Un decennio fa, mentre ancora un dottorato di ricerca. studente alla Cornell University, Zac Manchester ha immaginato di costruire satelliti in scala di chip che potrebbero lavorare insieme per studiare la Terra o esplorare lo spazio. Il 3 giugno mentre l'Ames Research Center della NASA annuncia il dispiegamento di successo del più grande sciame di ChipSat della storia, Manchester, ora assistente professore a Stanford, sta già immaginando il futuro di questa tecnologia.

"Questa è come la rivoluzione del PC per lo spazio, " ha detto Manchester, che si è iscritto alla facoltà di aeronautica e astronautica lo scorso anno. "Abbiamo dimostrato che è possibile per sciami economici, minuscoli satelliti per svolgere un giorno compiti ora svolti da grandi, satelliti più costosi, rendendo accessibile a quasi chiunque mettere in orbita strumenti o esperimenti."

Il team di Manchester ha schierato 105 ChipSat nell'orbita terrestre bassa il 18 marzo e, il giorno successivo, hanno rilevato i segnali che si inviavano l'un l'altro, dimostrando la loro capacità di comunicare in gruppo, un prerequisito per operare come uno sciame. Da quel tempo, i ricercatori hanno lavorato con la NASA per completare la prima fase dell'analisi dei dati della missione.

Piccolo ed economico

Ogni ChipSat è un circuito stampato leggermente più grande di un francobollo. Costruito per meno di $ 100 ciascuno, ogni ChipSat utilizza celle solari per alimentare i suoi sistemi essenziali:la radio, microcontrollore e sensori che consentono a ciascun dispositivo di individuare e comunicare con i suoi pari. Nel futuro, ChipSat potrebbe contenere elettronica su misura per missioni specifiche, ha detto Manchester. Ad esempio, potrebbero essere usati per studiare i modelli meteorologici, migrazioni animali o altri fenomeni terrestri. Le applicazioni spaziali potrebbero includere la mappatura delle caratteristiche della superficie o della composizione interna di asteroidi o lune in orbita attorno ad altri pianeti.

"Il costo maggiore dell'esplorazione spaziale è il lancio, e stiamo cercando di creare il più piccolo, piattaforma satellitare più leggera in grado di svolgere compiti utili, "Ha detto Manchester.

I ChipSat erano prototipi progettati per il solo scopo di orbitare intorno alla Terra per alcuni giorni prima di bruciarsi al rientro nell'atmosfera. Ma i dati raccolti da questo esperimento, il più grande dispiegamento simultaneo dei più piccoli satelliti funzionanti mai costruiti, hanno contribuito a convalidare l'obiettivo di Manchester di compiere il passo successivo nella miniaturizzazione della tecnologia satellitare.

Da quando Sputnik è stato lanciato nel 1957, le nazioni, e le società successive, si sono affrettate a mettere in orbita i satelliti per scopi sia militari che civili. Però, a $ 10, 000 per mettere una libbra di carico utile nello spazio, i costi di lancio hanno sempre rappresentato un'enorme barriera all'ingresso. Ma nel 1999 si è verificata una svolta quando i ricercatori di Stanford e della California Polytechnic State University hanno definito e reso popolare il CubeSat:una luce, Contenitore da 4 pollici cubici che potrebbe trasportare una missione scientifica su piccola scala. CubeSats si è allineato perfettamente con l'obiettivo della NASA di sviluppare piccoli, missioni meno costose per dare a più ricercatori la possibilità di superare la barriera dei costi e inviare esperimenti nello spazio.

Percorso verso il successo

Nel 2009, mentre studiava con il professor Cornell Mason Peck, Manchester ha immaginato come progettare l'essenza elettronica di un satellite in un dispositivo ancora più economico e più facile da costruire di un CubeSat. Nel 2011, ha finanziato il suo progetto mettendolo su Kickstarter.com, raccogliendo rapidamente circa $75, 000 da 315 contributori, e nacque quello che inizialmente chiamò il progetto KickSat. "Voglio rendere abbastanza facile e conveniente per chiunque esplorare lo spazio" è il modo in cui Manchester si è espressa all'epoca.

Da quando ha perseguito questa visione attraverso periodi di ricerca ad Harvard e alla NASA Ames prima di venire a Stanford. Ha avuto delusioni. Nel 2014, Il primo progetto KickSat di Manchester è stato lanciato nello spazio trasportando 100 ChipSat, ma un problema tecnico ha fatto sì che i satelliti sperimentali rientrassero nell'atmosfera e bruciassero prima che potessero essere schierati.

imperterrito, Manchester e collaboratori di Cornell, Carnegie Mellon e NASA Ames hanno ridisegnato i ChipSat per la recente missione. Hanno impacchettato 105 ChipSat in una nave madre CubeSat chiamata KickSat-2, che è stato lanciato sulla Stazione Spaziale Internazionale il 17 novembre. Per mesi Manchester ha aspettato il via libera della NASA per dispiegare i ChipSat all'interno di Kick-Sat-2 nell'orbita terrestre bassa.

Quel momento finalmente è arrivato, quando i comandi di schieramento sono stati trasmessi dall'antenna da 60 piedi dietro il campus di Stanford. Passò un altro giorno di ansia prima che Manchester apprendesse che la sensibile antenna parabolica aveva rilevato i deboli segnali dei ChipSat, il che significava che erano operativi. Manchester ha lavorato con collaboratori di tutto il mondo per tracciare i ChipSat mentre trasmettevano i dati fino a quando non rientravano nell'atmosfera e bruciavano il 21 marzo.

Forte di questo successo, Manchester ha detto che continuerà a lavorare verso un prossimo futuro in cui gli studenti, hobbisti e scienziati cittadini di tutto il mondo possono costruire e lanciare le proprie minuscole missioni satellitari con la stessa facilità con cui potrebbero pilotare un drone.