一家立方体卫星公司：让“鸽子”飞上太空

Chris Boshuizen(左)、Robbie Schingler(中)和Will Marshall，地球实验室的联合创始人，照片来源:DEANNE FITZMAURICE

餐厅的桌子上放着几大桶自制啤酒，角落里放着一套鼓和吉他。在某些方面，“地球实验室”是你印象中典型的硅谷初创公司。但是你不会期望在这里看到先进的太空卫星设备。“我们是非正式的。”联合创始人克里斯·博苏曾说。他戴着一顶宽松的圣诞帽，为办公室假日聚会做准备。

博苏伊森把乙烯基床单推到一边，进入了他所谓的“足够干净”的房间。他踩在一团用来消除静电的胶带上，静电会攻击卫星电子元件。另一盘磁带上禁止饮酒。一个架子放着公司的产品:没有足够大的空间望远镜来放面包。

太空中的“鸽子”

其中20多架被称为鸽子的望远镜已经在以足够好的成像速度绕地球运行，可以看到树梢、道路和建筑物。另外14艘将与太空探索技术公司的货运火箭一起进入太空。尽管较重的航天器能够以较高的分辨率监测地球，但它无法与地球实验室产品在同一地区的重复频率相匹配。如果该公司能够将150至200只“鸽子”送入轨道，它将能够每天更新整个地球的快照。延迟拍摄可以显示河流洪水、森林变化和城市道路建设随时间的变化。

变化是问题的本质，也是对研究人员和商业客户的主要吸引力。Boshuizen表示，到目前为止，该公司已经吸收了1.35亿美元的风险资本。

博斯威尔曾从架子上拿了一只“鸽子”。虽然它是为地球轨道飞行而设计的，但它像握手机一样握着。他不担心损坏，因为电子元件的价格与手机相似。许多“鸽子”停止在轨道上运行，或者坠入大气层并被烧毁。但是不要担心，因为更多的鸽子已经准备好飞翔了。

几十年来，工程师们一直努力不惜任何代价建造卫星，并花费数年时间完善它们。来自17个国家的1000多人参与了耗资80亿美元的詹姆斯·韦伯太空望远镜的建造，历时10年。2018年，一旦发射，韦伯望远镜将不再制造。在地球实验室，鸽子已经被大规模生产出来。2015年，该公司希望将其生产力稳定在每月25只鸽子。建造和发射每只“鸽子”的成本不到100万美元。

大规模生产使工程师们能够不断测试并更大胆地推出它们。在不到两年的时间里，地球实验室已经从第1代“鸽子”发展到第12代。然而，发射的“鸽子”总数(99只)与雇员人数(105只)的比例仍约为1: 1。“原因是我们一直在雇佣员工，但我们也在生产。”博斯威尔曾说过。

地球实验室的大部分成功都归功于他们决定将他们的雄心压缩到一个非常小的盒子里——叫做立方体卫星。这颗卫星长约10厘米，于2003年首次作为教学工具发射。最初，它被研究生用来获取一些空间信息。然而，在消费电子产品大规模投资的推动下，大多数卫星组件(无线电、计算机和太阳能电池板)的尺寸和成本都大幅下降，而其功能却在不断发展。

与此同时，立方体卫星的建造者已经找到了将它送入轨道的更便宜的新方法:塞入更大的卫星或者运载货船前往国际空间站。哈佛-史密森天体物理中心的乔纳森·麦克道尔说，2014年发射了132颗立方体卫星，包括93只“鸽子”。

麦克道尔说，立方体卫星吸引了航空和航天工业的注意力，改变了贸易和科学的形式。“你现在看到的不仅仅是学生项目，还有陆军和太空研究机构正在开发立方体卫星。”他说。

立方体卫星标准的共同创始人乔迪·佩格-苏亚里也表示同意。"这些小东西为大任务做好了准备。"他说。此外，一家新成立的公司正在引领挑战，并补充道:“地球实验室是立方体卫星世界的宠儿。”

这个计划刚刚实现。

几年前，小卫星还是神秘的，但美国宇航局的艾姆斯研究中心并不缺少它们。博苏伊森和另一位物理学家威尔·马歇尔回忆说，艾姆斯的一位高级工程师挥舞着*刚刚发布的智能手机，声称它在计算方面比普通卫星更强大。为什么不推出智能手机呢？“我们最终非常认真地考虑了这个问题。我们把智能手机放在真空中，它仍然可以工作。”实践证明，用来抵御宇宙真空和辐射环境的昂贵的“抗辐射部件”并不那么重要。

"也许你被一切都需要空间等级的概念所欺骗."博斯威尔曾说过。毕竟，他注意到宇航员只在空间站的薄保护下使用平板电脑。(然而，在深空，辐射更加强烈，这可能威胁到未来对其他行星的立方体卫星任务。)

2010年，博斯腾和马歇尔在艾姆斯组建了一个移动卫星小组。他们使用了宏达电的Nexus One智能手机，重置了安卓操作系统，并添加了备用电池和收音机，可以将图片传回地球。总费用约为3500美元。2013年，首批三颗移动电话卫星发射升空。其中两个没有配备太阳能电池，但是他们在电池耗尽前把照片送回地球。“我们把所有的鸡蛋放在一个篮子里，打赌我们可以推出我们的手机和工作。我们成功了。”博斯威尔曾说过。

甚至在卫星发射之前，博斯腾和马歇尔就开始和他们的第三个朋友罗比·辛格勒讨论这个想法的未来。辛格勒目前是美国宇航局总部的首席技术专家。事实上，这三个人已经认识很久了。2002年，他们在航天新一代峰会上相遇。"那天我以为他们是我的人。"博斯威尔曾说过。

2010年12月，他们注册了自己的公司，最初名为Cosmogia。他们讨论了许多可行的商业模式。最后，他们认为地球成像任务的风险可能更小，商业需求正在增加。“坦率地说，我们选择遥感任务的原因是我们有更大的成功机会。”辛格勒说。

即使团队没有资金，也不能支付给其他人，像本·霍华德这样的工程师仍然愿意加入。“他们对如何制作立方体卫星有很大的计划，我不认为他们疯了。”他说。

在正确的轨道上

2011年，他们定制了“彩虹大厦”(Rainbow Building)，这是马歇尔和辛格勒租的一栋六居室的房子，不断有志同道合的人入住。在每周沙龙中，有许多人物，如物理学家罗杰·彭罗斯和互联网活动家劳伦斯·莱斯格。霍华德说，这栋房子非常像一个“嬉皮士社区”，但他们中的大多数都是技术极客。

在设计“鸽子”时，他们发现业余爱好者使用的Questar望远镜非常适合他们选择的尺寸，所以团队开始订购所需的设备。他们还来到利克天文台，安装了一个接收天线并测试了它的无线电强度。“我们并不天真。我们出生在美国国家航空航天局，已经看到了所谓的设计卫星的正确方法。我们也意识到我们正在做一些不同的、有风险的事情。”

很快，他们组装了大部分固定组件，并希望发射卫星。2013年4月，利用这三个合作伙伴自己的积蓄，他们将自己的产品放在了轨道科学公司的安塔尔火箭上。

另一位早期雇员迈克尔·萨夫扬(Michael Safyan)说，自从第一代鸽子诞生以来，他已经六天没怎么睡觉了。当英国的450万个碟形无线电接收器捕捉到第一幅图像时，团队欣喜若狂。这张图片是太平洋西北海岸的一片森林。图像质量很好，他们能数出树的数量。"我们不确定是否能成功。"萨夫扬说，“事实证明我们走在正确的道路上。”

那时，这家初出茅庐的公司已经搬到了它在旧金山的办公室。更多的鸽子被送入轨道，它们发回的图片逐渐拼出了地球的全貌。波士顿大学的地理学家柯蒂斯·伍德库克说，许多科学家也想从地球实验室获得数据。

此外，其他成像公司正在开发无人驾驶飞行器，以高分辨率监控石油和天然气管道。但是博斯威尔曾说“鸽子”可以补充这些努力。"我把他们视为我的顾客，而不是竞争对手。"他说。(张张)

中国科学新闻(2015-04-21第三版国际版)

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