に衝突し、クレーターを引き伸ばすことができます。



Bereshitデバイスのコンポーネントのコスト（ ここから撮影した写真 ）：









2019年4月11日のBereshitデバイスの着陸中に何が起きましたか？



実際、Bereshitデバイスの問題は、発売後すぐに始まりました。



2019年2月：



デバイスの位置のセンサーに日光を当てる（センサーはそのような「眩惑」に非常に敏感でした）。これは、宇宙でのデバイスの方向に影響を与える可能性があります。



解決策：センサーからのデータを処理して感度を下げるためにソフトウェア補正が実行され、デバイスのセンサーからの新しいデータの追加の複数のチェックが行われました。



準備段階で、エンジンをオンにするための2回目の操作を実行する前に、Bereshitのオンボードコンピューターが予期せず再起動し、操作の実行段階が自動的にキャンセルされました。 SpaceILとIAIのエンジニアが状況の分析を開始しました。

機内で問題が発生し、デバイスの操作性が制限されました。



解決策：SpaceILとIAIのエンジニアは、Bereshitデバイスのコンピューターシステムの障害を修正しました。現在、Bereshitデバイスは通常モードで月への飛行を続けています。



さらに、SpaceILはBereshitデバイスの新しい誤動作や問題を発表しませんでしたが 、月の操作の前に、レポートにはBCの作業で複数の再起動/失敗があったようなスライドがありました-エンジニアが予想していた数以上、そして厳しい宇宙環境のため。



宇宙にあった問題と解決策（BCの再起動が何度もあったことが判明）：







したがって、1128時間（47日）の飛行後、Bereshitデバイスの内部コンポーネントの問題が致命的になる可能性があり、要素が故障したり、厳しい負荷や宇宙環境の影響下で異常に動作したりすると、修正が不可能になることが予想されます。



月面へのデバイスの着陸は、エンジンの動作モードの制御、センサーからのテレメトリとデータの分析（位置、高度、速度、着陸など）、搭載コンピューターが大量のタスクを実行する複雑なプロセスです。着陸経路に従ってデバイスの現在位置を調整します実際の座標、適応燃料消費、通信システムを使用したデータ送信。



また、着陸中に1つまたは複数のセンサーで緊急事態が発生した場合、バックアップ回路がある場合はこの瞬間を自動的に補正するか、このプロセスの時間がある場合はオンボードコンピューターシステムを再起動（再起動）することで補正できます。



手動モードでリアルタイムで、MCCのエンジニアはBereshit装置を制御せず、オンボードコンピューターが着陸したのは、装置が「復帰のポイント」を出た後、着陸手順を実行する必要があるだけで、そのコマンドはオンボードコンピューターによって以前に受信されました。



しかし、状況を考慮し、カスケードでいくつかの要素が故障した場合の問題を補うために、故障のために、デバイスの主要コンポーネント（エンジン、テレメトリシステム、オンボードコンピューター）のシャットダウンが始まります-このレベルの装置（冗長制御システムなし）は困難です）、実践が示しているように、不可能です。



Bereshitデバイスのハードウェアおよびソフトウェアコンポーネントについて他に知られていること



-1つの430Nスラストエンジンと8つの25Nスラストエンジン。 着陸時にメインを支援するために分流エンジンが使用されました。



-電子機器の温度は、-10°C〜+ 40°Cの範囲に維持されます。 電気のほとんどは、電子機器の加熱に使用されます（冷却システムなし）。



-オンボードコンピューターは1台で、複製されていません。



-Bereshitデバイスの向きを決めるスターセンサーには、サードパーティの光線を吸収するための黒いコーンが装備されていますが、Bereshitデバイスが開始後に衛星から分離されると、コーンが汚れていることが判明し、エンジニアはこの問題に対処し、どの反射角が発生せず導入されたかを見つけましたセンサーからのデータを処理するためのソフトウェアアルゴリズムの調整（ソフトウェアパッチを使用）;



-月への飛行中にいくつかのコンピューターの再起動がありました。



-プログラムコード、コマンドを制御し、オンボードコンピューターで動作する-C言語。



-コンピューターが1台しかないため、再起動時にすべての更新プログラム（パッチ）が消去され、システムに再度ダウンロードする必要があります。



-データ転送速度が遅い：1つの高解像度写真（8 Mpxカメラから）が40分読み込まれます。



-DLR（German Aerospace Center）はBereshit宇宙船の着陸メカニズムをテストしました。



SpaceILチーム：それらのほとんどは航空技術者と物理学者です。 しかし、IDFの衛星運用ユニットによって訓練された若いメンバーもいます。



Bereshitハードウェアシステム、その故障は着陸手順の段階の異常な実行と転倒につながる可能性があります：





Bereshitデバイスのエンジン。



Bereshit装置のエンジンは、特別に適応されています（Bereshitミッションでは、ノズルを短くして推力を増加させることにより修正されました）LEROSファミリーの化学ミサイルユニット（衛星プラットフォーム用）-推力のあるヒドラジン（モノメチルヒドラジン）のLEROS 2b修正45 kgf（441H）。これは、41.5 kgf（407H）での通常の特性よりわずかに大きくなっています。











このエンジンは複数回の始動用に設計されておらず、スロットルされていないという前提がありますが、Bereshitミッション中にメインエンジンが数分間、着陸中に数十分間複数回始動しました。



シャントエンジンの合計推力は8 * 25H = 200H（メインの半分）です。 つまり、メインエンジンが停止すると、推力が3倍低下しますが、これは着陸中に観察されました。



着陸中はエンジンも停止します。



Bereshit装置の着陸転落のドップラーカーブ、 19時19分ごろ、ブレーキはほとんど停止しました。







オンボードコンピューター。







Cobham GaislerのHiRel GR712RCプロセッサ



オンボードコンピューターの主要な要素として、Bereshit装置はCobham デュアルコアGaisler HiRel GR712RCプロセッサーを使用しています 。



技術的には、このチップはLEON SPARCに基づいており、独自の耐放射線性シリコン技術を使用して製造されています。



SpaceIL はこのプロセッサの最初の顧客になり、SpaceILのエンジニアは実際の配信前に特別なソフトウェアを作成してBereshitデバイスで実行しました。



GR712RCは、デュアルコアプロセッサLEON3FT SPARC V8です。 軍用周波数の全範囲で最大125 MHzの周波数で動作できます。 これにより、最大300 DMIPSと250 MFLOPSのピークパフォーマンスが実現します。 SpaceWire、CAN、SatCAN、UART、1553B、イーサネット、SPI、I2C、GPIOなどを含む高度なインターフェースプロトコルを統合します。 外部メモリSDRAM / SRAM / PROM / EEROM / NOR-FLASH用の高速インターフェースバスを備えています。 実証済みの耐放射線性-最大300度 低消費電力。











更新されたデータによると、このプロセッサは最も一般的な市販の技術（TowerJazz 180 nm、イスラエル製）を使用して製造されており、電気ケトルコントローラで使用されているものとほぼ同じです。 製造工程が特別に開発された場合よりも1つか2つ安くなる、回路や要素のトポロジーにより、技術を妨げることなく喜びを保証します。



Bereshit装置の搭載コンピューターは、宇宙環境（放射、温度）の影響により、着陸前に数回再起動されました。



TT＆C。



このプロジェクトで使用される追跡、テレメトリおよびコマンドサブシステムシステム（TT＆C-追跡、テレメトリおよびコマンドサブシステム）は、最終着陸段階で2回（「！」）ステータスが「OK」でしたが、「ハング」しました



テレメトリデータウィンドウのBereshitデバイスのセンサーとシステム要素：







テレメトリシステムのハング：











テレメトリデータによると、MCCのエンジニアが着陸時に見たものは次のとおりです。



通常の着陸モード：























そしてここでは、エンジンのシャットダウン、テレメトリデータの「フリーズ」、および設計の高さでは完全に異なるはずの異常な速度の読み取りに関する問題がすでに発生しています。



































23:03テレメトリーインジケーターが緑色に変わります。 サブ状態はオリエンテーションです。



25:04サブ状態がブレーキに変わります。



25:20「私たちは戻ってこない」。



25:26ノーリターンポイントインジケーターが黒に変わります。



25:52垂直速度表示が緑色に変わります。



28:16テレメトリーインジケーターが緑色ではなくなりました。



28:20テレメトリーインジケーターが一時的に緑色に変わり、緑色ではなくなります。



29.37距離は210 kmと表​​示されます。



29:50距離が385 kmに変わります。



30:03距離が370 kmに変わります。



30:40遠隔測定インジケータは緑色です。



30:51距離は314 kmです。



31:33 Beresheetのセルフィーが表示されます。 高度約22 km ??? テレメトリは緑色です。



31:50テレメトリーインジケーターは緑色ではなくなりました。



31:55〜32:29「[聞き取れない]殺せ」。 「[聞き取れないミッションチャッター]忙しい。」



32:48テレメトリー画面が表示されます。 テレメトリインジケータは明るい黄色です。 高度は14095 mです。 水平速度は955.5 m / sです。 垂直速度は24.8 m / sです。 メインエンジンがオンです。 水平速度は明るい黄色です。 テレメトリインジケーターを除く他のパラメーターは緑色です。



32:49すべてのエンジンがオンになっています。



32:51すべてのエンジンがオフです。



32:55メインエンジンがオンです。



32:57すべてのエンジンがオンになっています。



32:59メインエンジンがオンです。 距離は183.8 kmです。



33:01-33:03「IMUsteinは大丈夫ではありません。」



33:02すべてのエンジンがオンになっています。



33:05メインエンジンがオンです。



33:07すべてのエンジンがオンになっています。



33:09メインエンジンがオンです。



33:11すべてのエンジンがオンになっています。



33:13メインエンジンがオンです。



33:16すべてのエンジンがオンになっています。



33:20遠隔測定インジケータが緑色に変わります。 すべてのエンジンがオフになっています。 すべての表示は静的なままです（変更なし）。



33:32テレメトリーインジケーターは緑色ではなくなりました。 すべてのエンジンがオフになっています。 すべての表示は静的なままです（変更なし）。



34:24テレメトリーインジケーターが緑色に変わります。 すべてのエンジンはオフですが、おそらくオンになっています。 Z軸の垂直加速度は0.6に固定されています。 「現在、慣性測定ユニットの1つに問題があります。」垂直速度は着実に増加し始めています。 高度は着実に低下し続けています。 Z軸の垂直加速度は0.6に固定されます。 メインエンジンはおそらくオンではありません。



テレメトリインジケータが断続的に緑色に変わり、次のビデオタイムスタンプまで明るい黄色に変わります。



34:56テレメトリーインジケーターが緑色ではなくなりました。 すべてのエンジンはオンとして表示されますが、垂直速度は増加し続けます。 Z軸の垂直加速度は0.6に固定されたままです。 メインエンジンはおそらくオンではありません。



36:25-36:33「メインエンジンに問題があるようです。 エンジンを有効にしようと宇宙船をリセットしています。」



36:40テレメトリーインジケーターは緑色です。 すべてのエンジンが作動しているように見えますが、Z軸の加速度は0.6 m / sに固定されたままです。 高度は678メートルです。 水平および垂直速度は、それぞれ948.1 m / sおよび130.1 m / sです。



36:44最後のテレメトリーデータ。 遠隔測定インジケータは緑色です。 すべてのエンジンがオンになっているようです。 Z軸の加速度は0.7 m / sに変わります。 最終高度は149メートルです。 最終的な水平および垂直速度は、それぞれ946.7および134.3 m / sです。 メインエンジンが正しく機能していないようです。



MCCのデータによると、デバイスの寿命の最後の4秒（678から149メートル減少）：



















19:23にテレメトリデータが完全に到着しなくなりました。



以前-高度14 kmで問題が始まり、着陸中にメインエンジンがオフになり、再起動後は遅すぎました-デバイスが正しくブレーキをかけることができなかったため、この誤作動により、高速で150メートルの高さから月まで落下しました。



慣性方位ユニット（慣性測定ユニット-IMU1、IMU2）-ノードが複製されます。



ただし、ここでは2つのブロックが使用され、それらのデータはオンボードコンピューターにとって非常に重要だったため、これは興味深いものです。



すでに以前、そのようなモジュールの故障のために、事故がありました-2016年の火星のスキアパレリ装置のように。



Skiaparelliソフトウェアの操作で致命的なエラーが発生したのは、モジュールの軸の周りの回転速度を測定するデバイスである「慣性メーター」（IMU）の操作の問題が原因であることが判明しました。



エンジニアが説明するように、 このデバイスからのデータは、スキアパレリレーダーからの高度データを処理するときに考慮されました。 ある時点で、IMUがクラッシュし、その結果、レンダリングの異常に速い回転速度が「測定」され、許容値の限界を超えました。 このような故障は慣性センサーの動作における標準であり、通常はそれらを抑制するために、科学者は信号を「平滑化」し、現在の瞬間のデータと過去に得られた結果を比較します。



しかし、この場合、IMUは一瞬、Schiaparelliホストコンピューターにデータを転送しました。これにより、モジュールソフトウェアが「だまされ」、これらの測定値を異常ではなく実際のデータと見なしました。 モジュールの高さを計算する際に誤った値が考慮されたため、搭載コンピューター「Skiaparelli」は高さの負の値を受け取りました。



モジュールは、それが火星の表面上にあるのではなく、その下にあるため、高度3.7 kmで着陸手順の最終段階を開始し、パラシュートを分離してエンジンをオフにすることを強制しました。



デバイスBereshitは、次のIMUモジュールSTIM300を使用しました 。







このモジュールには低レベルの放射線防護特性があるため、月でのこのようなデバイスの使用は、おそらく今後のミッションでSpaceILエンジニアによってさらに検討されるでしょう。



事故後にSpaceILから声明が出されたため、 「Beresheetの慣性測定ユニットの1つの問題。 地上管制官はしばらくの間テレメトリーを失いましたが、テレメトリーを再取得しました。



Bereshit IMUモジュール（または両方のモジュール）がオンボードコンピューターの不正なデータ（角加速度および直線加速度の測定が不可能になるなど）を与えたのは本当ですか？



ただし、現時点では、Bereshit宇宙船のコンポーネントの1つで技術的な不具合が発生し、エンジンが停止したため、宇宙船が月面への降下速度を低下させることはできませんでした。



エンジンを再起動すると、フルブレーキをかけることができなくなり、車両の速度が速すぎ、月面までの高度が著しく低下し、破壊的な衝突が発生したことが判明しました。







Bereshitカメラの最後の写真も少しわかりにくいです。 月面が透明度の高い海で計画されている着陸ゾーンから1000 km離れていることが示されているためです。



Bereshit装置からの最後のフレーム（公式に公開）（高さ8 kmから）：







したがって、検索エリアは非常に広範囲に及ぶため、少なくともBereshitデバイスから何かを見つけることは非常に困難です。







どこを見るかは少し明確ですが（アポロ11着陸ゾーンまで200 km）：











NASAは、レーザーコーナーリフレクターのアレイの要素が崩壊せず、月の表面に配置されることを期待して、Leroプローブを使用してBereshit装置の衝突領域を調べる予定です。



反射板は装置の上部に固定されており、落下すると月の土に跳ね返り、散乱し、転がり、穴を掘ることができました。 しかし、リフレクターの一部のみが光パルスを反射するために利用できる場合でも、これはLROによって修正されます。



高度マップを作成するように設計されたレーザー高度計LRO（NASA月軌道プローブ）は、レーザー光パルスをBereshitの入射の場所にあるコーナーリフレクターに送信し、光が戻るまでにかかる時間を測定します。



この技術を使用して、NASAとSpaceILのエンジニアは、Bereshitデバイスの残骸を特定できるように計画しています。







ここでも興味深いですが、SpaceILの秋の写真はまだありますが、公開されていません：



- これは本当にBeresheetから受け取った最後の写真ですか？ 正確にはいつ取られたのですか？ Hypatiaクレーターは、計画されている着陸地点よりもはるかに南にあるためです。



- いいえ、最後に撮影された写真ではありません。 着陸に近づいて撮影された写真が1枚ありますが、 まだ公開されていないことが確認されています。 私はそれがすぐに公開されると思います。



Bereshitミッションで次に何が起こりますか？



新しい宇宙プロジェクト-「Bereshit 2.0」 の開発を発表







イスラエルのベンジャミン・ネタニヤフ首相は、月に自動ステーションを送信するための2回目の試みに国家が参加することを約束しました。



「Bereshit-2を起動します。 イスラエル国は最初の宇宙船の打ち上げに参加し、2番目の打ち上げに参加します。 今回はすべてが成功することを願っています。 この場合、私たちは本当に月に着陸する世界で4番目の国になります」と、ネタニヤフは政府の会議で述べました。



Bereshit 2.0プロジェクトは、（最初​​のプロジェクトと比較して） より深刻で高価になる予定ですが、まだプライベートになります。







SpaceILは、新しいBereshit 2.0プロジェクトの主な管理も引き継ぎ、非営利組織のままです。



プロジェクト「Bereshit 2.0」の計画期間：2〜3年。



国、技術者、人々が勝利を信じることを止めないとき、それは素晴らしいことです。







本当に望むなら、夢はあなたの手の届かないところにあります！



デザートの場合：



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