Zac Manchester tiene un ChipSat, un dispositivo que cuesta menos de $ 100 que está diseñado para funcionar junto con un enjambre de dispositivos similares para realizar tareas que actualmente requieren grandes, satélites costosos. Crédito:L.A. Cicero
Una década atrás, mientras todavía era un Ph.D. estudiante de la Universidad de Cornell, Zac Manchester imaginó la construcción de satélites a escala de chip que podrían trabajar juntos para estudiar la Tierra o explorar el espacio. El 3 de junio mientras el Centro de Investigación Ames de la NASA anuncia el despliegue exitoso del enjambre más grande de ChipSats en la historia, Manchester, ahora profesor asistente en Stanford, ya está visualizando el futuro de esta tecnología.
"Esto es como la revolución de la PC para el espacio, "dijo Manchester, que se unió a la facultad de aeronáutica y astronáutica el año pasado. "Hemos demostrado que es posible encontrar enjambres de pequeños satélites para llevar a cabo algún día tareas que ahora realizan satélites más costosos, lo que hace que sea asequible para casi cualquier persona poner en órbita instrumentos o experimentos ".
El equipo de Manchester desplegó 105 ChipSats en órbita terrestre baja el 18 de marzo y, el día siguiente, detectaron las señales que se enviaron unos a otros, demostrar su capacidad para comunicarse como grupo, un requisito previo para operar como un enjambre. Desde ese tiempo, los investigadores han estado trabajando con la NASA para completar la primera fase del análisis de datos de la misión.
Pequeño y barato
Cada ChipSat es una placa de circuito un poco más grande que un sello postal. Construido por menos de $ 100 cada uno, cada ChipSat utiliza células solares para alimentar sus sistemas esenciales:la radio, microcontrolador y sensores que permiten que cada dispositivo se ubique y se comunique con sus pares. En el futuro, ChipSats podría contener dispositivos electrónicos adaptados a misiones específicas, Manchester dijo. Por ejemplo, podrían usarse para estudiar patrones climáticos, migraciones de animales u otros fenómenos terrestres. Las aplicaciones espaciales pueden incluir el mapeo de las características de la superficie o la composición interna de asteroides o lunas que orbitan otros planetas.
"El mayor costo de la exploración espacial es el lanzamiento, y estamos tratando de crear el más pequeño la plataforma de satélite más ligera capaz de realizar tareas útiles, ", Dijo Manchester.
Los ChipSats eran prototipos diseñados con el único propósito de orbitar la Tierra durante unos días antes de quemarse al volver a entrar en la atmósfera. Pero los datos obtenidos de este experimento, el mayor despliegue simultáneo de los satélites de trabajo más pequeños jamás construido, ayudaron a validar el objetivo de Manchester de dar el siguiente paso en la miniaturización de la tecnología satelital.
Ejemplos del tipo de satélites del tamaño de un sello postal que entraron en órbita. Crédito:L.A. Cicero
Desde que se lanzó Sputnik en 1957, naciones —y más tarde compañías— se han apresurado a poner satélites en órbita tanto con fines militares como civiles. Sin embargo, a $ 10, 000 para poner una libra de carga útil en el espacio, Los costos de lanzamiento siempre han representado una enorme barrera de entrada. Pero en 1999 se produjo un gran avance cuando investigadores de Stanford y la Universidad Estatal Politécnica de California definieron y popularizaron el CubeSat:una luz, Recipiente de 4 pulgadas cúbicas que podría llevar una misión científica a pequeña escala. CubeSats se alineó perfectamente con el objetivo de la NASA de desarrollar misiones menos costosas para brindar a más investigadores la oportunidad de superar la barrera de los costos y enviar experimentos al espacio.
Camino al éxito
En 2009, mientras estudiaba con el profesor de Cornell Mason Peck, Manchester imaginó cómo diseñar la esencia electrónica de un satélite en un dispositivo incluso más barato y más fácil de construir que un CubeSat. En 2011, financió su proyecto en forma colectiva al publicarlo en Kickstarter.com, recaudando rápidamente alrededor de $ 75, 000 de 315 contribuyentes, y nació lo que inicialmente llamó el proyecto KickSat. "Quiero que sea lo suficientemente fácil y asequible para que cualquiera pueda explorar el espacio", así lo expresó Manchester en ese momento.
Desde entonces, ha perseguido esta visión a través de períodos de investigación en Harvard y NASA Ames antes de venir a Stanford. Ha tenido decepciones. En 2014, El primer proyecto KickSat de Manchester se lanzó al espacio con 100 ChipSats, pero una falla hizo que los satélites experimentales volvieran a entrar en la atmósfera y se quemaron antes de que pudieran ser desplegados.
Impávido, Manchester y colaboradores de Cornell, Carnegie Mellon y NASA Ames rediseñaron los ChipSats para la reciente misión. Empacaron 105 ChipSats en una nave nodriza CubeSat llamada KickSat-2, que fue lanzado a la Estación Espacial Internacional el 17 de noviembre. Durante meses, Manchester esperó la luz verde de la NASA para desplegar los ChipSats dentro de Kick-Sat-2 en órbita terrestre baja.
Ese momento finalmente llegó cuando los comandos de despliegue se transmitieron desde el plato de 60 pies detrás del campus de Stanford. Pasó otro día ansioso antes de que Manchester se enterara de que la sensible antena parabólica había detectado las débiles señales de los ChipSats. lo que significaba que estaban operativos. Manchester trabajó con colaboradores de todo el mundo para rastrear los ChipSats a medida que transmitían datos hasta que volvían a entrar en la atmósfera y se quemaban el 21 de marzo.
Animado por este éxito, Manchester dijo que continuará trabajando hacia un futuro cercano en el que los estudiantes, los aficionados y los científicos ciudadanos de todo el mundo pueden construir y lanzar sus propias misiones satelitales diminutas con la misma facilidad con que lo harían ahora con un dron.
