月球离我们只有一箭之遥，几个航天大国很快就要重返月球了。即使采用20世纪60和70年代的技术，到地球卫星的旅程也只需三天。然而，载人航天的下一个主要目的地是火星。一艘宇宙飞船需要九个月才能到达我们的邻居行星，因此往返需要一年半的时间。在此期间，全体船员将暴露在太空的零重力和高度辐射中。这种长期状况会产生什么影响还远未得到充分研究。
“在地球上只能研究零重力和宇宙辐射暴露的部分影响”，英国克兰菲尔德大学BAMMsat项目的负责人Aqeel Shamsul说。“太空实验需要相当昂贵的火箭运输成本、宇航员参与和物流，因而给我们带来了特殊挑战。因此限制了在太空条件下研究生物系统的可能性。”
低成本航空航天市场
几年前，他的学生工作小组设定了一个目标，即找到一个实用且低成本的解决方案来解决这个难题。他们的思路是开发一个自动化的微型实验室，自主对微生物培养物和简单的高等生物开展各种实验。尺寸是预定义的：试验装置必须安装在“3U CubeSat”内。
CubeSat（也叫做长方体卫星）自2004年开始使用。它们是用于小型卫星的标准化长方体模块，具有较轻的发射重量和相应较低的发射成本。它们预示着低成本航空航天市场的开始。最小的CubeSat被称作1U（意为“一个单位”）。它的尺寸约为11×10×10厘米，最重1.33千克。一颗3U CubeSat的尺寸为34×10×10厘米，重4千克。若干CubeSat和不同大小的卫星可以用一枚火箭一起发射，分摊运输成本。
试验对象：线虫
BAMMsat团队的微型实验室可以放在一个3U的外壳中，这个外壳的大小大约相当于一双女式平底芭蕾浅口鞋的鞋盒。实验对象是秀丽隐杆线虫。这是一种长度只有一毫米的线虫，通常生活在温带气候区的土壤中。其83%的基因与人类基因相似，所以在地球上常被用于老年学、肌肉生理学和放射生物学等领域的研究。在太空中，秀丽隐杆线虫的细胞对零重力和暴露于辐射的反应与人类细胞相似。
微型太空实验室的核心部件是一个圆盘，在圆盘上有几个保存生物标本的小室。这些小室有入口和出口，微量液体可以通过这些入口和出口流入或流出。这使得线虫能够获得食物，并清除其排泄物。此外，各种药物也被输入其中，用于研究它们在太空条件下的效果。
通过旋转圆盘，小室可以在显微镜镜头前移动。分光计可以确定小室内材料的生化特性，如蛋白质的比例。这样，就可以在同一个系统中进行许多不同的实验，这对于这类仪器来说是一种创新。例如，除了线虫，这些小室还可以包含微生物培养物。实验数据由太空实验室上的计算机收集并发送到地球。
旋转圆盘的扭矩
“这个项目最重要的一个方面是让重量保持最轻，”Aqeel Shamsul解释道：“这样，我们就能将模块安装在3U CubeSat内部，并确保项目的经济可行性。其中的关键是标本圆盘的驱动器。它不但要体积极小、重量极轻，还必须在几个月到一年的整个任务期间提供高转矩，并能够极其精确地进行操作。”
BAMMsat团队最初计划使用步进电机来完成这项任务。英国FAULHABER子公司EMS的专家启用了一种不同的解决方案：直径为22毫米的SR系列有刷直流电机被证明是特殊应用要求的理想选择。编码器IEH3-4096为精调控制提供了基础；行星减速箱20/1R 23:1使转矩最大化。这确保了样品室总是移动到所需的位置，且实验可按计划进行。
微型实验室在去年秋天通过了严峻的考验。10月21日，在瑞典北部，一只气球将它带入平流层。它在那里停留了五个小时，在此期间，所有机载系统都成功通过了模拟太空条件下进行的试验。然后，在降落伞的制动下，CubeSat模块完好无损地降落在芬兰。首次火箭发射计划于2024年进行；BAMMsat团队打算生产更多的模块，使低成本的太空生物研究切实可行。“我相信凭借我们的技术，我们可以为载人航天的进一步发展做出重大贡献，”Aqeel Shamsul说：“除此之外，我们的微型实验室为在太空条件下进行各种生物化学实验开辟了全新的、经济上可行的道路。”
