בראשית (גשושית)

בראשית הייתה חללית מסוג נחתת, שפותחה על ידי עמותת SpaceIL ונבנתה על ידי התעשייה האווירית לישראל במטרה להיות הנחתת הישראלית הראשונה על הירח, והנחתת הקטנה ביותר שנחתה על הירח. ההשראה לפיתוח הנחתת הגיעה מהתחרות הבינלאומית גוגל לונאר אקס פרייז להנחתת חללית בלתי מאוישת על הירח בידי גורם פרטי.

שיגור החללית לירח בוצע מנמל החלל קייפ קנוורל שבפלורידה, באמצעות משגר פלקון 9 של חברת SpaceX ב־22 בפברואר 2019.

במהלך נחיתת החללית ב-11 באפריל 2019 בסביבות השעה 22:24 (שעון ישראל), עקב כשל באחד ממדי התאוצה של החללית, נשלחה פקודה מתחנת הקרקע שגרמה לשרשרת אירועים שהובילה לכיבוי המנוע ולכישלון הנחיתה. למרות הכשל בנחיתה, הישראלים רשמו הישג במשימה: ישראל היא המדינה השביעית מבין מדינות העולם וסוכנויות החלל, אשר ביצעה נחיתה, גם אם לא מבוקרת, על פני שטחו של הירח.

מעבר לאתגר הטכנולוגי ולניסוי המדעי, שאפו מפתחי "בראשית" להוות השראה וגירוי לדמיונם של ילדים ונוער, ובכך להגביר את התעניינותם בתחומי חקר החלל והמדעים, במה שהמפתחים כינו "אפקט אפולו".

היסטוריה

רקע
תחרות גוגל לונאר אקס פרייז נוסדה בארצות הברית בשנת 2007 במטרה לעודד גופים פרטיים לתכנן ולבצע נחיתה על הירח. המניע העיקרי לתחרות היה שמאז שנות ה-70 של המאה העשרים, האנושות לא חזרה לירח. באותה תקופה, בחודש פברואר 1966, הייתה ברית המועצות המדינה הראשונה שהנחיתה בהצלחה את הנחתת לונה 9 על הירח. היה זה הישג משמעותי במרוץ לחלל. כעבור כמה חודשים, ביוני 1966, הייתה ארצות הברית המדינה השנייה שהנחיתה את סרוויור 1 על הירח (ראו תוכנית סרוויור). ב-1976 הנחיתו הסובייטים את לונה 24 ולאחר מכן הייתה הפסקה ארוכה בנחיתות על הירח.

ב-2013 הייתה סין המדינה השלישית שהנחיתה גשושית. בנוסף להן יפן (הגשושית היטן), הודו וסוכנות החלל האירופית (הגשושית סמארט-1) שלחו מקפות שהתרסקו על פני הירח.

בשנת 2010 נוסדה עמותה ישראלית בשם SpaceIL (ספייס ישראל) במטרה להנחית את החללית הישראלית הראשונה על הירח. במקור המטרה הייתה להיות המדינה השלישית שתנחת על הירח, עד שנת 2012 ובתקציב של 10 מיליון דולר, אך לאחר הנחיתה הסינית המטרה הייתה לגרום שישראל תהיה המדינה הרביעית שמצליחה להגיע בנחיתה רכה לקרקע הירח.

העמותה הוקמה על ידי שלושה מהנדסים צעירים: יריב בש, כפיר דמרי ויהונתן ויינטראוב, במימון הפילנתרופ מוריס קאהן ובליווי טכני והנדסה של התעשייה האווירית לישראל. קבוצת SpaceIL הייתה הנציגה הישראלית היחידה בתחרות.

הקמת המיזם
בשנים הראשונות של העמותה, עיקר הפעילות בוצעה על ידי מתנדבים, אך לא חלה התקדמות משמעותית במימוש הפרויקט. ההתקדמות החלה עם התרחשות שני שינויים מהותיים בפרויקט בשנים 2014–2015, עם הפיכתה של העמותה לגוף של עובדים בשכר, הבאה של מנכ"ל מקצועי ערן פריבמן, מנהל פרויקט ומהנדס מערכת, שהחליפו למעשה את המייסדים בניהול הטכני של העמותה. השינוי השני הייתה חתימת הסכם ב-2015 עם התעשייה האווירית לביצוע התכנון, הייצור והבדיקות של החללית.

בינואר 2017 העפילה SpaceIL לשלב הגמר בתחרות גוגל לונאר אקס פרייז, 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 נוספת של מוריס קאהן, שמימן את הפרויקט מתחילתו. בשלב זה, הפך מוריס קאהן ליו"ר חבר המנהלים של העמותה.

בינואר 2018 הודיעה קרן אקס פרייז על סיום התחרות ללא זוכים, לאחר שאף חברה לא הייתה מוכנה לשיגור של גשושית במועד האחרון שנקבע לכך, 31 במרץ 2018. חברת גוגל סיימה את החסות שהעניקה לתחרות ולא העניקה את כספי הפרס המובטח של 30 מיליון דולר (פרס ראשון של 20 מיליון דולר ועוד 10 מיליון פרסי בונוס). על אף סיום התחרות הרשמית, הודיעה העמותה שבכוונתה להמשיך במשימה ולשגר את הגשושית הישראלית הראשונה אל הירח.

ב־28 במרץ 2019 הודיעה גוגל על השקת פרס "Moonshot Award" בסך מיליון דולר. ב-11 באפריל 2019 כשעה לאחר שבראשית התרסקה, הודיעה Google Lunar X PRIZE בטוויטר כי בכוונתה להעניק פרס של מיליון דולר לצוות SpaceIL על ההישג שלהם כקבוצה פרטית להבאת הגשושית למסלול סביב הירח.
אף על פי שבראשית לא הצליחה לבצע נחיתה רכה על הירח היא הראשונה לקבלו.

הישגים ושיאים
 הראשונה שנבנתה כמיזם פרטי ולא ממשלתי.
 הזולה ביותר ששוגרה לירח (כ־100 מיליון דולר).
 הקלה ביותר ששוגרה לירח (585 קילוגרם כולל מערכת ההינע והדלק. 165 קילוגרם כשהיא ריקה).
הקטנה ביותר ששוגרה לירח (גובה 1.53 מטר, ורוחב מעט יותר משני מטרים).

משימות
משימה מקורית - במסגרת תחרות "גוגל לונאר אקס פרייז" נדרשה הגשושית 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 הגשושית להישאר על הירח.
צילום הנחיתה והירח - דרישה נוספת במסגרת התחרות הייתה צילום ושליחת וידאו מפני הירח. על אף ביטול ההשתתפות בתחרות, צילום הווידאו נכלל במשימותיה של הגשושית, משימה שלא בוצעה לבסוף עקב ההתרסקות.
משימה מדעית - משימתה המדעית של הגשושית הייתה להעשיר את הידע על השדה המגנטי של הירח (מגנומטר ירחי) 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 שעל הירח. 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 במגנטומטר 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.
קפסולת זמן - בדצמבר 2018 הותקנה בגשושית "קפסולת זמן", תוך תקווה שמשימות חלל עתידיות שיביאו אנשים לירח, יאפשרו להם לפרוק את קפסולת הזמן מהגשושית. הקפסולה הכילה מידע דיגיטלי על גבי דיסקים מיוחדים, בנפח כולל של 200GB, 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 SpaceIL שייצרה ושיגרה את הגשושית. הקפסולה, שהכילה גם ארכיון אנלוגי, הוכנה על ידי המלכ"ר Arch mission foundation.

מאפיינים טכניים

ממדים ומבנה 

תצורת הגשושית אשר שוגרה לחלל הגיעה למשקל של 585 קילוגרם (בזמן השיגור לחלל), מתוכם 164 ק"ג משקל הגשושית עצמה (משקל יבש) והשאר משקל הדלקים. גובהה של בראשית היה 1.535 מטר ורוחבה 2.288 מטר (כשהרגליים פרושות). בנוסף למבנה עצמו, כללה החללית מערכת בקרה תרמית, מערכת חשמל ועוד.

מערכת ההנעה
מערכת ההנעה של בראשית היא מסוג בי-פרופלנט, כלומר כולל דלק ומחמצן נפרדים. זוהי המערכת הראשונה מסוגה שפותחה ויוצרה במדינת ישראל, על ידי מפעל מלמ של התעשייה האווירית. דבר זה מהווה את אחד ההישגים הטכנולוגיים העיקריים של משימת בראשית. המערכת כללה מגוון רכיבים מישראל ומדינות נוספות.

לחללית היו 4 מיכלים עשויים מטיטניום בעובי של כ-1 מ"מ ובעלי צורה של כדור. צורה זו היא מיטבית מבחינת העומס המכני על המיכל. שניים מהמיכלים הכילו מחמצן מסוג NTO, ושני מיכלים נוספים הכילו דלק מסוג MMH. על גוף המיכלים הותקנו גופי חימום שנראו כפסים אנכיים בצבע כתום, ותפקידם היה לשמור על טמפרטורה מתאימה עבור החומרים שבמיכלים.

לחללית היו תשעה מנועים, שמונה מנועי עזר ומנוע ראשי. המנוע הראשי היה מדגם LEROS 2b תוצרת חברת Nammo שבווסטקוט בבריטניה, שעבר התאמות לשילוב בבראשית, כולל שימוש במגן חום מטיטניום אשר נבנה במיוחד כדי להגן על מערכותיה מפני החום שמופק מפתח המנוע.

מחשוב וצילום
מחשב המשימה של "בראשית" פותח על ידי התעשייה האווירית לישראל, במיוחד עבור לוויינים זעירים. הוא זהה למחשב ששוגר בלוויין הזעיר הישראלי BGUSAT, ועוצמת החישוב שלו דומה לזו של טלפון חכם. מעבד המחשב הוא בעל ליבה כפולה מדגם GR712RC מתוצרת חברת רמון־צ'יפס הישראלית, אשר שולב גם בגשושית היפנית "היאבוסה 2" בתור מערכת על שבב. השבב יכול לפעול בטמפרטורת שבין 55- מעלות צלזיוס ל־125 מעלות צלזיוס, ולהגיע לביצועים של עד .

על בראשית הותקנו שבע מצלמות למשימות שונות. שש מתוכן היו מדגם B3320 בעלות רזולוציה של 8.2 מגה פיקסל עם רגישות לאור ברמה של 1 לוקס. חמש מצלמות נועדו לצלם את אדמת הירח בכיסוי פנורמי, ומצלמה אחת שהוצבה על רגל הגשושית, נועדה לצילום סלפי וכוונה שתקלוט בעדשתה את רגל הגשושית, את דגל ישראל וחלק מאדמת הירח. מצלמה שביעית הייתה מצלמת וידאו. כל המצלמות היו עמידות לפעולה בטמפרטורות שבין 40- ל־85+ מעלות צלזיוס. שיוט הגשושית בחלל היה בתנועה סיבובית במהירות זוויתית של מעלה לשנייה. מצב זה, יחד עם העובדה שמפאת קצב העברת הנתונים התמונות אינן מגיעות מידית ולא ניתן לדעת בזמן אמת מהו כיוון המצלמה - נשלחת מראש פקודה לצילום שש תמונות רצופות בהפרש זמן קבוע, כך שאחת מהתמונות לפחות תצא כאשר כדור הארץ נראה ברקע. לשם צילום דגל ישראל בחלל, בלי שיתנדף ושייראה צבע הכחול בתנאי הריק ועוצמת אור השמש השוררים מחוץ לאטמוספירת כדור הארץ, פיתח צוות מדעני המשימה צבע עמיד בעל הרכב מיוחד.

תקשורת 
התקשורת של "בראשית" עם כדור הארץ נעשה באמצעות מקמ"ש (מקלט-משדר) שפותח על ידי חברת Space Micro, במקור עבור גשושית ירח בשם לאדי של סוכנות החלל האמריקאית. הציוד פעל בתחום תדרי S-Band, והוא נבנה במהלך שנת 2015. עקב סיבובו של כדור הארץ, מיקומה של ישראל ביחס לגשושית והפרעות מצד הירח כאשר הגשושית בצד המרוחק שלה - הרי שמרכז הבקרה לא היה יכול ליצור תקשורת ישירה עם הגשושית. 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. חוזה התקשורת מול החברות הללו, סוכם שהסתיים בסמוך לחדלונן של המערכות האלקטרוניות.

התקשורת עם הגשושית, התנהלה ממרכז הבקרה שבתעשייה האווירית במטה יהוד, דרך מרכזי התקשורת. הגשושית נבנתה ותוכנתה כך שתבצע את כל הפעולות בצורה אוטונומית. עם זאת, המפעילים בחדר הבקרה יכלו לשדר לגשושית נתונים ופרמטרים לשילוב בתוכנה האוטונומית לפני כל הפעלה. הפקודות לחללית שודרו במקטעים בזמני "חלון תקשורת", כאשר כל פקודה כללה סדרת פעולות שעל הגשושית לבצע (בדיקות, תיקוני מסלול ונחיתה), כשבסיומן היא נכנסה למצב שיוט הכולל פנייה לעבר השמש לשם טעינת אנרגיה עד קבלת פקודה נוספת.

בסיום כל תמרון נערך תהליך בקרה מקיף שכלל סדרה של סימולציות מסלול ותמרונים, התאמת כיווני האנטנות ועוקבי הכוכבים, ופקודות צילום. כל הניסויים הוכתרו בהצלחה. לאחר מכן עברו פקודות הבקרה למעבדה היברידית, בה התבצעה אמולציה של התמרון לווידוא סופי של נכונות הסימולציה. בנוסף הוכנו מראש סדרת פקודות לתמרוני גיבוי, למקרה שהתמרון עצמו לא הצליח, או אתחול פתאומי של המחשב. הגשושית 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 הגשושית.

ציוני דרך

הסכם השיגור 

באוקטובר 2015, ציינה SpaceIL אבן דרך משמעותית בתחרות, בכך שהייתה הראשונה מבין הקבוצות המתחרות לחתום על הסכם שיגור לחלל. ההסכם נחתם עם חברת SpaceX שישגר את הגשושית באמצעות משגר הלוויינים והחלליות פאלקון 9. ההכרזה על ההסכם נחגגה בטקס מיוחד, בה נכח נשיא מדינת ישראל ראובן ריבלין, במהלכה גם הוצג מודל חדש לגשושית.

בניית החללית 
בשנת 2016 התבצעו בדיקות של מערכות הגשושית השונות שפותחו, לקראת השלב הסופי של הרכבתה. בספטמבר 2017 החל שלב הרכבת כל מערכות המשנה של הגשושית לכדי יחידה אחת (אינטגרציה), כדי לערוך בדיקות עמידות נוספות. בסוף 2017 הורכבה מערכת ההנעה - המנוע והדלק - בשטח מפעל מבת־חלל של התעשייה האווירית לישראל ובשיתוף פעולה עמה. בשלב זה עברה הגשושית בדיקות וניסויים, לעמידותה בתנאי חלל. במאי 2018 בוצע בכפר טרומן ניסוי שהתמקד בבדיקת מערכות החיישנים של הגשושית המעורבים בתהליך הנחיתה. החיישנים הוכנסו למסגרת מתכתית, ובאמצעות עגורן הועלו לגובה של עשרות מטרים והונעו במסלול ובמהירות שנקבעו מראש. הנתונים שהתקבלו מהחיישנים תוך כדי הניסוי, נותחו והושוו לצורך כיול וביצוע התאמות. בחודש שלאחר מכן בוצעו ניסויים דומים באמצעות מטוס קל שהטיס את המערכות בשמי דרום ישראל. באותו חודש בוצע גם ניסוי הרעדה שבדק את עמידות מבנה הגשושית לתנאי השיגור.

ביולי 2018 הכריזה העמותה על תכנונה לשגר את הגשושית בדצמבר באותה שנה. למעשה נדחה תאריך השיגור ל־22 בפברואר 2019. במקביל נפתחה בסוף אוגוסט 2018, תחרות לבחירת שם לגשושית. כ-24 אלף אנשים השתתפו בתחרות, כאשר מבין תשעה שמות מובילים, למעלה מ-65% בחרו את השם "בראשית".

במהלך קונגרס האסטרונאוטיקה הבינלאומי (IAC) אשר נערך בעיר ברמן בגרמניה ב-3 באוקטובר 2018, נחתם הסכם בין SpaceIL ל-NASA על פיו האחרונה תשתתף במשימה הישראלית לירח. כחלק מההסכם, הותקן על החללית רפלקטור-לייזר (כיפה קטנה בקוטר חמישה סנטימטרים מצופה מראות להחזרת קרן לייזר) כדי לאפשר איתור מדויק של החללית על קרקע הירח וכן לבצע מדידות מדויקות של המרחק בין המקפת LRO לפני הירח. בנוסף, סוכנות החלל האמריקאית אפשרה ל-SpaceIL להשתמש ברשת החלל העמוק לשם תקשורת ואיכון החללית לאחר השיגור ועד הנחיתה. לאחר ההתרסקות נעשו מאמצים במשך שבועות מספר לאיתור הרפלקטור, ללא תוצאות.

המסע אל הירח

תיאור כללי

הגשושית שוגרה על גבי משגר פלקון 9 מספר B1048 של חברת SpaceX. תחילה היא נעה במסלול כבידתי אליפטי בעל אקסצנטריות גדולה (מרחק של בין 215 ל-60,000 קילומטר מפני כדור הארץ). זמן ההקפה שלו נמשך כ־19 שעות. בנקודה הקרובה ביותר במסלולה סביב כדור הארץ (הפריגיאה), הפעילה הגשושית את המנועים וצברה מהירות. בכך היא הלכה והאריכה את המסלול האליפטי שלה. לאחר חמישה תמרונים, המרחק המקסימלי שלה מכדור הארץ (אפוגיאה) גדל עד לכ־400 אלף קילומטר, ולמעשה חצה את מסלול הירח מסביב לכדור הארץ. תמרון מסוג זה אל הירח נקרא תמרון מעבר ירחי.

כשחלפה בסמוך לירח, הפעילה את שמונת המנועים הרקטים שלה כדי לשנות זווית. לאחר מכן הפעילה גם את המנוע הראשי, כדי להאט ולהילכד בשדה הכבידה של הירח. כשנלכדה, הקיפה אותו במסלולים הולכים וקטנים עד שהגיעה לנתיב הנחיתה. לקראת הנחיתה איתרו חיישנים נקודת נחיתה מתאימה על הירח ואליה כיוונו את הגשושית. מנועיה תוכננו להאט מהירות עד לעצירה מוחלטת והפסקת פעולת המנועים בגובה חמישה מטרים מעל קרקע הירח. יתרת הדרך תוכננה כנפילה חופשית בתנאי הכבידה של הירח. בסיום מסלולה, סך כל הדרך שבראשית עברה היה 6.5 מיליון קילומטר. זהו המרחק הארוך ביותר שעשתה גשושית שיועדה לנחיתה רכה על הירח.

לבקשת אחד מחברי צוות הפיתוח, חיבר הרב גדעון בנימין תפילת הדרך, שנאמרה בשעת שיגור הגשושית.

סביב כדור הארץ
 ב־22 בפברואר 2019, בשעה 03:45 (שעון ישראל), שוגרה הגשושית בהצלחה מקייפ קנוורל שבפלורידה. בגובה של כ־730 ק"מ מכדור הארץ התנתקה מהמשגר ולאחר כחצי שעה יצרה קשר ראשוני עם כדור הארץ.

בבדיקות הראשונות לתקינות מערכות "בראשית" בחלל, לאחר התנתקותה מטיל המשגר, התברר שלמרות קיומו של קונוס (buffle) שמגן על עוקב הכוכבים מאור השמש, המערכת עדיין מסונוורת מאור השמש. כדי להתגבר על התקלה בקרת הגשושית הותאמה כדי למנוע סינוור. במקרה כזה כיוון התמרון אינו אופטימלי, והפעולה גרעה מיעילות האנרגיה הסולרית.

ב־24 בפברואר בשעה 13:29 (שעון ישראל), לאחר תיקון הבעיה שהתגלתה בעוקב הכוכבים, בוצע התמרון הראשון. המנוע הראשי הופעל לראשונה, למשך 30 שניות, והגדיל את היקף המסלול סביב כדור הארץ (האפוגיאה).

ב־25 בפברואר לקראת חצות היה אמור להתבצע התמרון השני, באופן אוטומטי, במרחק של כ־600 קילומטר מכדור הארץ, באזור בו אין לגשושית תקשורת עם תחנת הקרקע. כשהתקשורת התחדשה התברר שמחשב הגשושית אתחל את עצמו באופן לא מתוכנן, וביטל מיוזמתו את התמרון עקב השפעת מעבר דרך חגורות ואן אלן על הרכיבים האלקטרונים. כתוצאה מכך הוחמץ חלון ההזדמנויות הראשון לביצוע התמרון השני.

ב־28 בפברואר בשעה 21:30 (שעון ישראל), בוצע (באיחור) התמרון השני. המנועים הופעלו למשך ארבע דקות והביאו את הגשושית למסלול המגיע למרחק המקסימלי של 131,000 קילומטר מכדור הארץ.

ב־5 במרץ, בשעות הצהריים המוקדמות (שעון ישראל), בוצע צילום סלפי ראשון של הגשושית. בתמונה נראה חלק מגוף הגשושית, כשעליה שלט עם הכיתוב "עם ישראל חי", דגל ישראל, וכן המשפט "Small country, Big dreams" (=מדינה קטנה. חלומות גדולים). ברקע נראה כדור הארץ (בזווית של חלק מיבשת אוסטרליה) ממרחק של 37.6 אלף קילומטרים.

ב־7 במרץ בשעה 15:11 (שעון ישראל), בוצע תמרון שלישי. המנועים הופעלו למשך 152 שניות והביאו את הגשושית למסלול המגיע במרחקה המקסימלי ל־270,000 קילומטר מכדור הארץ.

ב־19 במרץ בשעה 14:30 (שעון ישראל), בוצע תמרון רביעי. המנועים הופעלו למשך 60 שניות והביאו את הגשושית למסלול המגיע במרחקה המקסימלי ל־405,000 ק"מ מכדור הארץ. למעשה, במסלולה החדש חצתה הגשושית את מסלול הירח. בנוסף לכך, הופעל גלגל תנע  שמיצב את תנועת הגשושית כדי שזוויתה וכיוונה לא ישתנו עקב טלטולה משכשוך הדלק שנתמעט במכלים.

ב־1 באפריל בשעה 9:00 (שעון ישראל), בוצע תמרון חמישי. המנועים הופעלו למשך כ־72 שניות והביאו את הגשושית למסלול אחרון ומדויק (על פי סימולציה) לפני תמרון לכידת הירח. במהלך השיוט התקרבה הגשושית בפעם האחרונה לכדור הארץ (בפריגיאה של 1,700 קילומטר), וצילמה אותו ממרחק של כ־16,000 קילומטרים.

סביב הירח

בליל ה־4 באפריל הגשושית נכנסה להשפעת הכבידה של הירח. על מנת להישאר במסלול סביב הירח, כלומר להילכד בשדה הכבידה שלו (שכן מהירותה השאירה אותה במסלול סביב כדור הארץ), היא נדרשה לבצע תמרון לכידה.

ב־4 באפריל בשעה 17:17 (שעון ישראל), בוצע תמרון ללכידה בשדה הכבידה של הירח. תמרון זה היה הקריטי ביותר במסעה של הגשושית אל הירח. אם תמרון זה היה נכשל, הגשושית 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 הגשושית 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 צידו האפל של הירח ולאחר ביצוע הקפה מלאה הפכה ישראל למדינה השביעית ששלחה גשושית שהקיפה את הירח.

ב־7 באפריל בשעה 04:36 (שעון ישראל), בוצע התמרון הראשון סביב הירח. כל המנועים פעלו בו זמנית במשך 271 שניות ושרפו 55 קילוגרם של דלק כדי להאט את הגשושית ולהוריד אותה ממסלול של 10,400 קילומטר באפולונה (Apolune) לגובה של 750 קילומטר מפני הירח, כאשר הפרילונה נשארה 460 קילומטר מעל פני הירח.

ב-8 באפריל בשעה 07:48 (שעון ישראל), בוצע התמרון השני סביב הירח ובראשית נכנסה למסלול אליפטי סביב הירח בגובה של 211–467 קילומטר.

ב-9 באפריל בשעה 08:34 (שעון ישראל), 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.

ב-10 באפריל בשעה 19:40 (שעון ישראל), בוצע התמרון האחרון לפני תמרון הנחיתה על הירח. המנועים הופעלו למשך כ-32 שניות וכמות הדלק שנשרפה היא כחמישה קילוגרם. בראשית המשיכה להקיף את הירח עם זמן הקפה של שעתיים.

נחיתה

נחיתת הגשושית 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 הגשושית על הירח, תוזמנה הנחיתה לזמן שהטמפרטורה אידיאלית: גבוהה מספיק כדי לאפשר ייצור אנרגיה סולארית בעזרת מערכי התאים הפוטו-וולטאיים הקטנים של הגשושית, אך לא גבוהה מידי שתשבית את מערכות האלקטרוניקה. מצב זה נמשך כשלושה ימי ארץ. לפי התכנון, לאחר הנחיתה התעתדה הגשושית 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 הגשושית בתנוחה מאוזנת, שמערכי התאים הפוטו-וולטאיים לא היו מוסתרים על ידי סלע או מכתש, היה מתאפשר ייצור אנרגיה סולרית הנדרשת לשליחת וידאו שהיה מתקבל בכדור הארץ למחרת הנחיתה.

ב־11 באפריל 2019 בשעה 22:08 שעון ישראל, לאחר מספר תמרונים והקפות אליפטיות, החלה הגשושית בתמרון הנחיתה מעל ים הרוגע בירח. תמרון זה נועד להאט את מהירות הגשושית מ-1,700 מטרים לשנייה עד כמעט לאפס, ולאפשר לה נחיתה כעבור כ-20 דקות.

בעת תחילת תמרון הנחיתה החללית נעה בהקפתה את הירח כאשר תחתיתה ונחירי הפליטה של המנועים פונים לכיוון התנועה. בגובה של כ-30 קילומטר מעל פני הירח הופעלו מנועי החללית והנחיתה החלה. דחף גזי הפליטה נגד כיוון התנועה, מאט את מהירות הגשושית וייצב אותה בשמי הירח, קרוב לנקודת הנחיתה. עצם הפעלת המנועים גרמה לתאוצה ולהטיית הדלק במכלים לפתח היציאה. בשלב זה היה חלון זמנים קצר שבו מערכת הבקרה האוטונומית של הגשושית, הייתה יכולה לבטל את הנחיתה.
לאחר שלא התגלו בעיות, תהליך הנחיתה המשיך, כאשר חלק ממנועי המשנה הופעלו כדי להטות מטה את הגשושית על צירה האופקי לנפילה בקשת אל אדמת הירח, והחלה נפילה מבוקרת לעבר פני הירח, באופן דומה לתהליך הנחיתה של אפולו. תהליך הנחיתה כולו תוכנן להיות אוטונומי, ללא התערבות מתחנת הקרקע.
תכנון המשימה בשלב זה היה שכדי להאט את הנפילה, הופעלו המנוע הראשי וכל מנועי המשנה. בגובה של חמישה מטרים מאדמת הירח, כשהחללית הייתה צריכה להיות בעצירה כמעט מוחלטת המנועים תוכננו להיכבות והגשושית הייתה צונחת בעדינות במשך 2.5 שניות על קרקע הירח.

בפועל: נחיתה קשה (התרסקות)
כשמונה דקות לאחר תחילת תהליך הנחיתה החלה שרשרת תקלות. כאשר הגשושית הייתה בגובה של כ-14 קילומטרים מעל פני הירח, התגלתה תקלה ביחידת המדידה האינרציאלית (IMU) השנייה של הגשושית, המודדת את התאוצה. זוהי יחידה בעלת יתירות, כך שהתקלה לא הייתה קריטית להצלחת המשימה.
בשלב זה, נשלחה פקודת מהקרקע לאתחול מחדש של ה-IMU, מה שגרם בשוגג גם לאתחול מחדש של מחשב החללית ולשרשרת תקלות שבסופו של דבר הובילה לכיבוי המנוע. בעקבות אתחולים ותקלות במחשב החללית, בשלבים ארוכים של הנחיתה אבדה תקשורת הטלמטריה דרך רשת החלל העמוק של JPL. כאשר התקשורת חזרה לפעולה, התגלה כי המנוע הראשי אינו פועל והגשושית איבדה בינתיים גובה רב ונטתה בזווית לא אופטימלית לנחיתה. לאחר אתחול מחשב הגשושית, חלק מהמנועים חזרו לפעול, אך מהירות הנחיתה הייתה כ-900 מטר לשנייה והבלימה בלתי אפשרית. נתון הגובה האחרון שהתקבל עמד על 148 מטר, ומיד אחר-כך התרסקה החללית על אדמת הירח.

במהלך הנחיתה הספיקה הגשושית 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 הגשושית, עליה לוחית ובה דגל ישראל, הכיתוב "עם ישראל חי - SMALL COUNTRY, BIG DREAMS", וסמלי הגופים השותפים למשימה, על רקע אתר הנחיתה המיועד. בתמונה שנייה שצולמה באותו גובה נראה אופק הירח ומכתש הפגיעה היפאטיה. התמונה האחרונה שצולמה על ידי הגשושית, בגובה 15 קילומטר, מראה את פני הירח באתר הנחיתה. תמונה זו פורסמה כשבוע לאחר ההתרסקות.

ממצאים ומסקנות

איתור אתר ההתרסקות

ב-15 במאי 2019, כחודש לאחר ההתרסקות, פרסם מרק רובינסון, חוקר ראשי בצוות משימת הצילום של המקפת לסקר הירח של נאס"א (LROC), תמונות של אתר ההתרסקות. התמונות צולמו ב-22 באפריל, 11 ימים לאחר ההתרסקות, על ידי צמד מצלמות הזווית הצרה (NAC) של המקפת. בשלושת זוגות התמונות נראה בבירור כתם כהה בקוטר של כעשרה מטרים, המוסבר כשטח מחוספס בנקודת התנגשות הגשושית באדמת הירח, שאינו נראה בתמונות שצולמו בהקפה קודמת של המקפת. עיבוד תמונה המשווה בין התמונות הללו חושף כתם בהיר בסביבות הכתם הכהה, בקוטר של כ-30–50 מטרים, וממנו חורגת דרומה קרן בהירה באורך של כמאה מטרים, המוסברים כדפוסים של התפרצות חלקיקים  עדינים או גזים שהתרחקו במהירות מנקודת ההתנגשות, חשפו את השכבה העליונה של רגולית הירח, ופיזרו חלקיקי קרקע עדינים משכבה תחתונה בהירה יותר.

הגשושית נעה בנחיתתה מצפון הירח לדרומו, והנמיכה תוך כדי מעוף בקשת רחבה כלפי קרקע הירח. עקב תקלת הבלימה ואי התייצבות הגשושית בזווית אנכית לקרקע, אותר מיקום ההתנגשות דרומית לאתר הנחיתה המיועד. נקודת הציון, קואורדינטות סלנוגרפיות 32.5956° צפון, 19.3496° מזרח, הוערכה באמצעות השוואת התמונות שצולמו ב-22 באפריל לשבע תמונות שצולמו מוקדם יותר, במרווח טעות של 95%, כעשרים מטרים בקו הרוחב ושמונה בקו האורך.

קנה המידה של התמונות גדול מכדי לקבוע האם הכתם הקטן הוא מכתש שנוצר במקום הפגיעה, או שמא פגיעת הגשושית השבירה בתאוצה גבוהה ובזווית נמוכה (פחות מעשר מעלות) באדמת הירח מנעה יצירת צורת מכתש.

ממצאי תחקיר עמותת SpaceIL 
לאחר תחקיר ראשוני שבמסגרתו שולבו נתוני שתי מערכות הטלמטריה, הועלתה השערה כי ייתכן שפקודה ששוגרה מתחנת הקרקע להפעלה חוזרת של מדיד התאוצה, היא זו שהובילה לכשל ואתחול מחשב הגשושית. לאחריו, עקב תקלה בקופסת הממשקים האלקטרוניים, לא הופעל המנוע בהצלחה על אף שישה ניסיונות של הגשושית.

להלן עיקרי ממצאי תחקיר המשימה שנערך על ידי עמותת SpaceIL:
 בעת הנחיתה כבה מד תאוצה (IMU), אחד מתוך שניים. צוות ניהול המשימה החליט לאתחל אותו על אף תקינותו של המד הנוסף, מבלי להמתין לחוות הדעת של צוותי ההנדסה, כדי לא להסתמך על מד בודד. בעת אתחול המד לא התקבלו נתוני ניווט מהמד התקין לזמן קצר במחשב הגשושית, שתוכנת לאתחל את עצמו בהיעדר נתוני ניווט. משך האתחול נמשך כשתי שניות, אך המחשב אתחל את עצמו חמש פעמים נוספות מכיוון שתיקוני התוכנה נמחקו עקב האתחול הראשון, זאת עד לטעינת העדכונים, שתוכננו להיטען פעם בדקה. על פי תוכנת הנחיתה על המחשב היה להפעיל את המנוע מיד בעת האתחול, אך כשל תכנוני נוסף, שהתגלה אך לא טופל בהיעדר זמן טרם השיגור, גרם לכך שבעת האתחול, עד לסיומו לאחר ניסיונות טעינת עדכוני התוכנה, המנוע לא הופעל במתח הנדרש. למרות פעולת מנועי המשנה הקטנים שכיוונו את הגשושית, בהיעדר כח הבלימה של המנוע הראשי הגשושית התרסקה.
 סיבת התקלה ב-IMU עצמו לא זוהתה, אך הוערך כי תקלה זו בפני עצמה לא הייתה גורמת לכשל בנחיתה כיוון שיחידת ה-IMU השנייה תפקדה בצורה תקינה והייתה מספקת להשלמת המשימה.
 עומס רב על צוות המשימה, שנבע בין היתר מתקלות קודמות שאירעו במהלך המשימה ולא איפשר תהליך הכנה כראוי לתרגול הנחיתה ותרחישי תקלה. איכון ותמרון הגשושית דרש שעות עבודה רבות מהמתוכנן עקב תקלות במערכות הניווט. לאחר הפרדות הגשושית ממשגר הלוויינים התגלה שעוקבי הכוכבים מסנוורים מאור שמש, שהוחזר ככל הנראה מאבק שכיסה את מגיני מצלמות העוקבים בעת ההפרדות. ניסיונות כיול תוכנתיים לא צלחו ומציאת זוויות הנטייה בוצעה על ידי סיבוב הגשושית על צירה באופן שתצל על העוקבים, במאמץ רב לשמירת מסלולה התקין של הגשושית בעת תמרונים, או באמצעות הסתמכות על מדי התאוצה כאשר לא היה ניתן להסתיר את העוקבים מאור השמש. בנוסף, תקלות תקשורת חוזרות ונשנות ברשת התקשורת של SSC, בה נעשה שימוש בעיקר בשבועות הראשונים למשימה, דרשו חישובים חוזרים והקשו על איכון הגשושית באמצעות אות הרדיו המתקבל ממנה.
 מחשב הגשושית סבל מאתחולים רבים במהלך הטיסה, ככל הנראה עקב השפעת הקרינה על תפקוד קופסת הממשקים האלקטרוניים, שיוצרה במיוחד למשימה זאת אף על פי שהמחשב עצמו היה רכיב חללי ולא היה צפוי לכשלים אלו. תיקוני קוד והרחבות תוכנה שנשלחו ברשת התקשורת לא נצרבו לזיכרון האחסון של המחשב אלא נטענו פעם בדקה לזיכרון העבודה הנדיף (RAM) ונמחקו בכל אתחול, כדי לאפשר איפוס מהיר בעת תקלת תוכנה ולמנוע כשל מוחלט בהיעדר מחשב נוסף. כתוצאה מכך בכל אתחול אבדו התיקונים לתוכנה, מה שבעצם הוביל לאתחולים המרובים בנחיתה, עד לקבלת עדכוני התוכנה מחדש באמצעות רשת התקשורת. פרוצדורה זו הובילה לכשל המחשב בעת הנחיתה. מחשב הגשושית היה רכיב זול שלא הותאם למשימות חלל עמוק, זאת עקב אילוצי התקציב והלו"ז של הפרויקט.
 עומס העבודה הבלתי מתוכנן באיכון, תמרון הגשושית, וכתיבת עדכוני תוכנה גרם לעייפות בצוות המשימה, קיצור וביטול חופשות, בפרט בשבוע הנחיתה בו תוכננו תמרונים רבים סביב הירח. נוסף על העייפות, גודש העבודה גרם לביטול תרגולים שונים.

עלות הפרויקט ומימונו

עלות הפרויקט הכוללת הייתה כ־95 מיליון דולר. תנאי התחרות המקורית אסרו על תקצוב ממשלתי גבוה, מה שהשפיע על פיתוח גשושית בעלת יכולות טכניות נמוכות ובעלות מינימלית. השותפה המרכזית לבניית הפרויקט הייתה התעשייה האווירית לישראל. מבחינת מימון, היה הנדבן ואיש העסקים מוריס קאהן התורם העיקרי בנותנו כ־30 מיליון דולר. בשלב מסוים אף מונה קאהן ליו"ר הדירקטוריון ומאז 2017 מכהן כנשיא העמותה. תורמים משמעותיים נוספים היו קרן משפחת ד"ר מרים ושלדון אדלסון שתרמה באפריל 2014 כ־16 מיליון דולר, סמי סגול, לין שוסטרמן, סטיבן גראנד, סילבן אדמס ובעלי הון נוספים. בעזרת מימון המונים שערכה העמותה ב־2014, נאספו מהציבור 240,000 דולר: דולר אחד תמורת שליחת מייל לירח. סוכנות החלל הישראלית ומשרד המדע השתתפו בפרויקט בכ-2.1 מיליון דולר (כ־9.5 מיליון ש"ח). בנובמבר 2017 הודיעה העמותה על בעיות כספיות, אך הצליחה להשיג את המימון הנדרש להבטחת המשך קיומה, והמשיכה בגיוס משאבים.

הפרויקט יצר שיתוף פעולה בין המגזר הפרטי, הציבורי והאקדמי. בין השותפים לפרויקט ניתן למנות את מכון ויצמן למדע, אוניברסיטת תל אביב, סוכנות החלל הישראלית, משרד המדע והטכנולוגיה, בזק וכן עשרות מהנדסים ומאות מתנדבי העמותה.

בראשית 2

ב-13 באפריל 2019 הכריז נשיא SpaceIL, מוריס קאהן, כי יוקם פרויקט חדש לשם שליחת גשושית נוספת לירח. הצפי היה שבניית הגשושית תושלם תוך שנתיים. עלות הפרויקט נאמדה בין 60 ל-80 מיליון דולר אך התייקרה לכ-100 מיליון דולר. קאהן הצהיר כי גם הפעם הציבור ישתתף במימון הפרויקט ולא יתבססו על תמיכה ממשלתית, העמותה "לונאר אקס פרייז" של גוגל, שבמסגרתה החל פרויקט בראשית הראשון, הודיעה כי תתרום מיליון דולר, בעקבות הצלחתה היחסית של הגשושית הראשונה, על אף שלא הצליחה לנחות כמתוכנן. משרד המדע והטכנולוגיה הכריז ב-5 במאי 2019, כי יספק תקציב של 20 מיליון שקלים להשתתפות במימון הגשושית בראשית 2. עם זאת, סכום זה היה זניח בתקציב הפרויקט הנדרש, ולא גויסו סכומים נוספים למימון בניית חללית זהה.

ב-25 ביוני 2019 חזר בו מוריס קאהן והודיע כי לא יתמוך בפרויקט הזה "מאחר שמסע חוזר שכזה אינו מאתגר מספיק".

בנובמבר 2019 פורסם כי האפשרויות ליעדים של בראשית 2 כוללים גם את הירח וגם משימה למאדים.

ב-15 בינואר 2020 קרן משפחת בלווטניק העניקה תרומה של מיליון דולר לפרויקט. דבר זה התניע תהליך של בחינת תצורות ומשימות אפשריות לבראשית 2.

ב-9 בדצמבר 2020 הוכרז באירוע בבית הנשיא על השקת הפרויקט בראשית 2, בו מועד השיגור המתוכנן עומד על שנת 2025 וכי פרופיל המשימה יכלול שתי נחתות נפרדות אשר ינחתו באזורים שונים, יחד עם מקפת שתהיה במסלול סביב הירח כחמש שנים.

ב-11 ביולי 2021 הודיעה SpaceIL כי גויסו 70 מיליון דולר לטובת המשימה, כשהמטרה היא הנחתת הגשושית בצד הרחוק של הירח.

הגשושית תהיה קלה יותר וחסכונית יותר, וכן תכלול ציוד לניתוח תמונת מצלמה ככלי לנחיתה יותר בטוחה. רכיבי המיחשוב לניווט יסופקו על ידי חברת "רמון ספייס" וחיישני הניווט יסופקו ויתוכנתו על ידי חברת "לולב ספייס".

הנצחה
כוכב הלכת המינורי  נקרא על שם החללית.

קישורים חיצוניים

 
 
 
 פרויקט spaceIL באתר מכון דוידסון | מבוא לפרויקט | ניסוי בחיישני הנחיתה | כיצד נצלם על הירח?

ישראל חוזרת לירח: פרויקט בראשית 2 יוצא לדרך, באתר סוכנות החלל הישראלית

סיקור עיתונאי:
 
  - ריאיון עם יהונתן ויינטראוב
 
 
 
 
 
 
  היסטוריה ישראלית: החללית "בראשית" שוגרה בהצלחה והחלה במסעה לירח, בערוץ היוטיוב של כאן חדשות, 22 בפברואר 2019

הערות שוליים

מתוך טוויטר:

מתוך האתר הרשמי של SpaceIL:

מיזמי חלל פרטיים
רוברים
תוכנית החלל הישראלית
משימות לחקר הירח
גשושיות
משימות כושלות לחקר החלל
חלליות שעל שמן כוכב לכת מינורי