廉价的芯片尺寸卫星围绕地球运行

十年前，虽然还是博士。扎克曼彻斯特康奈尔大学的学生想象建造可能共同研究地球或探索太空的芯片级卫星。6月3日，由于美国宇航局艾姆斯研究中心宣布成功部署史上最大的ChipSats，曼彻斯特现在是斯坦福大学的助理教授，已经在设想这项技术的未来。

“这就像空间的PC革命一样，”去年加入航空航天学院的曼彻斯特说。“我们已经证明，成群的廉价小型卫星有可能在某一天完成由更大，更昂贵的卫星完成的任务，这使得任何人都可以负担得起仪器或实验进入轨道。”

曼彻斯特的团队于3月18日将105个ChipSat部署到低地球轨道，并在第二天检测到他们相互发送的信号，证明了他们作为一个群体进行通信的能力，这是作为一个群体运作的先决条件。从那时起，研究人员一直在与NASA合作完成任务数据分析的第一阶段。

小而便宜

每个ChipSat都是比邮票略大的电路板。每个ChipSat的价格低于100美元，每个芯片使用太阳能电池为其基本系统供电：无线电，微控制器和传感器，使每个设备能够定位并与同行进行通信。曼彻斯特表示，未来ChipSats可能包含针对特定任务量身定制的电子设备。例如，它们可用于研究天气模式，动物迁徙或其他陆地现象。航天应用可能包括绘制环绕其他行星的小行星或卫星的表面特征或内部组成。

“太空探索的最大成本是发射，我们正在努力创造能够执行有用任务的最小，最轻的卫星平台，”曼彻斯特说。

ChipSats是原型，专门用于绕地球轨道运行几天，然后再重新进入大气层。但是，从这次实验中收集的数据 - 有史以来最小的工作卫星同时部署 - 有助于验证曼彻斯特在卫星技术小型化方面迈出下一步的目标。

自从Sputnik于1957年发射以来，国家和后来的公司已经竞相将卫星送入轨道用于军事和民用目的。然而，以10,000美元将一磅有效载荷送入太空，发射成本一直是进入的巨大障碍。但是在1999年，当斯坦福大学和加州理工大学的研究人员定义和推广CubeSat时，取得了突破：一个轻型，4立方英寸的容器，可以进行小规模的科学任务。CubeSats完全符合NASA的目标，即开发更小，更便宜的任务，让更多的研究人员有机会击败成本障碍并将实验发送到太空。

成功之路

2009年，在与康奈尔大学教授Mason Peck一起学习的过程中，曼彻斯特设想如何将卫星的电子本质设计成比CubeSat更便宜，更容易构建的设备。在2011年，他通过将项目放在Kickstarter.com上为他的项目进行了众筹，迅速从315名贡献者那里筹集了大约75,000美元，他最初称之为KickSat项目的出生。“我希望让任何人都能轻松而实惠地探索太空”曼彻斯特当时就这么说。

自从他在来到斯坦福大学之前通过哈佛大学和美国宇航局艾姆斯的研究工作追求这一愿景。他很失望。2014年，曼彻斯特的第一个KickSat项目被发射到载有100个ChipSats的太空中，但是一个小故障导致实验卫星重新进入大气层并在部署之前燃烧起来。

无所畏惧，曼彻斯特以及康奈尔大学，卡内基梅隆大学和美国宇航局艾姆斯的合作者为最近的任务重新设计了ChipSats。他们将105个ChipSats装入一个名为KickSat-2的CubeSat母舰，该母舰于11月17日发射到国际空间站。几个月来，曼彻斯特等待美国宇航局的绿灯将Kick-Sat-2内的ChipSats部署到低地球轨道。

当斯坦福大学校园后面的60英尺长的碟子发出部署命令时，那一刻终于来了。另一个焦虑的日子过去之前，曼彻斯特得知敏感碟形天线已经检测到来自ChipSats的微弱信号，这意味着它们正在运行。曼彻斯特与世界各地的合作者一起跟踪ChipSats，因为他们传输数据直到重新进入大气并在3月21日燃烧起来。

受到这一成功的鼓舞，曼彻斯特表示他将继续努力，在不久的将来，世界各地的学生，业余爱好者和公民科学家可以像现在驾驶无人机一样轻松地建造和发射他们自己的微型卫星任务。