小卫星如何从根本上重塑太空探索

今年年初，NASA的一群科学家为他们应该选择哪些机器人任务来探索我们的太阳系而苦恼不已。来自美国各地的研究人员提出了20多个耐人寻味的想法，如从小行星上呼啸而过，潜入月球上的熔岩管，以及在金星大气层中盘旋。

最终，NASA选择了其中四个发现级任务进行进一步研究。几个月后，航天局将从四项任务中挑选两项全额资助，每项任务的成本上限为4.5亿美元，并将在本十年晚些时候发射。对于失败的想法，未来几年可能会有更多的机会-但在新的机会出现之前，科学家们只能计划、等待和希望。

这或多或少就是NASA几十年来做行星科学的方式。科学家们想出了各种各样的好主意来回答关于我们太阳系的问题；然后，NASA宣布了一个机会，对这些有限的空位展开了疯狂的进食狂潮。最终，一两个任务被挑选出来并开始飞行。从最初的想法到将数据带回地球，整个过程通常需要几十年的时间。

这一过程取得了惊人的成功。在过去的半个世纪里，NASA探索了太阳系中的大多数大型天体，从一端的太阳和水星，到冥王星和另一端的太阳顶层。没有其他国家或航天局能与NASA的行星科学成就相提并论。然而，正如丰富的发现级任务提案告诉我们的那样，关于太阳系，我们可以了解的东西太多了。

现在，两项新兴技术可能会推动美国国家航空航天局(NASA)和世界其他地区进入一个更快、更低成本的探索时代。而不是花十年或更长的时间来计划和开发一个任务，然后花费数亿美元(到数十亿美元！)。如果能花上几千万美元，也许我们可以在几年内完成一次飞行任务。这将导致更多的探索，并使进入太阳系的途径民主化。

近年来，新一代公司正在为小卫星开发新的火箭，每次发射的成本约为1000万美元。火箭实验室已经宣布了其小型电子火箭的登月计划。维珍轨道公司已经与一群波兰大学合作，用它的LauncherOne运载火箭向火星发射了多达三次任务。

与此同时，卫星的各个部件，从推进到电池再到仪器，都在小型化。它不太像手机，今天的手机比几十年前充满房间的机器具有更强的计算能力。但小型卫星也在遵循同样的基本趋势线。

此外，微小卫星的潜力不再是理论上的。两年前，美国国家航空航天局(NASA)建造的一对立方体卫星(名为Marco-A和Marco-B)与洞察任务一起发射升空。在太空中，小卫星部署了自己的太阳能电池板，稳定了自己，朝着太阳旋转，然后前往火星。

西雅图科技公司第一模式(First Mode)的应用行星科学家伊丽莎白·弗兰克(Elizabeth Frank)表示：我们正处于这样一个时代，人们可以更快地完成任务，这确实是一个有趣的机会。这并不需要花费几十年的时间。它创造了更多的机会。这是行星科学中非常激动人心的时刻。

美国国家航空航天局(NASA)的马可(Marco)航天器有几个目标，喷气推进实验室的工程师安迪·克莱什(Andy Klesh)说，他是此次任务的技术负责人。立方体卫星以前从未飞出过近地轨道。因此，在为期六个月的火星之旅中，马科斯夫妇证明了小卫星可以在深空中茁壮成长，控制它们的态度，并在到达目的地后，使用高增益天线以每秒8千比特的速度将数据传输回家。

但公文包大小的马可卫星不仅仅是一个技术演示。随着2018年火星洞察力着陆器的发射，美国国家航空航天局(NASA)在航天器即将进入火星大气层并降落在这颗红色星球的关键时期面临通信中断。

为了缩小通信差距，NASA斥资1850万美元建造了两颗Marco 6U立方体卫星，并用它们在着陆过程中传递回洞察力的数据。Klesh告诉Ars，如果洞察力未能着陆，马科斯夫妇就会充当黑匣子数据记录器。

“马科斯”号的成功改变了人们对小卫星和行星科学的看法。任务结束几个月后，欧洲航天局宣布将向一个双星小行星系统发射两颗立方体卫星。欧洲工程师特别提到了马科斯号决定派遣立方体卫星执行小行星任务的成功。

星际小卫星任务的概念也激发了人们对新兴太空产业的兴趣。总部位于加州的发射公司特殊项目总监威尔·波梅兰茨(Will Pmerantz)表示，维珍轨道公司的那次任务引起了我们的注意。我们受到了它的启发，我们想知道我们还能做些什么。

波美兰茨说，马可任务结束后，该公司开始接到研究团体的电话，内容是关于维珍的小型火箭LauncherOne，这枚火箭从747飞机上落下，然后点燃发动机。运载火箭一人能将多少公斤送入月球轨道？公司能不能增加一个充满活力的第三阶段？前往金星、小行星和火星执行任务的想法蜂拥而至。

波兰科学家相信，他们可以建造一艘质量在50公斤或更小的航天器(每个马可号航天器的重量为13.5公斤)，可以拍摄火星及其卫星火卫一的高质量图像。这样的宇宙飞船还可能研究火星大气层，甚至在火星表面下发现液态水的储藏库。获得低成本发射是这一想法的关键推动因素。

波美兰茨指出，如果没有这种新的行星探索模式，像波兰这样的国家可能只能作为火星任务的几个次要合作伙伴之一参与。现在它可以得到全额积分了。波美兰茨说，即使只有这样一个温和的任务，它也能真正让波兰声名鹊起。