När du hjälper till att bygga en satellit lika stor som en skokartong, man lär sig nästan allt om det, säger Emil Atz, en Ph.D. kandidat i maskinteknik vid Boston University. Du lär dig hur man skriver ett förslag för att finansiera det, hur man placerar skruvarna som håller ihop den, hur man testar varje instrument för att säkerställa att det fungerar korrekt.

Och så lär du dig att säga adjö.

"Det är en skrämmande känsla, arbetat på en hårdvara på heltid i fyra år, och sedan stoppa in den i raketutlösaren för att aldrig se den igen, " sa Atz. "Jag ville inte stänga dörren."

Denna september, en raket kommer att skjutas upp från Vandenberg Space Force Base i Kalifornien, tar med sig Landsat 9, ett gemensamt uppdrag av NASA och U.S. Geological Survey. Raketen kommer också att bära fyra CubeSats-kompakta, lådformade satelliter som används för rymdforskningsprojekt.

Jämfört med vanliga satelliter, CubeSats är billiga att lansera. Precis som när vänner delar en taxibiljett, små satelliter kan haka på raketer som bär flera andra uppdrag, sänka kostnaderna för var och en.

En av CubeSats som lanseras med Landsat 9 är Cusp Plasma Imaging Detector, eller CuPID. Inte större än en limpa bröd eller tyngre än en vattenmelon, CuPID har ett stort jobb. Från omloppsbana cirka 340 miles (550 kilometer) över jordens yta, lilla CuPID kommer att avbilda gränsen där jordens magnetfält interagerar med solens.

Atz är en del av ett team av medarbetare från NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, Boston University, Drexel University, Johns Hopkins University, Merrimack College, Aerospace Corporation, och University of Alaska, Fairbanks som gjorde CuPID möjligt.

På ett uppdrag

Produceras av jordens magnetfält, magnetosfären är en skyddande bubbla som omger vår planet. "För det mesta, vi är ganska väl skyddade från solens aktivitet, när energi och partiklar från solen går runt jorden, sa Brian Walsh, biträdande professor i maskinteknik vid Boston University och CuPID:s huvudutredare.

Men när solen är tillräckligt aktiv, dess magnetfält kan smälta samman med jordens i en process som kallas magnetisk återkoppling. Jordens magnetosfär ändrar form och solstrålning kommer sippra mot oss, potentiellt sätta satelliter och astronauter i fara.

"Med CuPID, vi vill veta hur gränsen för jordens magnetfält ser ut, och förstå hur och varför energi ibland kommer in, " sa Walsh.

Medan uppdrag som NASA:s Magnetospheric Multiscale eller MMS-uppdrag flyger genom magnetiska återkopplingshändelser för att se dem i mikroskala, CuPID söker en makrovy. Med hjälp av en mjuk röntgenkamera med brett synfält, CuPID observerar lägre energi, eller "mjuk, "Röntgenstrålar sänds ut när solpartiklar kolliderar med jordens magnetosfär.

Att bygga den kameran var inte lätt. Röntgenstrålar böjs inte lika lätt som synligt ljus, så de är mycket svårare att fokusera. Plus, Att avbilda jordens magnetiska gräns medan den kretsar runt jorden är som att sitta på första raden i en biograf – så nära, det är svårt att se hela bilden. En lämplig kamera behöver specialbyggas för att fånga ett brett synfält från relativt nära håll.

För sexton år sedan, ett team av forskare, ingenjörer, tekniker och studenter vid Goddard och Wallops Flight Facility på Wallops Island, Virginia började arbeta på en prototyp. Istället för att böja ljuset, deras kamera reflekterade eller "studsade" röntgenstrålningen i fokus, passera dem genom ett rutnät av tätt packade kanaler som är arrangerade för att ge det en bred sikt.

Under 2012, Dr Michael R. Collier, som ledde Goddards bidrag till CuPID, och Goddard-kollegorna Dr. David G. Sibeck och Dr. F. Scott Porter, testade kameran i rymden för första gången ombord på DXL-ljudraketen.

"Det var så framgångsrikt att vi omedelbart började arbeta på sätt att miniatyrisera det och lägga det i en CubeSat, sa Collier.

2015, en föregångare till CuPID flög på en andra klingande raketflygning. Strax efter, projektet valdes ut av NASA för att förverkliga hela satelliten med flygelektronik. Studenter och forskare har arbetat med CuPID sedan dess.

Hög risk, hög belöning

Tills California Polytechnic State University utvecklade den första CubeSat 1999, de flesta satelliter var lika stora som bilar eller bussar och kostade hundratals miljoner dollar att utveckla och skjuta upp, sa Walsh. Dessa höga kostnader avskräckte risktagande. Om en ny, experimentellt verktyg misslyckades, stora summor pengar skulle gå förlorade.

"Det ursprungliga målet med CubeSats var att vara lägre kostnad, tillåter demokratisering av rymden, " sa Collier. Lägre kostnader innebär mer utrymme för experiment och innovation.

"De har högre risk, men också högre belöning, " sa Walsh.

Spridningen av små, experimentella satellituppdrag har skapat fler möjligheter för studenter att engagera sig i praktiska ingenjörsprojekt.

Under hennes första år som maskiningenjörsstudent vid Boston University, Jacqueline Bachrach, ett självbeskrivet "rymdbarn, " anmälde sig till Walshs Introduction to Rocketry-kurs. Strax efter, hon gick med i hans labb och har sedan dess tagit på sig en viktig roll i CuPID-uppdraget.

"Jag har lärt mig många viktiga färdigheter, som jag så småningom kan tillämpa på andra uppdrag, sa Bachrach, nu junior. "Alla i projektet har så mycket kunskap som de är villiga att dela med sig av. Det har varit en otroligt värdefull erfarenhet, speciellt för en undergrad."

Resan framåt

Teamet förbereder sig redan för CuPID:s insikter i mysterierna med magnetisk återkoppling.

Atz säger att han är ivrig att få första kontakten med satelliten när den väl är i rymden och att börja överföra data. Studenter kommer att vara involverade i det, för. Han och Walsh har börjat utbilda flera studenter, inklusive Bachrach, för att spåra satellitens hälsa och tolka dess data från omloppsbana.

"Med ett stort uppdrag, du får inte många möjligheter för studenter att ha en tung hand i att bidra, " sa Atz. "Med CuPID, studenter har varit involverade nästan varje steg på vägen."

För de många studenter och forskare som är involverade i CuPIDs mer än 15 år av utveckling, det mest spännande är ännu att komma.