, ou en français ( en hébreu, signifiant Au commencement et premier mot de la Bible), est une petite sonde spatiale développée par une équipe d'ingénieurs et techniciens israéliens réunis au sein de la société israélienne SpaceIL créée pour tenter de remporter le . Ce prix de , visant à stimuler les initiatives privées en matière d'exploration spatiale, devait récompenser les équipes parvenant à envoyer un robot se poser sur la Lune, parcourir au moins et transmettre des vidéos, images et autres données vers la Terre. Aucun candidat n'ayant atteint l'objectif à la date fixée par le concours, celui-ci est annulé. Mais l'équipe israélienne décide de poursuivre son projet.
est un petit atterrisseur dont la masse atteint et qui emporte une charge utile comprenant des caméras et un magnétomètre. Le , l'engin spatial est placé sur une orbite terrestre elliptique par une fusée . Il réussit à s'insérer en orbite lunaire le . Au cours des jours suivants, modifie son orbite pour abaisser son périgée puis, le , entame la descente vers le sol lunaire en utilisant sa propulsion pour réduire sa vitesse. La sonde spatiale rencontre des problèmes avec sa propulsion dont le fonctionnement est interrompu avant de reprendre alors que l'altitude est déjà trop basse. L'équipe au sol perd le contact avec alors que l'engin se trouve à une centaine de mètres de la surface de la Lune et que sa vitesse est encore de plusieurs centaines de km/h. La sonde, insuffisamment ralentie, s'écrase sur le sol lunaire.
est la première sonde spatiale envoyée au-delà de l'orbite terrestre sans bénéficier du support d'une agence spatiale et avec un budget réduit tout en visant un objectif ambitieux : seules trois agences spatiales ont réussi jusque-là à poser un engin spatial sur la surface de la Lune. La réussite de ce projet, réalisé avec des moyens limités (environ d'euros), aurait constitué un événement important dans le domaine de l'exploration spatiale.
Contexte
Le concours , créé en 2007 à l'initiative de la société Google, prévoyait de verser de dollars américains à la première équipe capable d'envoyer avant une date donnée (initialement 2015 puis ) un robot sur la surface de la Lune à condition que celui-ci parcoure sur le sol lunaire au moins et qu'il transmette des vidéos et des images à haute résolution. Cet objectif très ambitieux n'a jusqu'à présent été réussi que par les agences spatiales de trois pays dans le monde (États-Unis, Union soviétique et Chine). Ce concours, créé sur le modèle du , avait pour objectif de stimuler le développement de l'activité spatiale en encourageant les solutions permettant d'abaisser les coûts de l'exploration du système solaire par des robots..
Le projet israélien , débute en 2011 alors que sont en compétition. Yariv Bash, cofondateur d'une société fabriquant des drones, et deux de ses amis décident de se lancer dans l'aventure. Une société sans but lucratif, SpaceIL, est créée pour mener à bien le développement de la sonde spatiale. Celle-ci parvient progressivement à collecter environ d'euros auprès de donateurs individuels mais également de partenaires institutionnels. Le principal donateur est le millionnaire israélien . La construction proprement dite de l'engin spatial débute en 2013. La société , national dans le domaine aérospatial, est chargé de la réalisation de la sonde spatiale. Aucune équipe n'ayant atteint les objectifs en , Google annonce officiellement que le concours s'est achevé sans vainqueur. Toutefois cinq équipes, dont SpaceIL, décident de poursuivre leurs travaux malgré la disparition de la récompense financière. SpaceIL est la première équipe à lancer son atterrisseur vers la Lune..
Objectif de la mission
Le site d'atterrissage retenu est situé dans la mer de la Sérénité dans l'hémisphère nord de la Lune. Des anomalies magnétiques ont été identifiées dans cette région par la sonde soviétique , ce qui en fait donc un objectif pertinent pour le magnétomètre, seul instrument scientifique embarqué. Pour remplir les objectifs fixés par le concours , devait redécoller brièvement du sol lunaire en utilisant ses moteurs. Compte tenu du risque associé à cette manœuvre, les responsables du projet ont préféré renoncer à cette manœuvre puisque désormais aucun enjeu n'y était plus attaché. La sonde doit se poser au début de la journée lunaire (durée quatorze jours terrestres). La durée de vie de l'engin à la surface est limitée à quelques jours terrestres car il n'est pas conçu pour résister à la forte amplitude thermique du sol lunaire ( lorsque le Soleil est au zénith et jusqu'à durant la longue nuit qui suit). En particulier, la caméra ne peut pas fonctionner à une température supérieure à lorsqu'elle est utilisée.
Architecture de la mission
Pour pouvoir développer un atterrisseur lunaire avec un budget très réduit, les ingénieurs israéliens ont du faire des choix d'architecture contribuant à accroître le risque pour certaines d'entre elles : la masse de l'engin spatial est réduite au minimum. Le carburant représente les trois quarts de la masse. La charge utile (instruments) est pratiquement symbolique et la durée de vie au sol est limitée à quelques jours ; pour descendre vers le sol lunaire, les sondes spatiales disposent normalement d'un moteur-fusée dont la poussée est modulable : cette caractéristique permet de compenser la réduction de la masse liée à la consommation des ergols et de corriger la vitesse de la descente. La poussée du moteur choisi pour propulser n'est pas modulable afin de limiter son coût : pour parvenir au résultat souhaité, le moteur est donc fréquemment éteint et rallumé durant la descente, ce qui rend plus complexe cette phase de vol critique ; une sonde spatiale dépend pour son fonctionnement de très nombreux composants. Pour que la panne d'un composant n'entraîne pas la perte de la mission, ce type d'engin spatial dispose habituellement d'une redondance permettant de faire face à une défaillance de ses composants critiques. Mais ce dispositif coûteux n'a pas pu être retenu pour ; la fusée place la sonde spatiale sur une orbite elliptique dont l'apogée et le périgée sont progressivement relevés. L'injection de la sonde spatiale sur une trajectoire directe vers la Lune aurait entraîné un important surcoût.
Caractéristiques techniques de la sonde spatiale vignette|Maquette de . vignette|Modèle de la sonde Beresheet L'atterrisseur a une masse totale de dont d'ergols. L'engin spatial a un diamètre de deux mètres et une hauteur de . Les changements d'orbite et l'atterrissage sont pris en charge par un moteur-fusée unique , de fabrication anglaise, brûlant un mélange de MMH et de peroxyde d'azote et d'une poussée de (impulsion spécifique ). Ce moteur d'une masse de équipe habituellement des satellites et des sondes spatiales. Les ergols liquides sont mis sous pression par de l'hélium... Huit petits moteurs-fusées sont chargés de contrôler l'orientation de la sonde spatiale en utilisant pour déterminer son orientation différents capteurs tels que des centrales à inertie Pour la phase d'atterrissage, la sonde spatiale dispose d'un lidar qui mesure la distance qui la sépare du sol. Pour limiter le coût de l'atterrisseur, aucune redondance n'est prévue pour pallier une éventuelle défaillance d'un des composants. Le train d'atterrissage, déployé peu avant l'atterrissage, comprend quatre pieds. Chacun comprend deux mécanismes permettant d'amortir la vitesse résiduelle au moment de l'atterrissage : une structure en nid d'abeilles conçue pour s'écraser et des lames formant ressort fixées sur des contrefiches télescopiques....
Charge utile
La sonde spatiale emporte trois instruments. : le seul instrument scientifique est un magnétomètre développé par l'Institut Weizmann qui doit être utilisé pour mesurer le champ magnétique de la Lune ; la sonde spatiale dispose de six caméras de achetées « sur étagère » (de série) mais conçues pour résister à un environnement hostile (température). Cinq de ces caméras sont disposées de manière à permettre de réaliser un panoramique. L'objectif dispose d'un champ de vue de à peu près équivalent à ce que l’œil humain peut percevoir. Le capteur dispose de huit mégapixels ; enfin le dernier instrument est un rétroréflecteur laser fourni par la NASA qui sera utilisé pour mesurer la distance Terre-Lune à l'aide d'un laser terrestre. Cette fourniture fait partie d'un accord signé par SpaceIL avec l'agence spatiale américaine qui prévoit la mise à disposition par SpaceIL des données recueillies par le magnétomètre ainsi que l'utilisation par SpaceIL du réseau d'antennes de la pour communiquer avec la sonde spatiale..
La sonde spatiale emporte également une archive numérique de l' contenant de pages numérisées, assemblage d'illustrations et de textes (dont Wikipédia en anglais) donnant un aperçu de notre civilisation. Le support ressemble à disque de la taille d'un DVD, conçu pour être encore lisible dans des milliards d'années, il est en fait constitué d’un empilement de de nickel chacun d’une épaisseur de ..
Segment terrestre
Le déroulement de la mission est suivi et piloté depuis la salle de contrôle de située dans les locaux de la société à Yehud en Israël. Pour surveiller l'état de la sonde spatiale, transmettre des commandes et recevoir les données collectées par les instruments embarqués, le projet mobilise plusieurs antennes paraboliques (Santiago, Kiruna…) dans la première partie du vol puis, lorsque la sonde spatiale se trouve à proximité de la Lune ou à sa surface, le réseau de la .
Déroulement de la mission Lancement
est lancé le à par un lanceur qui décolle depuis le complexe de de la base de Cap Canaveral.. La sonde spatiale constitue une des deux charges utiles secondaires avec le satellite S5 du .. La charge utile principale de la fusée est le satellite de télécommunications indonésien . est largué par la fusée après le décollage. Il est placé sur une orbite elliptique dont l'apogée se situe à et le périgée à avec une inclinaison orbitale de 27,6°.
Transit et insertion en orbite autour de la Lune
La phase de transit jusqu'à la Lune dure , soit beaucoup plus que la plupart des missions à destination de la Lune, car pour minimiser le volume de carburant, n'emprunte pas une route directe vers la Lune mais utilise sa propulsion à six reprises.
Le alors que l'engin spatial passe au périgée de son orbite autour de la Terre, le moteur est allumé et l'orbite est portée à . Le , l'ordinateur embarqué est victime d'une panne qui diffère la première manœuvre de changement d'orbite. Les et , deux autres mises à feu portent celle-ci à . Le une nouvelle manœuvre, durant laquelle le moteur fonctionne durant une minute, hisse l'apogée jusqu'à au-delà de l'orbite lunaire ().. La manœuvre d'insertion en orbite lunaire a lieu le à avec un écart de seulement par rapport au déroulement prévisionnel défini avant le lancement. Pour réaliser cette manœuvre, qui se déroule durant le survol de la face cachée de la Lune, la sonde spatiale utilise durant son propulseur principal réduisant sa vitesse par rapport à la Lune d'environ . La sonde spatiale circule désormais sur une orbite lunaire de qu'elle parcourt en environ ..
Échec de l'alunissage
Le , une nouvelle manœuvre réduit l'aposélène de . Deux nouvelles corrections orbitales effectuées les 8 et placent sur une orbite lunaire de avec une périodicité de . Un jour plus tard, la sonde spatiale utilise à nouveau sa propulsion pour réduire son orbite autour de la Lune à .