芯耀
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这些就是立方体卫星。它们即将奔赴太空，我手里的这些是原型机。但它们有一个共同点：都由树莓派或微控制器驱动。
已有树莓派被送入太空，比如马克·罗伯（Mark Rober）的SatGus卫星、GASPACS卫星，以及空间站上的Astro Pi。本周又将有一颗树莓派卫星升空，这也是我今天发布这篇文章的原因。我稍后会讲到它，不过我想先花点时间谈谈两件让我着迷的事情：树莓派，以及将它们送入太空！
在这篇文章中，我将介绍：
什么是立方体卫星
谁制造并发射立方体卫星
如何打造自己的立方体卫星
然后，作为额外福利，在今天的视频中，我采访了两位帮助学生将SilverSat卫星送入太空（就在本周末！）的人士，以及一位我从他那里学到很多关于如何从自家后院追踪卫星（包括立方体卫星）知识的YouTube博主！
本文其余部分包含上述视频的轻度编辑版文字记录。
让我们开始吧。
什么是立方体卫星？
什么是立方体卫星？嗯，名字里就说明了——它是一种立方体形状的卫星！
不过它们不一定要是立方体，这些最小的卫星是“1U”规格，尺寸为10×10×10厘米。你也可以找到2U的立方体卫星，比如更高的Build a CubeSat卫星，它有20厘米高。（好吧，严格来说，目前的原型机是1.5U规格。）
马克·罗伯的SatGus卫星，这颗能拍摄太空自拍的卫星，体积惊人，达到了12U！他们需要所有这些额外空间来放置一部手机、一个部署手机的机构、一个拍摄自拍的摄像头、一个控制手机的树莓派，以及所有系统的冗余备份。他们已经拍摄了数千张自拍，SatGus在这方面胜过了我。我最好的树莓派可能能达到3.4吉赫兹的频率，但SatGus上的树莓派正以近每小时17,000英里（即每秒7,570米）的速度在太空中飞驰。
不过我们还是回到立方体卫星的话题上。有了标准，就意味着你可以在已有成果的基础上进行些难度大的开发，比如太空级铝制框架，或者复杂的EPS（电力子系统）或电源板。
然后你可以添加定制部件，比如用树莓派进行实验、带有天线和无线电的通信板、摄像头、传感器等等！
这些立方体卫星装有普通的螺丝固定天线，但考虑到它们的部署方式，你只有10×10×10厘米的空间——你不能让天线从顶部伸出来。所以它们使用了像柔性胶带天线这样的酷炫技术，一旦你的立方体卫星部署完成，这些天线就会弹出来。
立方体卫星还有哪些酷炫之处？
那么，价格怎么样呢？在过去，建造一颗卫星需要大约1000万美元，而将其发射到太空则需要6000多万美元。
如今，你可以用几千美元的零部件打造一颗太空就绪的立方体卫星。然后你可以通过拼车发射的方式将其送入太空……嗯，费用是8.5万美元。这确实是一大笔钱，但跟6000万美元比起来，就不算多了。
所以，我们大多数人不会亲自将这些卫星送入太空，除非你能拿到资助。但这并不意味着它们对我们没有用。
谁制造立方体卫星？
和许多项目一样，我喜欢这些项目带来的挑战，以及它们打破我一些固有观念的方式，比如使用树莓派。
如果你正在制造一个重量不超过2千克、最大连续功耗为1.8瓦、需要远程操作（哪怕只是一个月）的设备，你马上就会改变对如何制造东西的看法。
如果我想偷懒，我会把Home Assistant（家庭助理软件）装到一台迷你电脑上，用来监控一些传感器——但那台迷你电脑的功耗对于立方体卫星来说太高了（更不用说它所占用的内部空间了）。
在立方体卫星上，每一毫米、每一毫安都必须精打细算。
所以，对我来说，立方体卫星就像是现代电子技术的瑞士手表。你能在一个卫星里装下多少传感器？在一个带有小天线的微型无线电设备上，你能获得多大的吞吐量？你能从微小的太阳能电池板中获取足够的电力来维持主飞行计算机的运行吗？在没有空气的情况下，你如何控制温度？你如何设计它，以便在完全断电后能恢复运行？
每一步都充满挑战；而这甚至是在我们发射之前！我认为最能说明这一点的人是曼努埃尔（Manuel），以及他的Build a CubeSat项目。他正在研发这款立方体卫星：
他今年进行了气象气球发射，并在YouTube上记录了整个过程。
https://www.youtube.com/@buildacubesat
他的首次发射遇到了许多小问题。但也带来了宝贵的学习经验，特别是在冗余设计和如何顺利将卫星从发射架上分离方面。
而且你不仅要处理硬件问题，还要处理软件问题。而且从根本上说，这些软件必须能够远程访问。不仅是远程，而且是无线的，这意味着地球上范围内的任何人都可以访问它。
那么，你如何保证它的安全呢？Ethos Labs的蒂姆（Tim）也在处理这个问题，他的T.E.M.P.E.S.T.立方体卫星就是如此：
这个东西实际上是为了不安全而设计的。它有故意设置的漏洞，他利用这些漏洞来教人们如何让自己的立方体卫星更加安全。
你有复杂的硬件，在有限的空间内运行，电力和通信能力都有限，而你却想尽可能多地塞入功能。
你明白我的意思了吧？这类问题对于我每天喜欢测试和把玩的微控制器和低功耗单板计算机（SBC）来说简直是完美匹配。
只不过，我不再担心会消耗10瓦的电力，这些家伙考虑的是只有一瓦甚至更低的电力预算！
这些问题很难解决。并不是每个人都有耐心去完成一个像Build a CubeSat这样完全定制的项目，所以也有一些小公司在制造套件，帮助你在压力稍小的情况下学习所有这些知识。
比如，你需要哪些硬件才能打造一个完全自给自足的立方体卫星？以及如何让它获得在SpaceX火箭上飞行的认证？
你自己的立方体卫星
好吧，我将快速介绍两款专为STEM课堂教学设计的产品，一款是入门级的，另一款是基于今年夏天刚刚飞行的立方体卫星设计的。
第一款是MySat套件，你可以从乌克兰的MySat公司购买。它配有一块由ESP32驱动的电路板，带有摄像头、光线传感器、LED灯、陀螺仪、加速度计、气压计、时钟以及其他几块电路板。这些都是现成的组件，你可以买到替换品，或者与其他硬件（如树莓派）一起使用。
它的组装方式无法承受火箭发射的冲击，因为它也不是为此而设计的。它的目的是向你展示它是如何构建的，以及你如何与之通信等等。
我花了大约一个小时来组装它，组装完成后，我尝试用我的Mac电脑刷入飞行控制固件……但我在Arduino IDE上遇到了一些问题，这是我的问题，而不是MySat的问题。我会耐心等待，以后再尝试让它运行起来。
MySat的价格从130美元起（基础套件，你需要自己3D打印框架），到300美元（全套套件，包括可展开的太阳能板）。
在高端市场，有RASCube，罗宾逊太空公司（Robinson Space）的21岁创始人爱德华·罗宾逊（Edward Robinson）在网上看到我发布关于立方体卫星的内容后，给我寄来了这个产品。
RASCube来自澳大利亚，爱德华的使命是通过动手实践来向学生传授太空知识。
我上周刚刚组装了这个LS版本的立方体卫星；它是他们V2设计的缩小版，V2设计今年早些时候搭乘猎鹰9号火箭进入了太空。
和MySat一样，你需要用EPS板来驱动，用一块计算机板来控制所有功能，以及一块集成了GPS和无线电通信的无线电板来组装这个套件。
RASCubes的价格稍高一些，LB版本每个约430美元，全铝制V2版本每个600美元。但这个价格也包含了为教师提供的完整教学计划和资源。
我喜欢这些东西——我接触过的所有参与这个项目的人都出于同样的动机：学习太空知识、电子技术，以及以新的方式整合硬件，并与他人分享他们的学习成果，尤其是与学生分享。
立方体卫星T.E.M.P.E.S.T.和Build a CubeSat
以Build a Cubesat项目为例。这个项目的所有硬件都是开源的，整个过程的每一步都在YouTube上进行了记录。
开源地址：
https://www.jeffgeerling.com/blog/2025/cubesats-are-fascinating-learning-tools-space
我从第一次飞行测试中学到的一件事是，当你的树莓派从地面上的过热状态，到升空后变得非常冷，然后在上层大气中又因为散热不足而再次过热，这是多么奇怪的事情！
你开始意识到在轨道上运行时会遇到的一些极端物理条件。
不过，我们还是回到地球上，谈谈CubeSat Tempest项目：这个项目的存在完全是为了帮助人们了解为什么即使是微小的立方体卫星也需要安全保障。更重要的是，蒂姆·福勒（Tim Fowler）的课程教人们如何保护像上行链路（见上图中的地面站）和飞行控制系统这样的东西。
有很多像蒂姆这样的人，他们在业余时间努力传授太空知识、工程知识，或者只是传授像安全这样的一个小方面的知识，他们使用这些你可以在桌子上建造并放在笔记本电脑旁边的小立方体来进行教学。
想到学生现在可以建造这些东西、编写飞行控制软件，甚至将它们发射到太空，这真是太疯狂了！
这让我想到了SilverSat项目。
SilverSat
还有另一颗搭载了树莓派的立方体卫星，它将于美国东部时间周日晚上6点11分（不早于这个时间）搭乘猎鹰9号火箭发射升空。NET是什么意思？嗯，就像我今年夏天访问佛罗里达时了解到的那样，NET的意思是“不早于”，在航天飞行中，很多事情都会导致发射延迟。https://silversat.org/
建造SilverSat卫星的学生们对延迟并不陌生——他们原本预计今年早些时候就能看到自己的立方体卫星发射升空，但他们搭乘的货物模块在运输过程中受损，导致发射延迟了数月。
我有机会与指导学生们进行首次太空发射的两位成年人进行了交谈，我们讨论了项目的历史（它始于2017年）、他们如何得到NASA的立方体卫星发射计划的资助、业余无线电对立方体卫星的重要性，以及他们为什么选择树莓派Zero作为机载计算机。
这段采访内容藏在了本文顶部视频的后半部分。
对学习（和教学）的狂热热情
我觉得自己像个唠叨鬼，但与立方体卫星社区的任何人交谈时，我都喜欢他们那种狂热热情的感觉。我本来想为了节省时间而剪掉这段视频，但回看时，我意识到其他人可能也会像我一样喜欢看蒂姆展示他个人收藏中的一些酷炫立方体卫星。所以我在我的第二个频道Level 2 Jeff上发布了一些额外内容；你可以在下面观看另外8分钟的立方体卫星硬件介绍：
感谢所有为这篇文章和视频教我关于立方体卫星知识的人。
如果你想查看具体产品内容，可以通过原文进行了解：
https://www.jeffgeerling.com/blog/2025/cubesats-are-fascinating-learning-tools-space
官方网站：https://edatec.cn/zh/cm0
淘宝店铺：https://edatec.taobao.com/
全面升级！树莓派 CM0NANO 单板计算机发布！
