Firefly是一顆長寬各10厘米、高30厘米的人造衛(wèi)星，大部分由本科生完成。這顆衛(wèi)星正在傳回陸地γ射線反射的信息——γ射線反射是一股由閃電引發(fā)并射向太空的高能脈沖。Firefly于去年11月發(fā)射升空，是第一顆用于研究γ射線反射的衛(wèi)星。美國國家科學基金會(NSF)地球空間科學部門

　　今年2月，兩個30厘米長的地球觀測立方體衛(wèi)星從國際空間站發(fā)射升空。

　　Firefly屬于立方體衛(wèi)星，這種微型衛(wèi)星的零件造價便宜，無發(fā)射成本，因此在科研領域蓬勃發(fā)展。自2003年以來，總計有130顆立方體衛(wèi)星發(fā)射升空;而去年一年就有63顆布置完畢，相當于全部數(shù)量的一半。專家認為，立方體衛(wèi)星至少已經開始為科研作出貢獻。哈佛-史密森天體物理研究中心航天歷史學家Jonathan McDowell說：“10年之后，這些小衛(wèi)星將為科研作出巨大貢獻，絕非僅僅是露一下臉而已。”

　　立方體衛(wèi)星的用途多樣，從探測可能導致地震的電磁信號，到監(jiān)控在宇宙中生產細菌蛋白的過程。而一項名為INSPIRE的任務更是計劃將兩顆立方體衛(wèi)星投送到地球軌道之外，該任務最早將在今年年底之前發(fā)射。這兩顆衛(wèi)星將跋涉150萬公里，這相當于地球到太陽距離的1%;并在到達指定位置之后，繪制太陽風攜帶的帶電粒子圖。

　　立方體衛(wèi)星于1999年首次面世時原本用于教育領域。它體形小、制作簡單，即便是本科生也能制作出來。此外，它還具有標準化的體積，方便火箭容納。斯坦福大學航空工程師Robert Twiggs和加州州立理工大學衛(wèi)星部一道設計了一款邊長10厘米的小盒子。這個體積恰好足夠裝下通信單元、太陽電池板、一塊電池和一些附屬物，以上物品總重大約只有1000克。

　　此后，立方體衛(wèi)星勢不可擋。2010年，美國宇航局(NASA)啟動了立方體衛(wèi)星發(fā)射倡議，每年為12顆或者更多通過申請的研究項目免費運送立方體衛(wèi)星升空。到目前為止，這一倡議已經惠及了超過100個研究項目，其中有24顆衛(wèi)星成功抵達預定軌道，其余的衛(wèi)星則在排隊等待升空。

　　另外，大約有12家專門提供標準化配件的商家如雨后春筍般出現(xiàn)。以加州舊金山市Pumpkin公司舉例，一塊底盤大約為7500美元，一塊太陽電池板在2500美元左右。Twiggs說，一顆立方體衛(wèi)星全套下來不會超過10萬美元，如果有不需要支付報酬的學生幫忙，則費用會更低。

　　低廉的制作成本促使NSF于2007年啟動了一項旨在鼓勵立方體衛(wèi)星使用的項目，NSF希望借此來更多更快地獲得數(shù)據(jù)，因為它比動輒數(shù)百萬美元的衛(wèi)星項目要劃算得多。Jorgensen負責管理NSF的立方體衛(wèi)星項目，他對項目取得的成績感到驚奇。“最開始純粹是出于好奇，因為我們所需要的是太空天氣數(shù)據(jù)，而立方體衛(wèi)星體積太小不適合這項任務。”該項目目前已經花費1000萬美元，包括Firefly項目在內，每個小項目的花費大約在90萬美元。

　　RAX-2衛(wèi)星是NSF的“拳頭產品”，它與Firefly一樣，由3顆立方體衛(wèi)星組成。RAX-2于2011年發(fā)射，并在接下來的18個月里測量由太陽風暴導致的電離層擾動數(shù)據(jù)。根據(jù)設計，強大的陸基雷達發(fā)射器發(fā)出的信號透過電離層傳送到太空中，RAX-2則對散射而出的信號予以測量。

　　相比其他立方體衛(wèi)星項目而言，總價550萬美元的INSPIRE項目較為昂貴，但它將在距太陽更近的距離監(jiān)控太陽的影響。隨著兩顆衛(wèi)星緩慢地分離，它們能繪制不同規(guī)模的太陽風波動。噴氣推進實驗室的Andrew Klesh是INSPIRE項目的主要研究者，他說：“這將是人類首次監(jiān)控到規(guī)模小于10公里的太陽風波動。但是，該項目最重要的意義在于，它證明了立方體衛(wèi)星可以在地球軌道外生存，并完成定位和通信的工作。”

　　相關領域的先行者正在推動為立方體衛(wèi)星進一步“瘦身”。2009年，Twiggs將一顆立方體衛(wèi)星改造成邊長為5厘米的“便攜式魔盒”，首批新型的立方體衛(wèi)星于2013年11月發(fā)射升空。一個示范項目的零件成本只有數(shù)百美元，其中包括一塊價值14美元的雙向無線電芯片。Twiggs說：“從沃爾瑪超市選購材料組裝衛(wèi)星，這個主意真棒。”到目前為止，受零部件和發(fā)射機會所限，新型立方體衛(wèi)星還沒有大規(guī)模的商業(yè)應用。

　　一些人喜歡體形更小的產品。4月18日，SpaceX的一艘火箭將一顆名為KickSat的價值3萬美元的立方體衛(wèi)星運送到國際空間站。KickSat將于兩周之后被投送到太空中，屆時將有104顆郵票大小的“蕊片衛(wèi)星”投入工作。這些“芯片衛(wèi)星”配備有無線電發(fā)射器，任何人都可以通過拍賣競價的方式購買，起價300美元一顆。

　　目前，無論是“芯片式”還是“便攜式”衛(wèi)星都只能提供定位和短信服務。但是，華盛頓市NASA先進探測系統(tǒng)部門負責人Jason Crusan預測，新型號的衛(wèi)星將很快帶來回報。層層密布的立方體衛(wèi)星能提供全方位、無死角的目標視野，或將之用于一次性任務。

　　物理學家、英國布里斯托大學訪問學者Michael Johnson認為，可以利用立方體衛(wèi)星研究土星光環(huán)。KickSat任務的合伙創(chuàng)始人兼公司創(chuàng)建者Johnson說：“你既可以選擇將造價10億美元的衛(wèi)星安置在足夠安全的距離進行研究，也可以在土星光環(huán)中選擇一塊較大的隕石，讓價值1萬美元的廉價飛行器著陸。”

　　Johnson說，設計中的“芯片式衛(wèi)星”非常輕薄，因此不會因為反復進出大氣層而燒壞。這將使得研究者能夠繪制地球高層大氣中的風力圖，或者在火星表面建設一組加速器網絡。

　　雖然Jorgensen還沒有認可“芯片式衛(wèi)星”的光明前景，但她對此持樂觀態(tài)度。“很難想象‘芯片式衛(wèi)星’能夠勝任工作，但在立方體衛(wèi)星出現(xiàn)之前人們也是這樣說的。”(段歆涔)