緊急通訊衛(wèi)星CubeSat通過3D打印，90分鐘內(nèi)完成部署

導(dǎo)讀：全球95%的人口可通過有線或移動網(wǎng)絡(luò)接入寬帶互聯(lián)網(wǎng)。然而，在某些地方和情況下，保持聯(lián)系仍然非常困難。在緊急情況下，比如地震或沖突期間，必須能夠迅速做出反應(yīng)?？煽康碾娦啪W(wǎng)絡(luò)不易受到中斷和基礎(chǔ)設(shè)施損壞的影響，因此，這種網(wǎng)絡(luò)即時的災(zāi)區(qū)通信保障能力至關(guān)重要。那么，3D打印技術(shù)是否已經(jīng)在該領(lǐng)域得到應(yīng)用？

△3D打印小型衛(wèi)星，是一種應(yīng)對緊急情況下的新型低成本解決方案

2023年11月17日，南極熊獲悉，加泰羅尼亞電信技術(shù)中心 (CTTC)、盧森堡大學(xué)和加泰羅尼亞奧伯塔大學(xué) (UOC) 的研究人員采用了CubeSat技術(shù)，并將其與3D打印相結(jié)合，設(shè)計了一顆納米衛(wèi)星。該納米衛(wèi)星可以通過氣球?qū)⑵渑e至高空，以在僅90分鐘內(nèi)實現(xiàn)與受災(zāi)地區(qū)的寬帶連接。

△快速打印的立方體衛(wèi)星在大約90分鐘內(nèi)完成制造，被提議作為為災(zāi)區(qū)提供連通性的一種手段

加泰羅尼亞奧伯塔大學(xué)教授Carlos Monzo Sánchez表示：“我們的項目提供了一個解決方案，意味著可以迅速建立在緊急情況下提供幫助的通信網(wǎng)絡(luò)。它使用的設(shè)備能夠快速提供通信服務(wù)，否則是不可能的。這是專門為緊急服務(wù)而設(shè)計的，以便他們能夠在復(fù)雜的情況下更安全、更協(xié)調(diào)地工作。”

△該電子組件由Arduino Nano驅(qū)動，使用小型太陽能電池板充電的電池供電

該概念的核心是針對納米衛(wèi)星、低成本、高度小型化的CubeSat標準。這些衛(wèi)星已廣泛用于太空實驗。然而，在該團隊的方法中，這一理念變得更加現(xiàn)實：他們利用3D打印技術(shù)，僅需短短的90分鐘就能構(gòu)建出CubeSats。這些CubeSats通過氣球升空，懸浮在災(zāi)區(qū)上空，通過LoRa技術(shù)與地面進行低功率遠程無線通信。

CTTC研究員兼論文的第一作者Raúl Parada表示：“我們的解決方案能夠?qū)崿F(xiàn)長距離通信，為大量用戶提供可隨時隨地重復(fù)使用的可擴展系統(tǒng)?！?他指出，選擇CubeSat作為通信工具的原因在于其快速部署和運行速度。CubeSat可以獨立于當(dāng)前通信系統(tǒng)運行，而在災(zāi)難期間，常規(guī)通信系統(tǒng)可能會受損，它能夠?qū)崿F(xiàn)遠程通信。

△該團隊的研究成果已以公開發(fā)表在國外《航空航天》雜志上，題目為“基于LoRa的低成本納米衛(wèi)星，用于復(fù)雜場景中的新興通信網(wǎng)絡(luò)”

該團隊的原型基于Semtech SX1278 LoRa收發(fā)器，它可簡單地連接到天線，類似于一根金屬尺。1U CubeSat完全由3D打印制成，并配備傳感器套件，包括Bosch Sensortec BME280 環(huán)境傳感器、TDK InvenSense MPU-9250慣性測量單元 (IMU)、Hanwei MQ-135空氣質(zhì)量傳感器和Roithner LaserTechnik GUVA-S12SD紫外線傳感器。這些傳感器全部連接到 Arduino Nano微控制器。未來，他們計劃添加GPS接收器，以便更輕松地回收衛(wèi)星。

Monzo總結(jié)道：“我們的解決方案旨在快速應(yīng)對復(fù)雜場景，因此我們更關(guān)注其便捷部署，而非將其作為一般電信解決方案，因為在通常情況下，其它基礎(chǔ)設(shè)施更適合。接下來，我們計劃開發(fā)可整合進此類基礎(chǔ)設(shè)施的服務(wù)，以最小化部署時間，并確保其在各種情況下均可適用。”