Huvudbild: Cubesats släpps från International Space Station. Kredit: ESA / NASA-A. Gerst

Smartphones har inte bara förändrat världen, de byter också utrymme. Under de senaste decennierna har vi tittat på som tillverkare har tävlat tufft mot ingenjörer av snabbare, slankare och högre kvalitetskomponenter för användning i de senaste telefonerna. Men det visar sig att mobildelarmen också är användbara för satellitbranschen.

Sedan de föreslogs för första gången 1999 har en gemenskap blivit uppvuxen kring tanken på att bygga satelliter som är betydligt mindre och billigare att starta, delvis byggda av nya kommoditerade komponenter. Tanken är att dessa "cubesats" kan skickas upp till rymden, eventuellt dussintals åt gången, piggybacking på andra rymduppdrag som sekundär nyttolast.

Den 12 juni 2013 sprängde en Atlas-raket från Vandenbergs flygvapenbas i Kalifornien med flera satelliter. Den största var en sju ton militärkommunikationssatellit - och den minsta var ett par kubesater som vägde mindre än 2 kg varje, som kallades AeroCube 5a och 5b.

En "kameratelefon i rymden"

AeroCubes 'primära uppdrag lanserades av Aerospace Corporation, vilket var att testa en ny kommunikationsteknik, men efter deras lansering hittade Dee W Pack från Aerospace Corporation en ny användning. Han använde sina inbyggda kameror för att bevisa att cubesats kan vara lika kapabla att ta bilder av jorden som fullstor satelliter.

“Tanken kom överens om att de små kamerorna vi hade på några av våra AeroCubes - våra rymdsubesatser - skulle kunna användas på natten,” Pack säger. Efter att ha blivit inspirerad av den fantastiska nattfotograferingen av en kollega vid National Oceanic and Atmospheric Administration och tänkte på den imponerande fotograferingen som astronaut Donald Pettit hade lyckats från den internationella rymdstationen, ville han se hur cubesats uppmättes.

Bilden till vänster togs av en astronaut ombord på den internationella rymdstationen; de två till höger togs av AeroCube cubesats

På en teknisk nivå är de inbyggda kamerorna nog inte ens så höga som kameran i telefonen: “De är megapixelkameror, men de är inte upp till dagens standarder eftersom de byggdes för några år sedan, och de är utrustade med mycket billiga linser”, Pack förklarar. “Tricket är i peka på satelliten så att du kan utsätta den lilla kameran i ungefär 0,2 eller 0,3 sekunder och få en något längre exponering så att din bild inte stryker”.

Men den här begränsade möjligheten betyder inte att kubesatskamerorna inte kan vara användbara, även i jämförelse med fotografering från de mycket dyrare VIIRS, en fullstor infraröd kamera ombord på en fullstorad satellit. Faktum är att för vissa applikationer är kameran på AeroCubes ännu bättre: det är inte bara fullfärg men satelliterna ligger i en lägre bana, de kan ta bilder av marken med en upplösning på cirka 100 meter för varje pixel, i stället för 740m av VIIRS. Det betyder att du kan se enskilda gator - vilket är exakt vad du behöver om du vill övervaka, säga urban tillväxt eller ljusförorening.

Uppdaterad bild

En annan intressant applikation som för närvarande arbetar med är "GPS-ockultation". Tanken är att en kubesat kan användas för att ta emot GPS-signaler som har rest genom jordens atmosfär och att mäta hur signalerna har brutits kan det göra det möjligt för forskare att göra ännu mer exakta väderprognoser.

Kanske är den tydligaste fördelen med att använda cubesats dock något som normala satelliter inte billigt kan replikera: "uppdateringshastighet". Geostationära satelliter, som upprätthåller en fast position i förhållande till jorden, kan bara bana över ekvatorn, vilket inte är användbart för flygfotografering eller andra typer av observationer. Satelliter som fotograferar jorden måste vara i mindre vanliga banor, vilket innebär att de inte alltid kommer att ligga över samma platser - varför varför Google Maps bara uppdaterar bilderna om några år. Men det här är bara ett problem om du bara har en enorm, dyr kamera.

Deras lilla storlek betyder att tiotals cubesats kan lanseras på ett enda rymduppdrag. Kredit: NASA

(Bild: © Nasa)

Eftersom cubesats är billigare och lättare att göra, är de lättare att starta en massa - så du kan tänkligen ha många satelliter med många kameror, ta fler bilder och surrar över våra huvuden mer regelbundet.

“Om du kan lägga ett stort antal sensorer i omlopp börjar du få [...] nära realtidsuppdateringar av vad som händer på en given punkt på planeten, och det här har mycket intressanta jordvetenskapliga applikationer när det gäller att kunna övervaka förändring [som] efterdyningarna av svåra väderhändelser,” säger Chris Baker, som driver NASAs Small Spacecraft Technology-program. Han pekar också på en spännande framtid där CubeSats kan bli ett effektivt varningssystem.

“Det kräver viss grad av autonomi, men säg om rymdfarkosten kan upptäcka starten av den skogsbranden, den kan varna tillgångar på marken eller potentiellt varna en större [satellit] i omloppsbrott [säger]: "Hej det finns något intressant här , sväng din kamera i den här riktningen och ta en bild med högre upplösning så vi kan berätta vad som händer ".”

Mindre kostnad, mindre risk

Vad som är mest spännande är dock den andra orderns följd av billigare lanseringar: snabbare innovation.

“Rymdindustrin har fram till nyligen varit extremt riskavvikande,” säger Rafael Jorda-Siquier, VD för Open Cosmos, en Oxford-baserad rymdstart, som syftar till att ge rymdlanseringar för så lite som 500 000 £ (cirka 650 000 USD eller 900 000 USD). Han säger att traditionell rymdteknik har fastnat i vad han kallar a “ond cykel”.

“Ju dyrare tekniken är desto mer vill du testa på marken så att du ser till att den fungerar,“ han säger. “Du hamnar med en massiv satellit, [det är] väldigt dyrt, alltför manipulerat och i många fall använder gammal teknik. I rymden innebär det vanligtvis att de flyger föråldrad teknik och de flyger mikrochips från 1980-talet.“

Cubesats kan dock kortsluta denna cykel och möjliggöra att rymdtekniken uppgraderas snabbare, eftersom de är billigare att bygga och det finns mindre pengar i fara om de inte fungerar eller går fel.

En konceptbild av NASAs Orion-kapsel. Teknologi testad i kubesats kan så småningom användas för att hjälpa astronauterna till Mars

“Det faktum att några av dessa rymdfarkoster deorbiteras ganska snabbt ses av en del i branschen som en tillgång, eftersom de redan har nästa generation som väntar på lanseringen,” noterar NASAs Chris Baker. Och den bästa delen? Teknik som behärskar cubesats kan i slutändan hjälpa till med att ta oss till Mars.

“Skalan av vad som är möjligt på en liten satellit är faktiskt inte för långt från vad skalan som krävs på ett bemannat fordon,” säger Baker, som tänker på NASAs nya Orion rymdkapsel för människor, som för närvarande är under utveckling.

“Medan det är en stor rymdskepp, är huvuddelen av rymden avsedd för människorna. Ett kommunikationssystem som sitter på en kubesat skulle till exempel sitta på Orion-besättningsmotorerna. Så det finns potential för den teknik som testas på små rymdfarkoster för att ge tidiga och frekventare möjligheter att testa uppdragsförbättrande möjligheter för mänsklig utforskning.”

Så kanske när människor äntligen går runt för att gå till Mars, kan de vara på väg tack vare ett litet tryck från några ganska små satelliter.

James O'Malley tweets som @Psythor.

Techradar s Nästa Up-serien kommer till dig i anslutning till ära