发射一颗自己的卫星,你准备好了吗?

原标题:发射一颗自己的卫星,你准备好了吗?

大数据文摘出品

编译:张卓骏、武帅

有没有想过,向头顶的星空发射一颗只属于自己的卫星?

人造卫星曾是财力殷实的国家政府和资金雄厚的企业机构的独家玩具。但随着对太空的探索越来越大众化,相关的复杂技术也越来越普及。

这点和无人机的发展很像,微型卫星从根本上改变了我们的认知:头顶星空,吾亦可往。

随着阿波罗11号登月的全部代码都能在GitHub中找到,不少程序员跃跃欲试想要制造一艘自己的飞船。

将自己的个人卫星送入轨道,这听上去像是科学小说里的内容,但是。一种名为CubeSats的人造卫星,正在将科幻变成现实。

先附上链接,CubeSats官网:

http://www.cubesat.org

袖珍卫星——CubeSats

“CubeSats”里的“Cube”指的是卫星的形状是立方体。最常见的CubeSat(也叫做1U人造卫星)是一个边长为10厘米(约等于4英尺)的立方体,如此之小,以至于单个CubeSat很容易被误认为是桌上的镇纸。

这些小型模块卫星可以很轻松地被塞到以前运载火箭浪费掉的空间中。而多个卫星也可组合使用,从而完成更加复杂的任务。

这些卫星袖珍的机体内有着传感器、通信接收器和信号发射器,以便于地面操作人员可以从太空研究我们生活的地球以及地球周围的太空。

几英尺大小的设备就将开赴太空

CubeSats主要应用于近地轨道(Low Earth Orbit,LEO)。这是距离地面200至800英里的空间,相对容易抵达,同时也是人类开展哈勃太空望远镜、国际空间站等太空探索计划的地方。CubeSats实际上也能去往更远的轨道。

美国国家航空航天局(National Aeronautics and Space Administration,NASA)打算将未来从地球上发射的火箭的大部分有效载荷(尤其是前往月球和火星)用于携带CubeSats。因为它们微小轻便,所以将CubeSat送入地球轨道的成本远低于传统通信或GPS卫星。

例如,亚利桑那州立大学的一个研究团队声称他们发明的"femtosats"体积更小的CubeSats)进入近地轨道仅需3,000美元。这种成本的降低使得研究人员、业余爱好者甚至小学组织都可以通过搭载火箭发射,或者直接从国际空间站部署,从而将简单的仪器设备放入近地轨道。

桑那州立大学发明的"femtosats"

相关链接👇

https://asunow.asu.edu/20160406-creativity-asu-suncube-femtosat-space-exploration-for-everyone

第一个CubeSat诞生于新世纪初,旨在帮助加州理工学院和斯坦福大学的研究生们设计、制造、测试和运营具有与苏联人造卫星“斯普特尼克”(Sputnik)类似功能的航天器。

从那以后,NASA、美国国家侦察局(National Reconnaissance Office, NRO)、甚至是波音集团都开展了各自的CubeSat项目。目前有超过130个CubeSat在太空轨道运作。此外,NASA此前为教育机构和科研任务提供的纳米卫星教育发射计划(Educational Launch of Nano satellite,ELaNa),现在也向美国的非盈利机构开放。

关于Sputnik的一篇文章链接:

https://history.nasa.gov/sputnik/

关于ELaNa计划的链接:

https://www.nasa.gov/mission_pages/smallsats/elana/index.html

很显然,人造卫星不再只局限于火箭科学家。

美国弗吉尼亚州阿灵顿市圣托马斯摩尔大教堂学校(St. Thomas More Cathedral School in Arlingto)学前班到八年级的学生们设计、制作并测试的一个部署在太空中的CubeSat。

技术有罪吗?背后的风险

美国国家科学院的报告强调了CubeSats在科学探索以及未来太空科学家和工程师的培训中的重要性。然而它也承认,在近地轨道过度部署CubeSats并非毫无风险。

作者最担心的莫过于太空残骸,也就是围绕着地球运行的“垃圾”碎片。如果它们与那些运行中的卫星(包括国际空间站)相撞,那后果将不堪设想。

目前还没有多少CubeSats,并且它们也被密切监测着。随着近地轨道向更多的业余卫星开放,这些卫星所带来的威胁也随着增加。正如作者所指出的那样,险兆事件也有可能会迫使行业出台“一套严苛的监管框架以至于在未来影响对CubeSats的处置”(注:险兆事件指的是发生在前兆事故之后而又没有演变为事故的事件,虽然有不安全的倾向但是却没有造成任何损失。来源:百度百科)。

关于Cubesat热潮所带来的潜在威胁的文章👇

https://www.newscientist.com/article/mg22329882-500-cubesat-craze-could-create-space-debris-catastrophe/

更宽泛地来说,作者所关注的是可能阻碍CubeSat技术被更多地使用的因素。其中包括地球太空无线电通讯的规定、国际武器贸易条例(美国为了控制与军事有关的货物和服务进出口而制定的一套法规体系)的影响以及外太空污染的潜在问题。

但是我们其他人呢?我们如何才能确认这些业余爱好者或其他人发射的不是“间谍”卫星,或者是否(有意或无意地)将污染技术带入近地轨道中呢?甚至于发射的低价CubeSat卫星网络是否会被黑客劫持而后用于非法用途呢?

尽管CubeSat研究人员很快回应说人们的担忧都是牵强附会的,但他们也承认现在是时候考虑更多人的意外和无意识所带来的可能后果了。在一个人人可以从货架上买到CubeSat的时代,我们怎么能相信我们头上的卫星是由那些知道自己在做什么的人以良好意图开发出来的呢?

正如美国国家科学院最新发布的一份报告所强调的那样,这些人造卫星对普及相关的科学技术上很有帮助。然而,随着个人人造卫星进入太空轨道的成本急剧下降,滥用的风险也随着增大。

因此,问题已不再是“我们可以吗?”,而是“我们应该吗?”。

试着想象一下,一旦太空中充斥着由非传统专业人士制造的设备时,会出现哪些不良后果;而这项技术又该如何负责任且有益地发展下去呢?

我们可以从一家非营利机构找到一些答案,该机构近50年来一直致力于制造和发射业余卫星。

言传身教的老手——AMSAT

业余无线电爱好者卫星公司(Radio Amateur Satellite Corporation, AMSAT)成立于1969年,旨在促进业务无线电爱好者参与太空探索和学术交流。AMSAT继承了1961年所成立的一个OSCAR项目,它曾在Sputnik卫星发射仅仅4年后就制造并发射了首颗非政府卫星。

AMSAT是由志愿者组成的,在当今CubeSat热潮的几十年之前就已经将“业余”卫星送入太空轨道。随着时间的推移,AMSAT的成员都慢慢地对相应的责任有了一定的见解。在组织内部,开放的理念根深蒂固,人造卫星的技术数据对所有成员都是公开的,在条件成熟的情况下也会向公众提供。负责AMSAT的第一个CubeSat—FOX 1-A项目的一位成员说道:“这就意味着想要偷偷摸摸地做一些事情是十分困难的......当每个人都能接触到到卫星的设计和部署时,将爆炸物或能量发射器私藏在业余卫星上基本上是不可能的。”

亚利桑那州立大学科学与技术系人类和社会方向博士Elizabeth Garbee和亚利桑那州立大学风险创新研究院主任Andrew Maynard

然而,他们在与非组织成员分享信息时十分谨慎,以防其他人开发出相应的劫持技术并控制他们的卫星。

我们可以在那些长期存在的业余组织中看到这种形式的“自我管理”,随着时间的推移,这种“自治”的方式会帮助其成员建立起责任感,并逐渐辐射到全社会。

如何长久的发展?

如果行业出现了并非生根于现有行业文化的新兴玩家,我们又该怎么办?

刚入行的业余爱好者和学生并不是那些长期存在的业余机构的成员,却也获取到了相关技术。但是,他们仍然会受到出资方、卫星发射提供方以及行业法规条款的限制。这些都限制了CubeSat开发人员的行为,告诉了他们哪些可以做,哪些不能做,但是并没有考虑到一些违规行为会带来的潜在后果。

不可否认的是,这些意想不到的后果会是什么,现在还远不清楚。想必CubeSat的开发者也会力争说这么小的卫星很难造成严重的物理伤害。然而,我们知道一些创新者会将该技术用在意想不到的地方上。以手机这种看似温和的设备为例——它既可以提供小额信贷和基于文本的社交网络,也可以变成简易爆炸装置。

这也就是为CubeSats产业注入社会责任文化的重要价值——不仅仅是为了确保最大限度地降低物理风险(同时培养良好行为),更要带动更多的社会群体参与到对科技所带来的不太明显的后果中的预测和管理中来。

这绝非易事。但AMSAT和其他技术发展领域的证据表明,负责任的业余社区必然会伴随着新技术的出现而出现。

以diy-bio社区为例,业余爱好者投身于先进的生物技术实验室。团队成员对重视实验安全和责任的郑重承诺是业余团体在研发和创新中勇于承担责任的最好表现。在开源软件和硬件社区中也可以看到类似的承诺,例如Linux基金会的成员。

diy-bio一个DIY生物学家社区,链接:

https://diybio.org

确保业余社区团队所诠释的责任货真价实是我们将要面对的挑战。除政府机关、科学团体外,还需要引入学生、兴趣爱好者以及任何可能受CubeSat技术影响的个体一同参与到更广泛的公共对话中来。

相关链接:

https://ponderwall.com/index.php/2019/07/08/personal-satellites-technology-cubesat/返回搜狐,查看更多

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