Een decennium geleden, terwijl nog steeds een Ph.D. student aan de Cornell University, Zac Manchester stelde zich voor om satellieten op chipschaal te bouwen die zouden kunnen samenwerken om de aarde te bestuderen of de ruimte te verkennen. Op 3 juni, terwijl NASA Ames Research Center de succesvolle inzet aankondigt van de grootste zwerm ChipSats in de geschiedenis, Manchester, nu een assistent-professor aan Stanford, ziet nu al de toekomst van deze technologie.

"Dit is als de pc-revolutie voor ruimte, " zei Manchester, die vorig jaar bij de faculteit Lucht- en Ruimtevaart kwam. "We hebben laten zien dat het mogelijk is voor zwermen goedkope, kleine satellieten om op een dag taken uit te voeren die nu door grotere, duurdere satellieten, waardoor het voor zowat iedereen betaalbaar wordt om instrumenten of experimenten in een baan om de aarde te brengen."

Het team van Manchester heeft op 18 maart 105 ChipSats in een lage baan om de aarde geplaatst en de volgende dag, detecteerden de signalen die ze elkaar stuurden, laten zien dat ze als groep kunnen communiceren, een voorwaarde om als zwerm te kunnen opereren. Sinds die tijd, de onderzoekers hebben met NASA samengewerkt om de eerste fase van de analyse van missiegegevens te voltooien.

Klein en goedkoop

Elke ChipSat is een printplaat die iets groter is dan een postzegel. Gebouwd voor minder dan $ 100 per stuk, elke ChipSat gebruikt zonnecellen om zijn essentiële systemen van stroom te voorzien:de radio, microcontroller en sensoren waarmee elk apparaat zijn peers kan lokaliseren en ermee kan communiceren. In de toekomst, ChipSats kunnen elektronica bevatten die is afgestemd op specifieke missies, zei Manchester. Bijvoorbeeld, ze kunnen worden gebruikt om weerpatronen te bestuderen, migraties van dieren of andere terrestrische verschijnselen. Ruimtevaarttoepassingen kunnen het in kaart brengen van de oppervlaktekenmerken of de interne samenstelling van asteroïden of manen die om andere planeten draaien, zijn.

"De grootste kostenpost van ruimteverkenning is de lancering, en we proberen de kleinste te creëren, lichtste satellietplatform dat nuttige taken kan uitvoeren, ' zei Manchester.

De ChipSats waren prototypes die waren ontworpen met als enig doel een paar dagen in een baan om de aarde te draaien voordat ze verbrandden bij het opnieuw binnenkomen in de atmosfeer. Maar de gegevens uit dit experiment - de grootste gelijktijdige inzet van de kleinste werkende satellieten ooit gebouwd - hielpen Manchesters doel om de volgende stap te zetten in de miniaturisering van satelliettechnologie te valideren.

Sinds de lancering van Spoetnik in 1957, naties - en later bedrijven - hebben geracet om satellieten in een baan om de aarde te brengen voor zowel militaire als civiele doeleinden. Echter, voor $ 10, 000 om een ​​pond lading de ruimte in te sturen, lanceringskosten hebben altijd een enorme toetredingsdrempel gevormd. Maar in 1999 vond er een doorbraak plaats toen onderzoekers van Stanford en de California Polytechnic State University de CubeSat definieerden en populair maakten:een licht, Container van 4 kubieke inch die een kleinschalige wetenschappelijke missie zou kunnen dragen. CubeSats sloot perfect aan bij NASA's doel om kleinere, goedkopere missies om meer onderzoekers een kans te geven om de kostenbarrière te doorbreken en experimenten de ruimte in te sturen.

Weg naar succes

In 2009, terwijl hij studeerde bij Cornell-professor Mason Peck, Manchester stelde zich voor hoe de elektronische essentie van een satelliet in een apparaat kon worden omgezet dat nog goedkoper en gemakkelijker te bouwen was dan een CubeSat. In 2011, hij financierde zijn project door het op Kickstarter.com te zetten, snel ongeveer $ 75 ophalen, 000 van 315 bijdragers, en wat hij aanvankelijk het KickSat-project noemde, was geboren. "Ik wil het voor iedereen gemakkelijk en betaalbaar genoeg maken om de ruimte te verkennen", zei Manchester destijds.

Sindsdien heeft hij deze visie nagestreefd door middel van onderzoeksstints aan Harvard en NASA Ames voordat hij naar Stanford kwam. Hij heeft teleurstellingen gehad. In 2014, Manchester's eerste KickSat-project werd de ruimte in gelanceerd met 100 ChipSats, maar een storing zorgde ervoor dat de experimentele satellieten opnieuw de atmosfeer binnengingen en verbrandden voordat ze konden worden ingezet.

Onverschrokken, Manchester en medewerkers bij Cornell, Carnegie Mellon en NASA Ames hebben de ChipSats opnieuw ontworpen voor de recente missie. Ze stopten 105 ChipSats in een CubeSat-moederschip genaamd KickSat-2, die op 17 november naar het internationale ruimtestation ISS werd gelanceerd. Maandenlang wachtte Manchester op groen licht van NASA om de ChipSats in Kick-Sat-2 in een lage baan om de aarde te plaatsen.

Dat moment kwam eindelijk, toen de inzetcommando's werden uitgezonden vanaf de 60-voets schotel achter de Stanford-campus. Er ging weer een angstige dag voorbij voordat Manchester hoorde dat de gevoelige schotelantenne de zwakke signalen van de ChipSats had gedetecteerd, wat betekende dat ze operationeel waren. Manchester werkte samen met medewerkers over de hele wereld om de ChipSats te volgen terwijl ze gegevens doorgaven tot ze op 21 maart weer in de atmosfeer kwamen en opbrandden.

Gesteund door dit succes, Manchester zei dat hij zal blijven werken aan een nabije toekomst waarin studenten, hobbyisten en burgerwetenschappers over de hele wereld kunnen net zo gemakkelijk hun eigen kleine satellietmissies bouwen en lanceren als ze nu met een drone zouden kunnen vliegen.