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日前,天舟一号货运飞船按计划与天宫二号空间实验室完成分离,并择机释放立方体卫星(简称立方星)。近期,欧洲航天局也着手开发立方星探月项目。什么是立方星?为什么人们现在热衷于“派”它上天?

随着微电子、微机械、纳米等技术的发展和卫星设计思想的创新,卫星正变得越来越小。按重量划分,500至1000千克的为小型卫星;100至500千克的叫微小卫星;10至100千克的是微型卫星;1至10千克的叫纳卫星;0.1至1千克的叫皮卫星;重量小于0.1千克的叫飞卫星。1999年,美国斯坦福大学教授汤姆·肯尼对皮卫星提出了一种新概念——立方星,其重量为1千克,体积为10厘米×10厘米×10厘米 (也叫1U)。由若干颗立方星(若干个U)可以组成立方体纳卫星。此后,这两种小卫星得到了飞速发展。

立方星或立方体纳卫星可广泛用于通信广播、对地观测、科技试验等各个领域。目前,世界上有多家研究机构与企业在专门研制、生产和供应标准化、模块化的立方星。仅几年时间,立方星就已从创新概念、系统设计、技术实现、飞行实验发展到具体空间应用,发射数量也快速攀升。不少国家通过立方星圆了“航天梦”。2013年,厄瓜多尔和秘鲁成功发射自主研制的立方体纳卫星,实现了本国首颗卫星的突破。

立方星技术的迅猛发展和发射方式增多,与其低成本密不可分。与建造成本动辄上亿美元的传统大卫星相比,立方星的成本可谓沧海一粟。目前,“一箭多星”发射已成为立方星发射的主流方式。今年,印度创造了“1箭104星”的世界纪录,其中大多数是立方星或立方体纳卫星。此种发射方式大大提高了发射利用率,降低了单星发射成本和进入太空的门槛,活跃了商业发射市场。

另外,立方星还可通过国际空间站机械臂附加的小卫星释放装置到太空。从国际空间站上释放的立方星振动更小,有助于降低设计难度和生产成本,并可充分利用有人参与的优势,在站上进行测试和一定程度的维修,甚至根据需求进行组装。

在立方星基础上还出现了手机卫星。所谓手机卫星就是以立方星为卫星平台,用智能手机进行控制的新型卫星。2013年2月,英国萨瑞卫星公司研制的全球第一颗智能手机卫星升空。它是一个3U的立方体纳卫星,除了太阳能电池板和推进系统外,它具有传统卫星的所有部件和功能,是全球第一个采用3D打印零件进入太空的航天器。

随着小卫星技术的日新月异,小卫星产业也逐渐成为世界航天活动高速发展的主要驱动力和重要发展领域,正孕育着未来航天发展的重大变革。但是,由于立方星寿命短、数量多,会产生较多空间垃圾,这也成为当前有关机构着力应对的问题。(庞之浩)

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编辑:星蕾
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