Xometry 择幂科技利用定制式生产制造用于生物实验的超小型卫星

• 行业： 航空航天
• 制造工艺应用： CNC加工及 3D 打印
• 挑战：采购到高质量、轻质和材料合适的工业零件
• 解决方案： 利用Xometry择幂科技的广泛制造网络和即时报价引擎使采购流程更便捷透明

2019年，来自希腊塞萨洛尼基亚里士多德大学（the Aristotle University of Thessaloniki）的SpaceDot团队迎来了一个极具挑战性的项目，他们要制造一个可以继承到小型航天器上的超小型卫星，供航空生物学研究人员进行高通量实验。在概念验证阶段，研究小组希望开发出一个平台并利用它研究微重力和空间辐射对酵母细胞的影响。因此，跨学科研究项目 —— AcubeSAT 应运而生。

这个项目既有充满热情的在读学生，也有多个具有 STEM 和生物科学背景的研究员。但由于他们所在的大学并没有专门的航空航天学院或学科，他们无法得到专家的指导也无法进行实验。为了得到专业领域的支持，他们报名参加了欧洲航天局（ESA）名为 “让卫星上天去！3” （“Fly Your Satellite 3!”）的竞赛项目。 假如SpaceDot 能在一众欧洲学生团队中脱颖而出，他们就可以成为欧洲航天局教育办公室资助计划的一员，完成他们的“太空任务”。

AcubeSAT 超小型卫星： 让生物学上太空

来自 SpaceDot 团队的项目负责人 George Pliakis 向我们介绍了这个项目：SpaceDot 团队在意识到目前 2500 颗被送入太空的航天器中只有不到 10 颗是用来研究生物系统的，考虑到在太空进行生物实验的难度，他们想到了是不是能在一颗超小型卫星上进行生物实验。

这颗超小型卫星有一个内部制造的加压容器，里面装有一个微型芯片控制的实验室系统。因此在这个矩形块上有许多错综复杂、相互连接的通道，可以在微观尺度上精确控制液体的输送。芯片内有 100 个小空间，容纳与人体细胞 DNA 结构相似的酵母细胞。

负责协调卫星结构子系统设计的 Angelos Mavropulos 补充说，这个实验系统依赖的科研芯片叫微流控芯片，芯片间的通道可以连接在一起，让液体流通。 研究小组可以通过微流控芯片研究低地轨道上的辐射和微重力条件对细胞的影响：因为每个细胞都会包含某种特别的蛋白质，这种蛋白质的生产水平越高，对光线的荧光反应就会越强烈。所以实验系统里设计了环形的LED PCB 蓝光, 研究人员就能通过观察蛋白质的荧光反应研究细胞的生产水平和演变情况。

"整个过程并不难理解，"Mavropulos 说，"我们添加了一台可以拍摄细胞照片的高性能相机。这样我们就能观察细胞发出多少荧光，跟踪几个月后得出研究结论"。实际上，条件一致的对比实验也会在地球进行，同时为了研究太空环境对细胞的影响，实验将在任务期间的三个特定时间点重复进行。

一台真的要飞起来的原型飞行器

"在航空航天工程行业，卫星通过验证有两个方法，一种是先有一台验证用的卫星，通过了再造一台正式的。第二种方法叫原型飞行试验（protoflight，是原型 prototype 和 飞行器 Flight 的结合），也就是只有一台装置但是既用于验证也是成品的卫星。" Mavropulos 介绍道。因为更节省时间和成本，SpaceDot 决定采用第二种方法。

因此，假如卫星首次发射失败，对团队和项目的打击将是致命的。SpaceDot 团队十分清楚中间的风险和挑战，他们先做了一个碳纤维的复制品，然后确保该复制品能够在卫星轨道上顺利飞行。工程团队把每个项目细节都分解到极致——每个机械零件到微流控芯片再到通信系统零件都逐一分析和校验，然后团队就进入了零件采购和环境条件实验阶段。

测试于 2022 年 12 月底在比利时进行，并取得了巨大成功。这为团队提供了更多宝贵的证据，证明 AcubeSAT 超小型卫星能够飞入太空。

严格且可追溯的工作流程

除了远程管理团队的挑战外，SpaceDot 还面临着一个重大挑战，即确保卫星的所有定制组件都能实际生产出来并顺利安装在相对小的结构中。毕竟这个小卫星要承载计算机通信、电源、整个生物实验系统和用于维护结构的其他支持性元件，这可不是件容易的事。

该项目的通信系统工程师 Eleftheria Chatziargyriou 补充介绍说："在航空航天业，你需要遵循已有的流程，并确保我们所做的一切都具有可重复性和可追溯性。"这也是 AcubeSAT 项目面临的一大挑战。

利用 Xometry择幂科技快速获得高质量零件

为了让生产的零件完全符合严苛的要求——严格的公差、适合用于航空航天的材料以及必须精确装配， SpaceDot 不得不求助于其专业的合作伙伴，儿Xemetry 就是其中之一。

大部分的本地供应商并不愿意承接这样的小型项目，但Xometry择幂科技的制造服务让 SpaceDot 团队成功地获得了所有需要的零部件。Mavropulos 说：“Xometry择幂科技绝对是获得航空航天零部件的绝佳途径之一。”

对SpaceDot 团队来说，Xometry择幂科技能够成功生产纳米卫星的天线模块是非常难得的，因为该模块需要用到特殊的 6082铝材和PEEK 部件而团队对成品非常满意。Mavropulos说：“我们的特殊装置有很多螺丝，每个螺丝的位置都必须准确无误。如果一个螺丝或者螺孔错位，整个模块就无法组装。但在测试过程中一切都很顺利！”

在设计阶段，Xometry择幂科技的实时报价引擎同样发挥了重要作用。团队只需要在线上传 3D 设计文件和技术图纸，基于AI 的报价引擎能够快速地提供估价。 哪怕团队需要临时更改设计，也只需要简单点击页面几下就能获取更新的报价。 Mavropulos 补充说：“Xometry择幂科技的团队总是快速提供反馈，还会帮我们检查设计文件。”

计划于2024年发射的卫星

AcubeSAT 项目的下一个节点将是在 2024 年发射卫星，整个任务预计将持续一年半左右。这么长的时间才足够让卫星上的微流体芯片收集足够信息、团队捕捉对应的图像信息并完成实验分析。  

所以在接下来的几个月，SpaceDot 团队将开始组装这颗超小型卫星并在正式发射前再进行一轮测试。

关于 SpaceDot

SpaceDot 团队由来自塞萨洛尼基亚里士多德大学的学生和研究人员组成，AcubeSAT 是SpaceDot 团队的一个跨学科科研项目。这个雄心勃勃的超小型卫星项目，得到了欧洲航天局（ESA）教育办公室的资助，SpaceDot 也成功成为“让卫星上天去！3” （“Fly Your Satellite 3!”）太空计划项目三强团队之一。