-
הקדמה
בשנות ה-50 של המאה ה-20 בה התחיל המאבק בין המעצמות העולם בחקר הירח במסגרת התחרות לכיבוש החלל. בחודש פברואר 1966 הייתה ברית המועצות המדינה הראשונה שהנחיתה בהצלחה גישושית, שכונתה “Luna 9”, על הירח. היה זה הישג משמעותי במרוץ לחלל. כעבור כמה חודשים, ביוני 1966, הייתה ארצות הברית המדינה השנייה שהנחיתה את “1 Surveyor” על הירח. בשנת 1969 שוגרה החללית אפולו 11 לירח שבה נחת האדם הראשון שהילך על אדמת הירח האסטרונאוט ניל ארמסטרונג האמריקאי. ב-1976 הנחיתו הסובייטים את לונה 24 ולאחר מכן הייתה הפסקה ארוכה בנחיתות על הירח. בשנת 2013 הייתה סין המדינה השלישית שהנחיתה בהצלחה גישושית על הירח.
גישושית היא חללית בלתי מאוישת המשוגרת לחקור את הירח, כוכבי לכת וגופים אחרים במערכת השמש, כולל השמש עצמה, את הגישושית אפשר לשגר מפני כדור הארץ או מתוך חללית גדולה יותר, כיום גישושיות שוגרו על ידי סוכנויות החלל של ארצות הברית, רוסיה וברית המועצות לשעבר, האיחוד האירופי, סין, יפן, הודו וישראל, הגישושיות המיועדות להיכנס למסלול סביב כוכב לכת אחר, וכן גישושיות המיועדות להתנגש באסטרואיד או בעצם קטן אחר, הגישושית דורשות מערכות נווט משוכללות וכן אמצעי הנעה זמינים לאורך המסע, שיאפשר להן לבצע תמרון מסלולי או תיקון מסלול אם נדרש.
“Space IL” היא עמותה ישראלית שהוקמה במטרה להנחית גישושית על הירח, ובכך להפוך את ישראל למדינה הרביעית שהצליחה להגיע בנחיתה רכה לקרקע הירח. הגישושית פותחה בעידוד התחרות הבינלאומית “Google Lunar X PRIZE” להנחתת גישושית בלתי מאוישת על הירח בידי גורם פרטי. שיגור הגישושית לירח בוצע מנמל החלל “Cape Canaveral” בפלורידה.[1]
ישראל החלה את פעילותה בחלל בתחילת שנות ה-80, ושיגרה מאז לחלל לוויינים אחדים לשימושים צבאיים ואזרחיים, ולמחקר.
רקע היסטורי בשיגור לוויינים לחלל ע”י ישראל
לוויינים צבאיים
לוויינים מסדרת “אופק”
אופק היא סדרה של לוויינים ישראליים ששוגרו מבסיס פלמחים. שני הלוויינים הראשונים בסדרה נועדו לניסויים, והיתר הם לווייני ריגול שנועדו לצילום לשם איסוף מודיעין צבאי
איור 1: דגם של החללית “בראשית”
-
לווייני אופק פעילים
אופק 5: לוויין הצילום הצבאי, שוגר ב 28 במאי 2002.
אופק 7: לוויין הצילום הצבאי, שוגר ב 11 ביוני 2007.
אופק 8: לוויין המכ”ם הצבאי” טכסאר-פולאריס”, שוגר ב 21 בינואר 2008
אופק 9: לוויין הצילום הצבא, שוגר ב 22 ביוני 2010.
אופק 10: לוויין המכ”ם הצבאי, שוגר ב 9 באפריל 2014 ומבוסס על לוויין “טכסאר”.
אופק 11: לוויין הצילום הצבאי, שוגר ב-13 בספטמבר 2016.
לווייני צילום מסחריים
לווייני מסדרת “ארוס”
לווייני ארוס פותחו על ידי התעשייה האווירית על בסיס פלטפורמה דומה ללווייני הצילום.
ארוס: A1 לוויין הצילום האזרחי שוגר ב 5 בדצמבר 2000 .הלוויין כבר יצא מכלל שימוש.
לווייני תקשורת
לווייני מסדרת “עמוס”
סדרת “עמוס” היא סדרת לווייני תקשורת במסלול גיאוסטציונרי לשימוש אזרחיים שמרביתם נבנו על ידי התעשייה האווירית לישראל, והם מתופעלים על ידי חברת חלל תקשורת.
לווייני עמוס פעילים
עמוס 3: לוויין התקשורת שוגר ב 28 באפריל 2008 על גבי טיל מדגם Zenith””. הוא החליף את עמוס 1 ונמצא בקו אורך 4° מערב. משרת בעיקר את החוף המזרחי של יבשת אמריקה, אירופה ,אפריקה וכמובן את ישראל. הלוויין מיועד לפעול עד שנת 2026.
עמוס 4: לוויין התקשורת שוגר ב 1 בספטמבר 2013 על גבי טיל מדגם Zenith”” והוא משרת את אזור דרום-מזרח אסיה.
עמוס 17: לוויין התקשורת שוגר בהצלחה ב-7 באוגוסט 2019 בעזרת משגר מדגם 9 Falcon של חברת SpaceX. זהו ליווין מתקדם ביותר עם מתעד סיפרתי (Digital Channelized), שפועל בשלושה תחומי תדר. זהו הלוויין הראשון עם מתעד מסוג HTS בתחום תדר C-band, מה שהופך אותו אטרקטיבי במיוחד למפעילי טלקום. הלוויין מספק כיסוי לשירותי תקשורת מתקדמים כולל הדור החמישי של הסלולר ואינטרנט עבור יבשת אפריקה, המזרח התיכון, וחלקים מאירופה ואסיה.קו האורך הגאוגרפי מעליו 17° מזרח העניק ללוויין את זיהויו המספרי וזהה למסלול הגאוסטציונרי של הלוויין עמוס 5.
עמוס 8: ב-3 בספטמבר 2018 התקבלה החלטה לבנות את הלוויין שייקרא “עמוס 8” על ידי התעשייה האווירית בישראל במימון חלקי של הממשלה (דרך משרד הביטחון ומשרד המדע). הלוויין שמיועד לשיגור ככל הנראה בסוף 2021, ונועד להיות בעל יכולות דיגיטליות מתקדמות. [12]
איור 2: הלוויין עמוס 17 במסלול
-
לווייני סטודנטים ואוניברסיטאות
לווייני מסדרת “דוכיפת”
דוכיפת 1: שוגר ב-19 ביוני 2014 מבסיס חלל רוסי במשגר חלל מסוג “Dnieper” יחד עם עוד 37 מיקרו לוויינים נוספים לגובה של כ-600 ק”מ. לוויין נבנה במעבדת החלל שבמרכז המדעים בהרצליה על ידי תלמידי תיכון הנדסאים הרצליה. הוא יועד לשמש כניסוי לאיתור מטיילים אבודים באזורים נטולי קליטה סלולרית באמצעות קליטת אותות מצוקה ואיתור נקודת שידורם. בנוסף הלוויין אאפשר קשר בין חובבי רדיו בכל העולם.
דוכיפת 2: בשנת 2014 הצטרפה מעבדת החלל של הרצליה לפרויקט האירופאי “QB50” שבמסגרתו נבנה ננו לוויין נוסף אשר שוגר ב 18 באפריל 2017 במשגר אמריקאי מסוג “Atlas V” ממרכז החלל קנדי ב “Florida” אל תחנת החלל הבינלאומית ומשם נשלח לרחף בחלל.
דוכיפת 3: בתכנון בניית לוויין נוסף בסדרת דוכיפת שתכנונו החל ב 2018 כחלק מציון 70 שנה להקמת המדינה שמשמש למחקר אקולוגי.
לוויינים זעירים נוספים
ב 17 בפברואר 2017 שוגרו 104 מיקרו לוויינים במשגר ההודי מסוג .”PSLV” בין הלוויינים נכללו מספר לוויינים מתוצרת ישראל ו-88 לוויינים מארצות הברית לצד לוויינים ממדינות אחרות.
בין הלוויינים הישראלים ששוגרו ב 17 בפברואר מהודו נכלל לוויין זעיר מסוג “CUBESAT” בשם “BGUSAT” אותו בנתה אוניברסיטת בן-גוריון. לוויין זה נבנה בשיתוף עם התעשייה האווירית, נועד לצלם גזים בתחום האינפרה אדום.
לוויין “PEASSS”, הנבנה עם האיחוד האירופאי, ומעורבים בו גם חברת “NSL” הישראלית והטכניון. הלוויין נושא מספר ניסויים לבחינת היתכנות טכנולוגית מסוגים שונים. אחד מהניסויים בוחן דרכים יעילות לניצול אנרגיה בחלל על ידי מערכת המנצלת התכווצות והתרחבות של חומר מיוחד, ממירה את התנועה לאנרגיה ומפיקה זרם חשמלי.
לווייני מחקר וטלסקופים
לווייני מסדרת “טכסאט”
טכסאט: הלוויין הניסויי ששוגר במרץ 1995 על גבי משגר רוסי מטיפוס “Start”, כשל ולא נכנס למסלול יחד עם הלוויינים האחרים ששוגרו אתו.
גורווין טכסאט 2: לוויין ניסויי שפותח בטכניון, ושוגר לחלל ביולי 1998 יחד עם 5 לוויינים קטנים נוספים בטיל מסוג “Zenith”. הותקנו עליו גלאי אוזון, מחשב זעיר ומערכת ניווט ובקרה. לוויין זה הפסיק לפעול רק בתחילת 2010, בכך שבר את שיא הפעילות של מיקרו-לוויינים, לאחר שפעל כ-12 שנים.
לוויין “סלושסאט”: זהו לוויין ניסוי מדעי בפרויקט ישראלי-הולנדי-אירופאי משותף שמטרתו הייתה לבדוק את תופעת שכשוך הנוזלים במיכל לא מלא בחלל כגון מכלי דלק נוזליים בלוויינים וחלליות. הלוויין שוגר בטיל “Ariane-5G” מבסיס החלל האירופי “Coro” בגינאה הצרפתית יחד עם לוויינים אירופאים אחרים ב12 בפברואר 2005.
לוויין “ונוס”: סוכנות החלל הישראלית וסוכנות החלל הצרפתית שותפות במיזם לבניית לוויין המחקר המדעי המתקדם “ונוס, “המצויד במצלמה מולטי-ספקטרלית ומערכת הנעה חשמלית מתקדמת. ללוויין שתי משימות: מדעית – חקלאות מדויקת ותעוקת צמחייה, ומשימה טכנולוגית לבחינת מערכת הנעה חשמלית ובקרה אוטונומית. הלוויין שוגר ב2 באוגוסט 2017.
“בראשית” המסע הישראלי לירח הקמה של “בראשית”
תהליך תכנון ופיתוח החללית, כלל עבודה מאומצת של עשרות מהנדסים, מדענים ואנשי צוות. שלב הפיתוח המלא החל ב- 2015 ב “Space IL” ובתעשייה האווירית, ונמשך עד 2018. החללית, שמשקלה כ- 600 ק”ג בלבד, נחשבת לקטנה ביותר שתנחת על הירח, גובהה של “בראשית” מטר וחצי, רוחבה כשני מטרים והיא נושאת דלק המהווה כ-75% ממשקלה. מהירותה המרבית הגיעה ל 36,000 קמ”ש.
בינואר 2017 העפילה “Space IL” לשלב הגמר בתחרות “Google Lunar X PRIZE”, בה נותרו חמש קבוצות בלבד, מתוך 33 קבוצות שהשתתפו במרוץ. בנובמבר 2017 הודיעה העמותה על בעיות כספיות וסכנה להשלמת הפרויקט אם לא יושגו עוד 30 מיליון דולר .העמותה הצליחה להשיג את המימון הנדרש להבטחת המשך קיומה בעזרת תרומה גדולה של הנדבן הידוע מוריס קאהן ועוד מספר גורמים.
בינואר 2018 הודיעה קרן “X PRIZE” על סיום התחרות ללא זוכים, לאחר שאף חברה לא הייתה מוכנה לשיגור של גישושית במועד האחרון שנקבע לכך – 31 במרץ 2018. חברת גוגל סיימה את החסות שהעניקה לתחרות ולא העניקה את כספי הפרס המובטח של 30מיליון דולר. על אף סיום התחרות הרשמית, הודיעה העמותה הישראלית ש בכל זאת בכוונתה להמשיך במשימה ולשגר את הגישושית הישראלית הראשונה אל הירח ולאחר מאמצים רבים והרבה תושייה השיגור בוצע ב22 בפברואר 2019.
מתוך הצוותים הבין לאומיים שנשארו לאחר סגירת תחרות “Google Lunar X PRIZE”, “בראשית” היא הגישושית הראשונה ששוגרה לירח .בעקבותיה אמורה להיות הגישושית “HHK1” של צוות הגישושית “Team Indus” ההודי.
בבניית החללית הושקעו כ-100 מיליון דולר, רובם גויסו מתורמים פרטיים. נחיתת החללית “בראשית” על הירח הייתה אמורה למקם את ישראל במקום הרביעי ברשימת המדינות שהצליחו להנחית חלליות על הירח אחרי ארצות הברית, ברית המועצות וסין. [4]
האתגרים העיקריים במסע לירח
חמישה אתגרים עיקריים למסעה של החללית אל הירח:
הראשון – שלב השיגור שהינו עתיר סיכונים בפני עצמו.
השני – איתור מיקום החללית וקיום קשר עמה בטווח הגדול עד לירח.
השלישי – יכולת עמידתה של החללית בתנאים הקיצוניים בחלל, ניווט מורכב ללא GPS ועוד.
הרביעי – שלב לכידת הירח. זהו שלב בו החללית צריכה לעבור מהקפת של כדור הארץ להקפת הירח. לצורך כך על החללית להגיע למקום הנכון בזמן הנכון, במהירות ובכיוון המתאימים, וזאת על מנת שכח הכבידה של הירח ילכוד אותה אל מסלול היקפי.
האתגר האחרון הינו האתגר המורכב ביותר הנחיתה הרכה על הירח והמשך הקשר לתחנות הבקרה על פני כדור הארץ..
התקשורת של “בראשית” עם כדור הארץ נעשה באמצעות מקמ”ש (מקלט-משדר) שפותח על ידי חברת “Space Micro”במקור עבור גישושית ירח בשם “LADEE” של סוכנות החלל האמריקאית. הציוד פעל בתחום תדרי “S-Band” () והוא נבנה במהלך שנת 2015. עקב סיבובו של כדור הארץ, מיקומה של ישראל ביחס לגישושית משתנה עם הזמן וגם והפרעות מצד הירח כאשר הגישושית בצד המרוחק שלה, הרי שמרכז הבקרה לא היה יכול ליצור תקשורת ישירה עם הגישושית. לפיכך צריך היה להשתמש בשירותי תחנות ממסר שסופקו על ידי חברת “SSC” השוודית, אשר ניהלה את התקשורת באמצעות תחנות הממסר שלה, הפזורות במדינות אוסטרליה, צ’ילה, הוואי, דרום אפריקה וגרמניה. כמו כן נעשה שימוש ברשת חלל עמוק של נאס”א. [10]
התקשורת עם הגישושית התנהלה ממרכז הבקרה שבתעשייה האווירית במטה יהוד, דרך מרכזי התקשורת. הגישושית נבנתה ותוכנתה כך שתבצע את כל הפעולות בצורה אוטונומית. עם זאת, המפעילים בחדר הבקרה יכלו לשדר לגישושית נתונים ופרמטרים לשילוב בתוכנה האוטונומית לפני כל הפעלה. הפקודות לחללית שודרו למקוטעין בזמני “חלון תקשורת“, כאשר כל פקודה כללה סדרת פעולות שעל הגישושית לבצע (בדיקות, תיקוני מסלול ונחיתה), כשבסיומן הגישושית “בראשית” נכנסה למצב שיוט הכולל פנייה לעבר השמש לשם טעינת אנרגיה עד קבלת פקודה נוספת. הגישושית שידרה חזרה כ-5000 נתונים שונים (על מצב המכשור, התוכנה, חיישנים, טלמטריה, וכדומה) אל מרכז הבקרה, על פיהם קיבלו עדכון על מצבה, ולפיהם התקבלו החלטות על המשך מסע הגישושית. [4]
איור 3: ביצוע בדיקות לפני השיגור של ”בראשית”
-
מטרות השילוח
משימה מקורית: במסגרת תחרות “Google Lunar X PRIZE” נדרשה הגישושית לבצע תנועה למרחק של 500 מטר על הירח. כדי להימנע משימוש ברכב חלל נוסף, שיגרום להגדלת המסה ולצריכת דלק גדולה יותר, תוכנן שהתנועה למרחק 500 מטר תיעשה בעזרת “קפיצה” – הפעלה נוספת של המנוע לאחר הנחיתה על פני הירח והמראה למרחק 500 מטר ממקום הנחיתה הראשוני. עם ביטול התחרות שבחסות גוגל ,בוטל תמרון “הקפיצה” ונותרה רק המטרה של נחיתה על הירח. לאחר השלמת המשימה, תוכננה הגישושית להישאר על הירח. דרישה נוספת במסגרת התחרות הייתה צילום ושליחת וידאו מפני הירח. על אף ביטול ההשתתפות בתחרות צילום הווידאו נכלל במשימותיה של הגישושית.
משימה מדעית: משימתה המדעית של הגישושית הייתה להעשיר את הידע על השדה המגנטי של הירח דרך חקר הסלעים הממוגנטים שעליו. את המשימה יזם והוביל חוקר החלל פרופסור עודד אהרונסון ממכון ויצמן למדע, לדבריו, בשונה מכדור הארץ שיש לו שדה מגנטי גלובלי, לירח אין שדה מגנטי גלובלי משלו, ולכן לא ברור איך ומתי נוצרו הסלעים הממוגנטים שעליו. השערות החוקרים היא שבעבר היה לירח שדה שכזה או שהשדות המגנטיים נוצרו מהשפעות פגיעת אסטרואידים גדולים על הירח. מטרת המחקר הייתה לנסות להכריע, על פי מידע מגיל הסלעים המגנטיים ומהמקור הגאולוגי שלהם, מהי ההשערה הנכונה ומהם התהליכים שהובילו אליה. למדידת השדה המגנטי של הסלעים, צוידה “בראשית” במגנומטר, שנבנה באוניברסיטת קליפורניה בלוס אנג’לס, ומשקלו היה פחות מקילוגרם. כבר בהקפות שלפני הנחיתה, החל ממרחק של 600 קילומטר מפני הירח וכן במהלך הירידה לנחיתה, החלה “בראשית” לבצע מדידות של השדה המגנטי הירחי. משימת המדידה תוכננה להמשיך גם בנחיתה עצמה ואחריה, אך זו לא יצאה לפועל עקב השיבוש בנחיתה. הנתונים ששלחה “בראשית”, כמו גם הצילומים והשוואתם למפות גאולוגיות של הירח ומיקומם ביחס למכתשים ידועים, מהווים חומר חקירה שיאפשר לצוות בינלאומי מאוניברסיטאות מובילות בחקר השדה המגנטי של הירח לנתחם ולהפיץ את המידע לקהילה המדעית.[5]
קפסולת זמן: בדצמבר 2018 הותקנה ב גישושית “קפסולת זמן”, תוך תקווה שמשימות חלל עתידיות שיביאו אנשים לירח, יאפשרו להם לפרוק את קפסולת הזמן מ הגישושית. הקפסולה הכילה מידע דיגיטלי על גבי דיסקים מיוחדים, בנפח כולל של 200 גיגה, ובהם: אנציקלופדיית ויקיפדיה, מילונים ב־27 שפות, ציורי ילדים, סמלים יהודיים וישראליים כגון: העתק מגילת העצמאות, התנ”ך, דגל ישראל, התקווה, תפילת הדרך, שירים, ספר חת”ת, מידע על ישראל ותמונות נופיה, וכן מידע על העמותה “Space IL” שייצרה ושיגרה את הגישושית. [3]
משימת עברת חיים אל הירח: ב6.8.2019 דווח באתר Vice כי הגישושית הישראלית בראשית נשאה עליה דובוני מים שייתכן וחלקם שרדו את ההתרסקות של “בראשית”. על החללית הייתה הספרייה הירחית של קרן ה “Arch Mission” (יזם שלקח חלק בפרויקט של בראשית). הספרייה, ארכיון בגודל דיסק DVD, הכילה כ-30 מיליון דפי מידע, דוגמיות DNA אנושיות, ואלפי דובוני מים. גם אם הדובונים שרדו את ההתרסקות (ויש להם יכולת לעמוד בלחצים הרבה יותר גדולים מאשר של התרסקות), הרי שהם נכנסו למצב הישרדותי, ואם לא יהיו יגיעו לסביבה ימית, בסופו של דבר ימותו לאחר כמה שנים. [4]
דוח מסע לירח של בראשית
בינואר 2019, החללית נארזה והוטסה לאתר השיגור בארה”ב במבצע לוגיסטי מורכב. היא הוטסה במכולה ייחודית, שעברה שינויים מבניים והנדסיים כדי להתאימה למטען הרגיש. לאחר שהגיעה לנתב”ג, היא הועמסה אל מטוס מטען מבוקר-טמפרטורה וכשנחתה החללית באורלנדו ארה”ב, הובלה יבשתית לאתר השיגור בפלורידה, “Cape Canaveral” החללית שוגרה על גבי טיל “Falcon 9” של חברת “SpaceX” ומסעה נמשך כחודשיים עד למועד הנחיתה שתוכנן.
מסעה של החללית הישראלית לירח ארך קרוב לחודשיים, כשהיא גומעת 6.5 מיליון ק”מ, המסלול הארוך ביותר בהיסטוריה של משימות חקר לירח וזאת במטרה לחסוך בדלק על ידי הקפות הולכות וגדלות של כדור הארץ כדוגמת מסלולי זמזום הדבורה של שלוח לוויינים ממעבורות החלל למסלול גיאוסטציונרי. היא נכנסה למסלול סביב הירח ב4 באפריל 2019. מהנדסי “Space IL” איתרו חלקת קרקע שטוחה דיה, בקוטר של 30 ק”מ, שבו היא הייתה אמורה לנחות בבטחה. בנוסף “בראשית” הייתה אמורה לנחות בשעות הערב, בזמן שבה אדמת הירח עוד לא מגיעה לטמפרטורות רתיחה כתוצאה מחשיפה לשמש, סמוך לאתר הנחיתה של אפולו 17, שב1972 הייתה המשימה המאוישת האחרונה.
איור 4: המסלול של “בראשית” בחלל
-
שלב ראשון: ב-22.2.2019 בשעה 03:45 החללית הישראלית “בראשית” שוגרה אל הירח. בגובה של כ-730 ק”מ מכדור הארץ התנתקה מהמשגר ולאחר כחצי שעה יצרה קשר ראשוני עם כדור הארץ אחרי השיגור המוצלח לפנות בוקר ופריסת רגלי החללית. “בראשית” החלה את המסע לירח. החללית הייתה במרחק של 69,400 ק”מ כשהתחילה לנוע חזרה לכיוון הקפת כדור הארץ הראשונה. בינתיים על כדור הארץ המהנדסים בחדר הבקרה של “Space IL” והתעשייה האווירית ערכו בדיקות מרובות במסלול In Orbit Test וזיהו ש בעוקבים הכוכבים, המסייעים בניווט, יש רגישות גבוהה לסנוור על ידי קרני השמש והנושא נבדק וטופל.
שלב שני: ב-24.2.2019 בשעה 13:29 הושלם בהצלחה ביצוע תמרון ראשון של “בראשית” על ידי הצוות ההנדסי של “Space IL” והתעשייה האווירית. התמרון תוכנן תוך שילוב המגבלות שזוהו בעוקבים הכוכבים לאחר השיגור. זו הפעם הראשונה שהופעל המנוע הראשי של “בראשית” וההפעלה עברה בהצלחה. התמרון בוצע במרחק 69,400 ק”מ מכדור הארץ למשך 30 שניות והביא להגדלת המרחק בנקודה בה החללית תהיה קרובה לכדור הארץ לכ-600 ק”מ.
שלב שלישי: ב-25.2.19 סמוך לחצות תוכנן להתבצע תמרון נוסף של “בראשית” בקרבת כדור הארץ. במהלך לפני התמרון מחשב החללית ביצע אתחול לא רצוני שהביא לביטול אוטומטי של התמרון. הצוותים ההנדסיים של “Space IL” והתעשייה האווירית ניתחו את הנתונים ולמדו על התופעה. בשלב זה מערכות החללית פעלה היטב, למעט הבעיה הידועה בעוקבי הכוכבים.
שלב רביעי: ב-28.2.2019 לאחר השלמת הבדיקות והבחינה של תופעת האתחול במחשב המשימה ויישום מנגנוני ההגנה, בוצע התמרון באופן מוצלח בשעה 21:30 והחללית בדרכה למסלול אליפטי בו הנקודה הרחוקה מכדור הארץ הינה במרחק כ-131,000 ק”מ. התמרון בוצע על פי התכנון ובמהלכו הופעל המנוע הראשי במשך כ-4 דקות.
שלב חמישי: ב-7.3.2019 בשעה 15:11 בוצע תמרון מוצלח של “בראשית” בדרכה למסלול אליפטי בו הנקודה הרחוקה מכדור הארץ הינה במרחק כ-270,000 ק”מ. התמרון היה מורכב בשל הצורך להתמודד עם מגבלות עוקב הכוכבים ועם זאת בוצע בהצלחה על פי התכנון. במהלך התמרון הופעל המנוע הראשי במשך כ-152 שניות.
שלב שישי: ב-20.3.2019 בשעה 14:30 בוצע תמרון מוצלח של “בראשית” בדרכה למסלול אליפטי המתאים למפגש המתוכנן עם הירח, בו הנקודה הרחוקה מכדור הארץ הינה במרחק כ-405,000 ק”מ .במהלך התמרון הופעל המנוע הראשי של “בראשית” במשך כ-60 שניות. בשלב זה מערכות החללית מתפקדות כמצופה, היא מתקשרת עם חדר הבקרה ביהוד, צוותי הבקרה והמנהלים את תכנון המסלול הצליחו למזער את הקשיים בעוקב הכוכבים על ידי התאמת תצורת ההפעלה של העוקבים כך שבכל שלבי התמרון העוקבים יופנו לחלל ולא אל השמש או כדור הארץ. בנוסף ככל שהמסע בחלל נמשך, כמות הדלק במכלי החללית יורדת ולכן הופעל גלגל תנע שמייצב את תנועת החללית כדי ששכשוך הדלק במכלים לא יטלטל אותה.
שלב שביעי: ב-1.4.19 בשעה 9:00 ביצעה “בראשית” בהצלחה תמרון נוסף שמטרתו התאמה מדויקת של מועד המפגש עם הירח. הצוות ההנדסי של “Space IL” והתעשייה האווירית ביצע את התמרון שבמהלכו פעלו המנועים במשך כ-72 שניות. בשלב זה הצוותים בדקו את תוצאות התמרון כדי לדעת אם יידרש תמרון התאמה נוסף לפני תמרון “לכידת הירח”.
שלב שמיני – “לכידת הירח”: ב-4.4.19 בשעה 17:17 בוצע תמרון ללכידה בשדה הכבידה של הירח. תמרון זה היה הקריטי ביותר במסעה של הגישושית אל הירח. אם תמרון זה היה נכשל, הגישושית הייתה מתרסקת על הירח עוד לפני תאריך הנחיתה, או שהייתה נלכדת במסלול סביב השמש. במהלך התמרון, המנוע הראשי הופעל למשך כשש דקות על מנת להאט את הגישושית ממהירות של 8,500 קילומטר לשעה עד למהירות של 7,500 קילומטר לשעה ביחס לירח. בסיום המוצלח של התמרון, הגיעה “בראשית” למרחק הכי קרוב במסלול סביב הירח (הפרילונה (של כ-500 קילומטר מפני הירח.
במהלך הלילה צילמה “בראשית” את הצד האפל של הירח ולאחר ביצוע הקפה מלאה הפכה ישראל למדינה השביעית ששלחה גישושית שהקיפה את הירח.
שלב תשיעי: ב-7.4.19 בשעה 04:36 בוצע התמרון הראשון סביב הירח. כל המנועים פעלו בו זמנית במשך 271 שניות ושרפו 55 קילוגרם של דלק כדי להאט את הגישושית ולהוריד אותה ממסלול של 10,400 קילומטר מסביב לירח לגובה של 750 קילומטר מפני הירח, כאשר היא נשארה 460 קילומטר מעל פני הירח.
שלב עשירי: ב-8.4.19 בשעה 07:48 בוצע התמרון השני סביב הירח ו”בראשית” נכנסה למסלול אליפטי סביב הירח בגובה בין 211–467 ק”מ.
שלב אחד עשר: ב-9.4.19 בשעה 08:34 בוצע תמרון נוסף סביב הירח. המנועים הופעלו למשך כ-78 שניות וכמות הדלק שנשרפה היא 11.7 קילוגרם. “בראשית” נכנסה למסלול הקפה מעגלי סביב הירח בגובה של 200 קילומטר עם זמן הקפה של שעתיים.
שלב שני עשר: ב-10.4.19 בשעה 19:40 בוצע התמרון האחרון לפני תמרון הנחיתה על הירח. המנועים הופעלו למשך כ-32 שניות. “בראשית” המשיכה להקיף את הירח עם זמן הקפה של שעתיים.
שלב האחרון – “הנחיתה תיאור מורחב”: נחיתת הגישושית תוזמנה לשעות הבוקר הירחי. יממה ירחית נמשכת קרוב ל-28 יממות ארציות ובמהלכה משלים הירח הקפה סביב עצמו .טמפרטורת פני הירח עולה ליותר מ-120 מעלות צלזיוס בצהרי-הירח, ויורדת לכ-170 מעלות מתחת לאפס בלילה. על מנת לנצל באופן מיטבי את זמנה של הגישושית על הירח, תוזמנה הנחיתה לזמן שהטמפרטורה אידיאלית: גבוהה מספיק כדי לאפשר ייצור אנרגיה סולארית בעזרת מערכי התאים הפוטו-ולתאיים הקטנים של הגישושית, אך לא גבוהה מידי שתשבית את מערכות האלקטרוניקה. מצב זה נמשך כשלושה ימי ארץ. לפי התכנון, לאחר הנחיתה התעתדה הגישושית למדוד את השדה המגנטי שעל פני הירח, לצלם את עצמה, לצלם תמונות פנורמיות של אתר הנחיתה באיכות גבוהה, ולשדר את הנתונים לכדור הארץ בין עשר דקות לשעה מעת הנחיתה. לו הייתה נוחתת הגישושית בתנוחה מאוזנת, שמערכי התאים הפוטו-ולתאיים לא היו מוסתרים על ידי סלע או מכתש, היה מתאפשר ייצור אנרגיה סולרית הנדרשת לשליחת מידע וידאו, שהיה מתקבל בכדור הארץ למחרת הנחיתה.
ב-11.4.19 בשעה 22:08 לאחר מספר תמרונים והקפות אליפטיות, החלה הגישושית בתמרון הנחיתה מעל ים הרוגע בירח. תמרון זה נועד להאט את מהירות הגישושית מ-1,700 מטרים לשנייה עד כמעט לאפס, ולאפשר לה נחיתה כעבור כ-20 דקות.
תמרון הנחיתה כלל סדרת פעולות הבאות. הגישושית נעה בהקפתה את הירח כאשר תחתיתה ונחירי הפליטה של המנועים פונים לכיוון התנועה. בגובה של כ-30 קילומטר מעל פני הירח הופעלו מנועי המשנה. דחף גזי הפליטה נגד כיוון התנועה, בלם את מהירות הגישושית וייצב אותה בשמי הירח, קרוב לנקודת הנחיתה. עצם הפעלת המנועים גרמה לתאוצה ולהטיית הדלק במכלים לפתח היציאה, תמורת ההליום שבחלקו הריק של המכל. לאחר הבלימה נערכה במשך כמה דקות בדיקת מערכות ומדידות על ידי מערכת הבקרה האוטונומית של הגישושית, כאשר ביכולתה להחליט על נחיתה או על דחיית תכנית הנחיתה והקפה חוזרת. לאחר בדיקה שהראתה תקינות של המערכות, התקבלה החלטה להמשיך.
בהתאם להחלטה האוטונומית, החל תהליך אל-חזור לעבר הנחיתה. חלק ממנועי המשנה הופעלו כדי להטות מטה את הגישושית על צירה האופקי לנפילה בקשת אל אדמת הירח, והחלה צניחה חופשית לעבר פני הקרקע. כדי להאט את הנפילה, הופעלו המנוע הראשי וכל מנועי המשנה. בגובה של חמישה מטרים מאדמת הירח, היה דחף המנועים האמור להאט את תנועת הגישושית עד לעצירה כמעט מוחלטת. המנועים תוכננו להיכבות והגישושית הייתה צונחת בעדינות במשך 2.5 שניות על קרקע הירח.
בדקות הנחיתה האחרונות החלה שרשרת תקלות. כאשר הגישושית הייתה בגובה של כ-14 קילומטרים מעל פני הירח, התגלתה תקלה ביחידת המדידה האינרציאלית (IMU) השנייה של הגישושית, המודדת את התאוצה. במקביל גם אבדה תקשורת הטלמטריה דרך רשת החלל העמוק של ה NASA. לאחר מספר דקות, בגובה כ-10 קילומטר, חזרה התקשורת לפעולה, אך התגלה כי המנוע הראשי אינו פועל והגישושית איבדה בינתיים גובה רב ונטתה בזווית לא אופטימלית לנחיתה. לאחר אתחול פעולת מחשב הגישושית, חזר המנוע לפעול בגובה של כקילומטר אחד מפני הקרקע, כאשר מהירות הנחיתה הייתה כ-500 קמ”ש והבלימה בלתי אפשרית. נתון הגובה האחרון שהתקבל עמד על כ-150 מטר, ומיד אחר-כך התרסקה החללית על אדמת הירח. שרשרת התקלות גרמה לכך שנחיתה רכה לא התבצעה כמתוכנן, אך הגישושית הגיעה אל הירח.[2]
איור 5: סלפי של החללית דקות לפני ההתרסקות
-
התקלות שהיו וכיצד היה אפשר למנוע אותם
חוות דעתם הראשונית של מהנדסי “Space IL” בהתבסס על הנתונים הזמינים הייתה, כי תקלה באחד מרכיבי הגישושית גרמה להפסקת פעולתו של המנוע הראשי. בהמשך, לאחר תחקיר ראשוני שבמסגרתו שולבו נתוני שתי מערכות הטלמטריה, הועלתה השערה כי ייתכן שפקודה ששוגרה ממרכז הבקרה להפעלה חוזרת של מדיד התאוצה, היא זו שהובילה לכשל ואתחול מחשב הגישושית. לאחריו, עקב תקלה בקופסת הממשקים האלקטרוניים, לא הופעל המנוע בהצלחה על אף שישה ניסיונות של הגישושית להפעיל שוב את המנוע.
ממצאי התחקיר מראה במסע אל הירח בכך שלא הייתה מערכת גיבוי למנוע הראשי, וזה למרות הידיעה שהגישושית תעבור את המסע הכי ארוך בחלל בדרך אל הירח ובמיוחד שהמנוע הראשי לא עבד באופן רציף האלה כבה מפעם לפעם מה שמגדיל את הסיכויים לשיבושים בדרך. [7]
בנוסף בזמן הנחיתה ב”Space IL” השקיעו יותר בהצגה לעולם את ההישג של “בראשית” שהיא נוחתת על הירח ולא חיפשו תקלות עתידיות שהיו יכולות להופיע.
הישגים עולמיים של “בראשית”
21 חלליות נחתו עד היום על הירח, מהן שמונה סובייטיות בלתי מאוישות, חמש אמריקאיות בלתי מאוישות, שש חלליות אפולו המאוישות ושתי חלליות סיניות בלתי-מאוישות. כל המשימות הללו נהנו מתקציבי עתק ממשלתיים, מפסי ייצור מאוד מורכבים וממערך צבאי תעשייתי שלם של מהנדסים, מדענים וטכנאים.
ההישגים של “בראשית” אינם רק תוספת ישראלית למורשת המכובדת של משימות לירח. הם הוכחת יכולת מהפכנית לתעשיות החלל בעולם ולתכניות להגיע לירח בעתיד. כבר עכשיו, עוד לפני ניסיון הנחיתה, “בראשית” היא החללית הלא-ממשלתית הראשונה בהיסטוריה, וכמובן החללית הישראלית הראשונה שהשתחררה מכוח הכבידה של כדור הארץ ונכנסה למסלול סביב כדור אחר. ולהישגים אלה יש השלכות דרמטיות על פתיחת החלל ליזמים.
הנחתת חללית על הירח הייתה מביאה את ישראל הקטנה להישג יוצא דופן. אבל בכל זאת הפרויקט הביא את ישראל להישגים גדולים כי מביא לידי ביטוי את יכולותיה של המדינה בתחומי הטכנולוגיה ופותח עבורה הזדמנויות רבות: ראשית, בחינוך הדור הצעיר למדעים מיום הקמתה העמותה פגשה יותר ממיליון תלמידים ברחבי הארץ. שנית, להתפתחות והתקדמות במדע ומחקר, ושלישית, בהיבט העסקי אופק חדש לכלכלה הישראלית בזכות הידע ההנדסי ויכולות פיתוח מתקדמות. הצלחתה של “בראשית” היא סמל להצלחתה של המדינה בתחומים אלו ואחרים.
ב-28 במרץ הודיעה גוגל על השקת פרס “Moonshot Award” בסך מיליון דולר. ב-11 באפריל 2019 כשעה לאחר ש”בראשית” התרסקה, הודיעה “Google Lunar X PRIZE” ב TWITER כי בכוונתה להעניק פרס של מיליון דולר ל-צוות “Space IL” על ההישג שלהם כקבוצה פרטית להבאת הגישושית למסלול סביב הירח. אף על פי ש”בראשית” לא הצליחה לבצע נחיתה רכה על הירח היא הראשונה לקבלו.
במהלך הנחיתה הספיקה הגישושית לשלוח למרכז הבקרה שלוש תמונות, באיכות נמוכה יחסית לצילומים שתוכננו להישלח לאחר הנחיתה. תמונה ראשונה צולמה בגובה 22 קילומטר מפני הירח, והיא מראה את צידה של הגישושית, עליה לוחית ובה דגל ישראל ,הכיתוב “עם ישראל חי” וסמלי הגופים השותפים למשימה, על רקע אתר הנחיתה המיועד. בתמונה שנייה שצולמה באותו גובה נראה אופק הירח ומכתש הפגיעה “HYPATIA”. התמונה האחרונה שצולמה על ידי הגישושית, בגובה 15 קילומטר, מראה את פני הירח באתר הנחיתה. תמונה זו פורסמה כשבוע לאחר ההתרסקות.
ההישג הכי מרשים של “בראשית” הוא בעצם, המסלול שהיא עשתה בדרך לירח. עד כה כל החלליות שעשו את דרכם לירח עשו זאת בתנועה ישרה לכיוון הירח, ל”בראשית” היה דרך אחרת בצורה הכי מקורית וישראלית שיכול להיות, היא נעה במסלול אליפטי סביב כדור הארץ ו לבסוף סביב הירח. שיטה זאת חסכה הרבה בעלות הפרויקט והראתה לכל העולם שיש דרך אחרת להגיע לירח. [6] [8]
איור 6 : הגישושית בראשית ”נוחת” על הירח
-
השוואת ההישגים של בראשית לצד הצלחות וכישלונות של אחרים.
ב-1959, לונה 1 הסובייטית פספסה את הירח בכ-6,000 ק”מ – ונכנסה למסלול סביב השמש. אז עוד לא דובר על נחיתה רכה, המחייבת שימוש במבערים כדי לבלום את התאוצה, אלא על התרסקות מכוונת. לונה 4 הייתה אמורה לנחות נחיתה רכה ראשונה ב-1963, אבל גם היא, כמו Luna” 1″, פספסה את הירח בכמה אלפי קילומטרים. Luna” 2, 5, 7″ ו-8 התרסקו כי רק לונה 3 הצליחה ב1959 להקיף את הירח ולשלוח הרבה תמונות לכדור הארץ ובנחיתה חזרה לכדור הארץ נשרפה באטמוספירה.
במקביל, כל תשע משימות פיוניר של נאס”א, שתוכננו לצלם תמונות תקריב על הירח, התפוצצו על הארץ או החטיאו את מטרתן. בשנות ה-60, שש משימות “Ranger” הראשונות סבלו מגורל דומה. רק ב-1964 הצליחה ארצות הברית לרסק חללית על הירח את “Ranger 7”.
רק משנת1966 נשאו פרי המאמץ המרוכז וההשקעות הענקיות של שתי מעצמות העל בנחיתה רכה על הירח .הרוסים הצליחו להנחית את לונה 9 וארה”ב את Surveyor1. בעקבות התגברות על מחלות הילדות של פרויקט אפולו הצליחה ארה”ב לשלוח 24 אסטרונאוטיים ל ירח ו12 מהם דרכו על פניו והראשון הוא ארמסטרונג. הרוסים לא הצליחו להנחית אסטרונאוטים אבל הצליחו להנחית כלי רכב ורובוטים שביצעו משימות מחקר והעבירו ידע רב. במקום אסטרונאוטים שלחו הרוסים בעלי חיים לירח שחגו זמן קצר מסביב לירח וחזרו בריאים לכדור הארץ.
סין היא מדינה בעלת האוכלוסייה הגדולה בעולם (מעל 1.3 מיליארד תושבים) והיא מעצמה כלכלית מהגדולות בעולם. תכנית החלל הסינית שאפתנית ביותר, ב-2003 היא הפכה למעצמה השלישית ששיגרה אדם לחלל ובכוונתה להמשיך לקדם את מחקר תחום החלל. אבל סין החלה במרוץ לנחיתה חללית על הירח מאוחר ורק ב 2013 הצליחה להנחית בהצלחה על הירח החללית צאנג-אה 3 שתפקדה כשנה. לאחרונה בינואר 2019 הצליחה החללית צאנג-אה 4 להיות הראשונה שנחתה בשלום בצד הרחוק של הירח.החללית מעבירה הרבה מידע לכדור הארץ באמצעות לוויין ממסר סיני ש מקיף את הירח ומבצעת הרבה ניסויים מדעיים כגון גדול צמחים על הירח. [9].
סוכנות חקר החלל ההודית פועלת כבר עשורים רבים ומוכרת בעיקר בזכות שיגורי הלוויינים הרבים שהובילה, עבור גורמים מסחריים וממשלתיים. בשנים האחרונות מובילה הסוכנות את שני הפרויקטים הכבדים ביותר שלה, שיגור חלליות לנחיתה על הירח ובהמשך על מאדים. שני הפרויקטים השאפתניים הוגדרו כמשימות לאומיות, והן זוכות לתמיכה חזקה של ראש הממשלה מודי, שמעוניין להפוך את הודו למעצמת חלל בינלאומית. [11]
ב22.7.2019 הודו שיגרה לחלל את הגישושית “chandrayaan 2” שמתוכננת להיות הגישושית הראשונה שתנחת בקוטב הדרומי של הירח ותחפש מים, מינרלים ותמדוד רעידות בפני שטח, מדובר ביעד שעשוי להיות מקום נחיתה לאסטרונאוטים במשימות חלל בעתיד, בתמרון הנחיתה של הגישושית אבד בקשר שלה עם מרכז הבקרה והגישושית התרסקה על הירח.
למרות זאת גם עבור הודו זה היה הישג נכבד. בסיכום ישראל הקטנה והודו הענקית יחד עם ארה”ב, רוסיה, סין, יפן והשוק האירופי חברות במועדון 7 המדינות שהנחיתו חללית על הירח
איור 7: מערכת השמש
שאיפות לעתיד בארץ ובעולם
יומיים לאחר תום מבצע בראשית ב 13 לאפריל 2019, הכריז מוריס קאהן, נשיא עמותת “Space IL” והתורם העיקרי לפרויקט, על פרויקט “בראשית 2”. בראיון ל-“פגוש את העיתונות אמר נשיא העמותה: “אנחנו התחלנו ואנחנו צריכים להשלים. אנחנו נגיע לירח ונשים את הדגל שלנו על הירח”.
עלות הפרויקט נאמדת בין 60 ל-80 מיליון דולר. מוריס קאהן הצהיר כי גם הפעם הציבור ישתתף במימון הפרויקט ולא יתבססו על תמיכה ממשלתית. כאמור, העמותה “Lunar X PRIZE” של גוגל, שבמסגרתה החל פרויקט “בראשית” הראשון, הודיעה כי תתרום מיליון דולר, בעקבות הצלחתה היחסית של הגישושית הראשונה, על אף שלא הצליחה לנחות כמתוכנן. הצפי הוא שבניית הגישושית תושלם תוך שנתיים.
ב26.7.2019 הוועד המנהל של עמותת “Space IL” הודיעו כי “בראשית 2” לא תשוגר לירח, מפני שמסע לירח אינו מאתגר מספיק. בעמותה אמרו כי הם יחפשו משימה מאתגרת יותר בחקר החלל. קיימות מטרות כאלה כי בשנים הקרובות צפויות התקדמויות מרשימות בתחומי חקר, ניצול מחצבי ויישוב הירח ומערכת השמש. סקירה עדכנית על האתגרים החדשים מוצגים למשל במהדורה מיוחדת של ירחון הארגון העולמי של מהנדסי חשמל ואלקטרוניקה IEEE SPECTRUM. מיולי 2019 שחלק ממאמריו המתאימים מוצגים כאן בביבליוגרפיה. לכן רצוי מאוד להמשיך בפעילותה של העמותה הישראלית SPACEIL כדי לתת מוטיבציה חזקה לנוער הישראלי ללמוד, להשתלם ולפעול ב הנדסת ובמדעי החלל כך שמדינת ישראל תהיה בין המדינות המובילות בחקר החלל מה שיתרום ליוקרה ולכלכלה של מדינתנו. המשימות הבאות של העמותה יכולות לתרום לקידום האנושות בהקדשת מאמצים גם לחקר מאדים, אסטרואידים או יעדים אחרים במערכת השמש המוצגת באיור 7.
ביבליוגרפיה:
[1] https://www.globes.co.il/news/article.aspx?did=1001272956
[2] hhttps://www.new-techonline.com/Fu8k0
[3]https://www.calcalist.co.il/articles/0,7340,L-3752206,00.html
[5]https://www.israel.agrisupportonline.com/news/csv/csvread.pl?show=7328&mytemplate=tp2
[6]https://www.haaretz.co.il/science/space/1.7111398
[7]https://www.hayadan.org.il/beresheet-crush-11041900
[8]https://www.space.gov.il/news-space/131587
[9] WWW.davidson.weizmann.ac.il/online/science panorama איתי נבו, “בוחרים בירח” 9, לאפריל 2019
[10] M. Harris, “The Heavy Lift”, IEEE Spectrum, July 2019, pp (27-31, 56).
[11] E. Strickland, G. Zorpette, “The Coming Moon Rush”, IEEE Spectrum, July 2019, pp (22-25).
[12] M. Hutson, “Home Steading the Moon”, IEEE Spectrum, July 2019, pp (39-47).
[14] https://www.space.gov.il/news-space/131982
[15] יבגני לופטין, (MSc),אירנה ברונפמן ד”ר אירית יובילר ו פרופסור יעקב גוון, “חקר הירח והקשר אתו”,
New- Tech Military Magazine, November\December 2019 pp,
[16] יוחאי אלמקיאט, חן שמולביץ, (MSc) אירנה ברונפמן, ד”ר. אירית יובילר ופרופסור יעקב גוון, “בראשית- מסע ישראלי הישגי לחלל, חשמל ואנרגיה SEEEEI,גיליון 81, פברואר 2020 ,(pp(26-31
