En el verano de 2019, Stanford y la NASA anunciaron que lanzaron un enjambre de 105 satélites pequeños del tamaño de un chip de computadora en la órbita de la Tierra.

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<h5 style=Ejemplo de los tipos de ChipSats enviados a órbita. Imagen utilizada por cortesía de L.A.Cicero y Stanford News

Lo sorprendente de este chip no son solo sus humildes comienzos. Desde su lanzamiento inicial al espacio, los desarrolladores han utilizado el chip para computación de borde orbital y para comunicar las condiciones atmosféricas a los trabajadores agrícolas en la Tierra.

Donde todo comenzo

El científico de Stanford, Zac Manchester, imaginó un mundo de satélites a escala de chip, también conocido como ChipSats, mientras todavía era un estudiante de doctorado en la Universidad de Cornell.

Un ChipSat es una placa de circuito del tamaño de un sello postal. Cuando se trabaja en una red, ChipSats puede llevar a cabo las tareas de satélites más grandes. Una ventaja clave de ChipSats es que pueden enviarse en grandes cantidades y cubrir grandes áreas alrededor de la Tierra.

Cada ChipSat utiliza células solares para alimentar los sistemas principales, que incluyen la radio, el microcontrolador y los sensores que se localizan y se comunican entre sí.

En 2011, Manchester comenzó el crowdfunding para ChipSats en Kickstarter (más conocido como KickSat en ese momento) y recaudó alrededor de $ 75,000. Su objetivo era "hacer que sea lo suficientemente fácil y asequible para que cualquiera pueda explorar el espacio".

Zac Manchester con un ChipSat, un producto de muchos años de experimentación y desarrollo. Imagen utilizada por cortesía de L.A.Cicero y Stanford News

Antes de que el lanzamiento exitoso apareciera en los titulares, se enviaron 100 ChipSats al espacio en 2014. Sin embargo, un problema técnico les hizo volver a entrar en la atmósfera y arder antes de ser desplegados.

Sin embargo, cinco años después, el equipo de Manchester desplegó ChipSats en órbita baja alrededor de la Tierra. Los ChipSats luego detectaron señales que se enviaron entre sí.

Unos meses después, el 3 de junio, el Centro de Investigación Ames de la NASA anunció el despliegue del enjambre de ChipSats más grande de la historia.

Orbital Edge Computing

El desarrollo más reciente en Chipsat proviene de Brandon Lucia y estudiantes graduados de la Universidad Carnegie Mellon, que están empujando los ChipSats de Manchester aún más.

A partir de diciembre de 2019, el laboratorio de Lucia estaba desarrollando una unidad de computadora en chip para "computación de borde orbital". Anteriormente hemos analizado el poder de la computación de borde, y su impacto en el espacio es similar.

Debido a que los Chipsats están constantemente orbitando la Tierra, carecen de una fuente de alimentación continua, lo que los convierte en una plataforma informática intermitente. La computación de borde orbital elimina la demora entre el momento en que se recopilan los datos del sensor y cuando se procesan los datos porque las unidades de procesamiento se ubican junto con los sensores.

Este procesamiento local aumenta la capacidad de respuesta de los sensores, lo que puede ser un gran activo cuando estos dispositivos recopilan datos para el socorro en casos de desastre.

Orbital edge computing en ChipSats

La computación de borde orbital en ChipSats elimina el retraso del procesamiento de datos del sensor. Captura de pantalla utilizada por cortesía de la Universidad Carnegie Mellon

Aunque la dinámica de vuelo de Chipsats es fundamentalmente diferente de CubeSats, que son esencialmente satélites en miniatura, ambos dispositivos incluyen hardware similar que procesa los datos del sensor que recopilan.

Los sistemas desarrollados en el laboratorio de Lucia aplican algoritmos de inferencia de aprendizaje automático para llegar a conclusiones útiles basadas en los datos recopilados del sensor. La investigación de Lucia identifica señales de interés detectadas sin usar la radio satelital.

Los ChipSats y CubeSats recolectan energía de su entorno y solo funcionan cuando se recolecta suficiente energía, lo que requiere software y hardware especializados.

Luego pueden compartir el trabajo de recopilación y procesamiento de señales de sensores, creando una red de dispositivos informáticos de borde orbital para soportar misiones que no son posibles con los satélites tradicionales.

ChipSats (o "Monarchs") más allá del espacio

Si bien los ChipSats cambian la forma en que vemos la exploración espacial, también pueden tener un impacto aquí en la Tierra. El estudiante de doctorado Hunter Adams está utilizando ChipSats para monitorear y cosechar datos ambientales y ayudar a los trabajadores agrícolas a tomar decisiones informadas sobre el cultivo y el cuidado de los animales.

Adams afirma que los ChipSats son perfectos para "cada vez que intente estudiar algo que cambie significativamente en el espacio y en el tiempo" porque los dispositivos actúan como un "gran sensor distribuido cuando docenas o cientos de ellos se implementan simultáneamente".

Adams modificó los ChipSats, o como se refiere a ellos, "Monarcas", y los colocó en collares colocados en terneros recién nacidos.

Luego, los Chipsats examinan las condiciones agrícolas como la temperatura, la humedad y la luz ambiental para recopilar datos sobre si estos factores afectan las condiciones respiratorias en las pantorrillas.

Adams también usó los Chipsats en un viñedo de uva para evaluar cómo las diferentes condiciones ambientales monitoreadas por los sensores afectaron las condiciones de crecimiento.

Monarca en viña

Hunter Adams busca en un Monarca los datos ambientales que el dispositivo ha detectado en un viñedo. Imagen utilizada por cortesía de John Munson, Universidad de Cornell.

En julio de 2019, se desplegaron 20 Monarcas en Anthony Road Vineyard en Penn Yan, Nueva York, seguidos por otro grupo de 20 en Cornell Teaching Vineyard en Lansing, Nueva York.

Las lecturas de los Monarcas mostraron diferencias de hasta 6 grados Fahrenheit con respecto a las lecturas en la estación meteorológica, un factor que, según Adams, podría afectar una decisión de mantenimiento en un viñedo o en una granja lechera.

Un monarca atado a una pantorrilla

Un monarca se abrochó a un ternero en Sunnyside Farm en Scipio Center, Nueva York para monitorear las condiciones que pueden afectar la salud respiratoria de la vaca. Captura de pantalla utilizada por cortesía de John Munson, Universidad de Cornell

Los Monarch incluyen muchos sensores y rastreadores de posición, que incluyen un GPS, un magnetómetro, un giroscopio, una antena e incluso electroimanes que permiten que los dispositivos cambien su orientación utilizando el campo magnético de la Tierra. Al igual que ChipSats, los Monarchs pueden fabricarse en masa a un precio económico, aproximadamente $ 50 cada uno.

Hay muchos escépticos de ChipSats / Monarchs, que cuestionan su capacidad para recopilar datos de calidad, a pesar de las duras condiciones como la radiación.

Si bien Adams reconoce estas preocupaciones, también señala que ChipSats y Monarchs pueden enviarse en grandes cantidades (debido a su asequibilidad), lo que les permite reunir muchos puntos de datos a la vez.

También cree que incluso si la velocidad de datos es baja en comparación con un satélite convencional, la velocidad es competitiva con los satélites comerciales.


ChipSats trae innovación a varios frentes, tanto en la Tierra como en el espacio. Sin embargo, estos dispositivos aún enfrentan desafíos que pueden mejorarse a través del desarrollo continuo de hardware. ¿Has trabajado con chips construidos para el espacio? Comparte tus experiencias en los comentarios a continuación.

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