廉價的芯片尺寸衛(wèi)星圍繞地球運行

十年前，雖然還是博士。扎克曼徹斯特康奈爾大學的學生想象建造可能共同研究地球或探索太空的芯片級衛(wèi)星。6月3日，由于美國宇航局艾姆斯研究中心宣布成功部署史上最大的ChipSats，曼徹斯特現(xiàn)在是斯坦福大學的助理教授，已經(jīng)在設(shè)想這項技術(shù)的未來。

“這就像空間的PC革命一樣，”去年加入航空航天學院的曼徹斯特說。“我們已經(jīng)證明，成群的廉價小型衛(wèi)星有可能在某一天完成由更大，更昂貴的衛(wèi)星完成的任務(wù)，這使得任何人都可以負擔得起儀器或?qū)嶒炦M入軌道。”

曼徹斯特的團隊于3月18日將105個ChipSat部署到低地球軌道，并在第二天檢測到他們相互發(fā)送的信號，證明了他們作為一個群體進行通信的能力，這是作為一個群體運作的先決條件。從那時起，研究人員一直在與NASA合作完成任務(wù)數(shù)據(jù)分析的第一階段。

小而便宜

每個ChipSat都是比郵票略大的電路板。每個ChipSat的價格低于100美元，每個芯片使用太陽能電池為其基本系統(tǒng)供電：無線電，微控制器和傳感器，使每個設(shè)備能夠定位并與同行進行通信。曼徹斯特表示，未來ChipSats可能包含針對特定任務(wù)量身定制的電子設(shè)備。例如，它們可用于研究天氣模式，動物遷徙或其他陸地現(xiàn)象。航天應(yīng)用可能包括繪制環(huán)繞其他行星的小行星或衛(wèi)星的表面特征或內(nèi)部組成。

“太空探索的最大成本是發(fā)射，我們正在努力創(chuàng)造能夠執(zhí)行有用任務(wù)的最小，最輕的衛(wèi)星平臺，”曼徹斯特說。

ChipSats是原型，專門用于繞地球軌道運行幾天，然后再重新進入大氣層。但是，從這次實驗中收集的數(shù)據(jù) - 有史以來最小的工作衛(wèi)星同時部署 - 有助于驗證曼徹斯特在衛(wèi)星技術(shù)小型化方面邁出下一步的目標。

自從Sputnik于1957年發(fā)射以來，國家和后來的公司已經(jīng)競相將衛(wèi)星送入軌道用于軍事和民用目的。然而，以10,000美元將一磅有效載荷送入太空，發(fā)射成本一直是進入的巨大障礙。但是在1999年，當斯坦福大學和加州理工大學的研究人員定義和推廣CubeSat時，取得了突破：一個輕型，4立方英寸的容器，可以進行小規(guī)模的科學任務(wù)。CubeSats完全符合NASA的目標，即開發(fā)更小，更便宜的任務(wù)，讓更多的研究人員有機會擊敗成本障礙并將實驗發(fā)送到太空。

成功之路

2009年，在與康奈爾大學教授Mason Peck一起學習的過程中，曼徹斯特設(shè)想如何將衛(wèi)星的電子本質(zhì)設(shè)計成比CubeSat更便宜，更容易構(gòu)建的設(shè)備。在2011年，他通過將項目放在Kickstarter.com上為他的項目進行了眾籌，迅速從315名貢獻者那里籌集了大約75,000美元，他最初稱之為KickSat項目的出生。“我希望讓任何人都能輕松而實惠地探索太空”曼徹斯特當時就這么說。

自從他在來到斯坦福大學之前通過哈佛大學和美國宇航局艾姆斯的研究工作追求這一愿景。他很失望。2014年，曼徹斯特的第一個KickSat項目被發(fā)射到載有100個ChipSats的太空中，但是一個小故障導(dǎo)致實驗衛(wèi)星重新進入大氣層并在部署之前燃燒起來。

無所畏懼，曼徹斯特以及康奈爾大學，卡內(nèi)基梅隆大學和美國宇航局艾姆斯的合作者為最近的任務(wù)重新設(shè)計了ChipSats。他們將105個ChipSats裝入一個名為KickSat-2的CubeSat母艦，該母艦于11月17日發(fā)射到國際空間站。幾個月來，曼徹斯特等待美國宇航局的綠燈將Kick-Sat-2內(nèi)的ChipSats部署到低地球軌道。

當斯坦福大學校園后面的60英尺長的碟子發(fā)出部署命令時，那一刻終于來了。另一個焦慮的日子過去之前，曼徹斯特得知敏感碟形天線已經(jīng)檢測到來自ChipSats的微弱信號，這意味著它們正在運行。曼徹斯特與世界各地的合作者一起跟蹤ChipSats，因為他們傳輸數(shù)據(jù)直到重新進入大氣并在3月21日燃燒起來。

受到這一成功的鼓舞，曼徹斯特表示他將繼續(xù)努力，在不久的將來，世界各地的學生，業(yè)余愛好者和公民科學家可以像現(xiàn)在駕駛無人機一樣輕松地建造和發(fā)射他們自己的微型衛(wèi)星任務(wù)。