微小卫星可以做大科学
立方体卫星的先驱Bob Twiggs现在正在研究5厘米的立方体，可以在太空中进行大科学研究。
说到笔记本电脑和手机，越大越好。同样的逻辑也适用于卫星：卫星越大，设计和建造所需的时间就越多，进入轨道的成本就越高。
研究人员现在正在利用电子技术，使个人的小发明变得紧凑且价格合理，从而制造出重量和成本都比以前的卫星轻的卫星。这些口袋和背包大小的卫星正在改变天体生物学研究的方式。
用于通信、导航或研究的常规卫星可以像校车一样大，重量在100到500公斤之间。大学、公司和美国国家航空航天局现在正在建造重量小于1公斤（皮卫星）或高达10公斤（纳米卫星）的小型卫星。
这些小卫星可以被视为全尺寸卫星的微型版本。它们包含相同的组件——电池、轨道控制和定位系统、无线电通信系统和分析仪器——除了更小、更便宜，有时也不那么复杂。
NASAAmes研究中心的天体生物学家奥兰多·桑托斯说，这就是这项技术的美妙之处我们可以把这些东西做得很小，但仍然可以从中获得有意义的科学。”
魔方的崛起
二十年前，Bob Twiggs和他在斯坦福大学的学生开发了第一颗克朗代克冰淇淋棒大小的微微卫星。美国航空航天公司发射了这些微微卫星，作为证明建造相互通信的小卫星的可行性的任务的一部分。
Twiggsthen研究了立方体卫星，一个10厘米的立方体“我买了一个4英寸的无檐便帽婴儿箱，钉上一些太阳能电池，看看表面能装多少，”威格斯说我有足够的电压来满足我的需要，所以我决定那将是我的尺寸。”
加州理工州立大学的JordiPuig Suari建造了一种部署机制，称为多微微卫星轨道部署器，或P-POD，最多可容纳三个立方体卫星。其中一个通常是卫星总线，它是包含卫星定位和无线电设备的大脑，而其他立方体则进行科学实验。2004年，研究人员将第一批三颗立方体卫星送入轨道。
六年后，立方体卫星已经成为世界范围内小型卫星的标准。它们被用于从环境传感和基础生物学研究到测试新的航天系统的所有领域。
60多所大学和高中是加州理工大学立方体卫星项目的一部分。美国国家科学基金会和美国空军都有资助立方体卫星进行大气和太空行走研究的项目。洛克希德·马丁公司和波音公司等航空航天公司也制造和飞行了立方体卫星。
总部位于肯塔基州的NanoRacks LLC提供了一个平台，将立方体卫星实验作为货物从航天飞机上运送到国际空间站，为期30或60天，之后他们将立方体带回。
美国国家航空航天局新的立方体卫星发射计划的目标是从根本上为纳米卫星开辟飞行机会。该倡议还应使大学更容易竞争NASAlaunch运载火箭的发射准入。
Twiggs现在是肯塔基州莫尔黑德州立大学空间科学中心的教授，他说，目前可能有35到40颗小型卫星绕地球运行，其中大约四分之一可能仍在运行。
切割成本
纳米和微微卫星的最大优点是它们很便宜。大部分成本节约都是在发布阶段实现的。与传统卫星不同，它们不需要作为主要有效载荷的专用运载火箭桑托斯说，它们太小了，可以搭上别人的火箭。
美国国家航空航天局的纳米卫星任务每次耗资200万美元，而传统卫星需要数千万美元。
它们的可移植性还来自于使用现成的电子电路芯片，如微处理器、射频发射器和接收器。这些部件与智能手机、手持式全球定位系统和数码相机中的部件相同。
Twiggs说，事实上，电子产品的小型化一直是小型卫星技术的驱动力，使其价格合理现在的电子产品比过去的电子产品更节能；他说，这很有帮助十年或十五年前，我们无法以我们所能承受的价格找到这些组件。”
小型卫星不应该增加空间碎片的问题，因为它们相对容易脱轨。美国国家航空航天局即将进行的纳米卫星任务，即轨道应力下的生物体/有机物暴露（O/OREOS），将在任务结束时部署一个帆。
桑托斯说：“这增加了卫星的表面积，加快了卫星坠落地球的速度。”它太小了，一进入大气层就会燃烧殆尽。”
从教育的角度来看，低成本和相对快速的几个月周转时间使这些卫星变得非常宝贵。学生和年轻的工程师可以参与一个项目，从最初的论文设计到构建和测试，再到最终的启动。这为下一代科学家提供了开发、管理和任务培训方面的实践经验。
Astrobiologyin微型
对于美国国家航空航天局来说，低成本的纳米卫星是科学技术的理想平台，包括基础生物学和天体生物学研究。
华盛顿特区NASA总部空间操作首席技术人员Jason Crusan说：“天体生物学已经成熟，可以用于小型卫星。”进行大量实验最适合研究生物过程如果你能增加飞行频率，那么你就增加了你需要做的实验的数量，但你需要一种成本较低的解决方案，比如纳米卫星来做到这一点。”
此外，与天文学不同，天体生物学的实验有助于小型化。这是由于微流体技术的进步和光学检测仪器的小型化。例如，O/OREOS上的光谱仪有一块糖果的大小。
桑托斯说，人们对天体生物学和生命科学有着浓厚的兴趣，以了解近地轨道上方的行星际条件。这就是你可以研究生物和生命相关化合物如何受到地球保护大气层上方宇宙辐射和重力降低的影响的地方。”他说，这就是我们研究天体生物学重大问题的方法当我们进入太空时会发生什么“或者我们携带的微生物可能会污染科学实验”
迄今为止，美国国家航空航天局已将两颗纳米卫星发射到距离地表450至550公里的近地轨道。2006年12月推出的GeneSat研究了太空对细菌的影响，而2009年5月推出的PharmaSat则研究了抗真菌药物对太空酵母生长的影响。O/OREOS卫星将于今年晚些时候发射到650公里的轨道上，将研究更大范围的太空条件对微生物和重要生物化合物的影响。
在未来，纳米卫星可能使实验到达近地轨道之外。它们可以进入月球轨道，也可以进入地球和金星之间的太阳轨道，甚至有一天会登陆月球。拥有更多智能和内置推力机制的立方体卫星特使甚至可能被派往太阳系及其他地区进行探索。
“这些纳米探测器绕着其他行星运行或降落在地球表面，可以寻找生命存在的信号，相互交流，并与地球上的控制者交流他们的发现。
Twiggsis现在正与罗马大学的研究人员一起研究袖珍5厘米立方体。因为这些是常规立方体卫星数量的八分之一，Twiggs希望它们的成本能低得多。该团队计划在2011年春季之前用俄罗斯弹道导弹发射八个装在发射器内的袖珍立方体。
纳米卫星和皮卫星不会取代它们更大的探测器，因为有些实验无法小型化，或者需要更多的功率，因此需要更多的太阳能电池板和天线面积。
威格斯说：“每个人都不会开一辆小小的车，有大卡车可以载东西。”相反，小型卫星应该开辟一种新的研究和教育方式，证明好东西可以小包装出现。