8?span lang="EN-US">25日在国?jng)罗里达州肯D_航天中心拍摄的登月火?span lang="EN-US">?/span>太空发射pȝ?/span>
国国家航空航天局Q?span lang="EN-US">NASAQ?span lang="EN-US">9?span lang="EN-US">24日通报Q?span lang="EN-US">?/span>阿耛_弥斯1?span lang="EN-US">?/span>无hl月飞行d再ơ推q。这是这Q务一月内W三ơg期?/span>
“阿耛_弥斯”是国政府2019q宣布的新登月计划，最初计?span lang="EN-US">2024q前美国宇航员再次送上月球。由于预不等原因Q?span lang="EN-US">NASAd11月宣布，国宇航员重q月球可能比原计划推q一q_(d)最早于2025q登月。在宇航员登月前Q计划进行代号ؓ(f)?/span>阿耛_弥斯1?span lang="EN-US">?/span>的无人绕月飞行测试和代号?span lang="EN-US">?/span>阿耛_弥斯2?span lang="EN-US">?/span>的蝲人绕月飞行测试?/span>
按照计划Q执行无人绕月Q务的C代登月火“太I发系l”原?span lang="EN-US">8?span lang="EN-US">29日第一ơ发，?span lang="EN-US">?/span>猎户?span lang="EN-US">?/span>无h飞船送入l月轨道Q但当天因故障推q；9?span lang="EN-US">3日又因燃料泄漏故障取消发。佛(jng)|里达航天发中心附q的岸周围Q数十万来自国各地的观众再ơ失望而归?/span>
被逐渐耗尽的，不只是美国公众的耐心Q还有伴随这ơ首飞Q务一同发的10颗立Ҏ(gu)的寿命?/span>
立方星的诞生
q?span lang="EN-US">10颗卫星出现在?/span>太空发射pȝ?/span>火箭上的理由很简单：(x)除了?/span>猎户?span lang="EN-US">?/span>飞船之外Q火上q有一些额外的、边边角角的I间可以使用Q?span lang="EN-US">NASA因此征集了一Ҏ(gu)意愿?/span>搭便?span lang="EN-US">?/span>前往月球的卫星制造商。原本的计划是，在飞Ҏ(gu)q月球与火箭分离后，q些卫星也逐颗q火箭Q完成各自的d。然而，׃首飞发射一拖再拖，q些卫星的电(sh)池都快耗尽。其中一些卫星的甉|已经重新充电(sh)Q还有一些因计和操作原因没有充电(sh)Q只能把q些拖g的时间当作用寿命进行折损?/span>
有趣的是Q?span lang="EN-US">NASA原本ơ发选择?span lang="EN-US">13个立Ҏ(gu)dQ但其中3颗因为没能赶上当旉计发的旉q度?span lang="EN-US">?/span>胎死腹中?/span>Q谁能想到发竟一再推q?/span>
立方星是什么？其实Q每q全球发的卫星中，10%?span lang="EN-US">20%都是立方星。如果排除每q发上千颗卫星?span lang="EN-US">?/span>星链?/span>计划Q立Ҏ(gu)在每q全球发的卫星里占了将q一半?/span>
作ؓ(f)卫星家族中的一c重要成员，立方星的诞生源自于从上世U?span lang="EN-US">80?span lang="EN-US">90q代开始的卫星型化技术浪潮?/span>
当时Q美Ƨ航天界受制于卫星高昂的成本、O长的开发周期、苛ȝ可靠性要求等问题Q开始{变思\Q探索一U体U更、开发周期更短、h(hun)格更低的卫星Ҏ(gu)。基于当时半g、光学、机甉|术在航天领域的进步，卫星的重量很快从动辄十几吨，下降C几百公斤甚至更低。ƈ且，行业里逐步诞生了微卫星的完整分Q小型卫星（1000?span lang="EN-US">100kgQ、微型卫星（100?span lang="EN-US">10kgQ、纳型卫星（10?span lang="EN-US">1kgQ、皮型卫星（1?span lang="EN-US">0.1kgQ?/span>
而随着卫星型化技术在上世U末的快速发展，卫星行业亟需一U新的范式，来规范化、标准化卫星的开发过E，从而降低不同技术板块间的组合难度和摩擦成本。于是，国加州理工学院的若qh伊格-苏阿里教授和斯坦大学的鲍伯·特维格斯教授?span lang="EN-US">1999q提Z立方星的概念?/span>
q是一U标准化、模块化的开发理c整个卫星的外观看v来像一个小方盒子：(x)太阳能电(sh)池板贴在盒子表面Q盒子里面是一层层插接在一L(fng)?sh)\板和卫星lg。通常来说Q盒子内每一层的?sh)\板负责不同的业务Q有的负责供?sh)，有的负责信号处理Q有的负责姿态控Ӟ{等。这U模块化的分工，以及(qing)标准化的l构U束Q显著降低了卫星的开发难度?/span>
׃立方星体U小、重量轻Q把它发上天通常只需要搭大型卫星的火“顺风R”，找个火箭整流|里的边角位|放下即可。比起几吨重的大卫星Q显著降低了卫星的发成本，而发成本的降低Q又使得立方星可以接受更多的发射p|。于是，立方星上面没有必要用昂늚、高可靠性的航天U电(sh)子元器g。这又进一步地把卫星的成本拉低。如今，很多立方星上面用的?sh)子元器Ӟ其制造工艺和成本Q与手机里用的器g差别不大Q甚臛_以这L(fng)解：(x)立方星就是一个飞在太I里、脓(chung)了太阌板的手机/W记本电(sh)脑?/span>
一个标准的立方星体U单位叫做?span lang="EN-US">1U?/span>Q也是10cm×10cm×10cm的大，重量一般不过1.3公斤。比较简单的立方星规格大多都?span lang="EN-US">1U?span lang="EN-US">4U之间Q功能复杂一些的Q比如有对地拍摄、姿态控制等功能Q，大小可以辑ֈ6U?span lang="EN-US">12U。而体U大?span lang="EN-US">1U的立Ҏ(gu)Q经常就是由几个1U的功能模块像U木一hh的?/span>
角色正在升
立方星概念诞生之初，对于q么的卫星I竟能实现多有价值的功能Q行业内其实q没有抱有太高的期待。立Ҏ(gu)最早也是被当作教学工具和技术验证样机来提出的——即利用它便宜、敏捷开发的Ҏ(gu)，帮助学生或工E师快速上手卫星开发，帮助一些技术模块快速上天验证?/span>
2003q_(d)全球W一批立Ҏ(gu)成功发射?span lang="EN-US">2003?span lang="EN-US">2012q_(d)立方星的发射数量保持在每q?span lang="EN-US">10?span lang="EN-US">20枚。这一时期Q立Ҏ(gu)作ؓ(f)一U新的卫星开发范式，主要是开展空间演C验，以小步快跑的方式q代自n设计。但随着全球范围内商业航天的逐步火热Q加上技术日益成熟，立方星的发射数量开始了井喷式增长：(x)2013q?span lang="EN-US">79枚，2014q?span lang="EN-US">132?span lang="EN-US">…?/span>C天，全球已篏计发约2000颗立Ҏ(gu)Q每q发的数量一直维持在数百颗的水^?/span>
伴随着数量的增多，立方星的角色也正在升U，从以前的教学、演C验证星Q开始独立执行有价值的航天d。比较有代表性的有美国的“空间天气实验”（CWWSEQ、微?span lang="EN-US">X线太阳光谱目以及(qing)Ƨ洲牵头实施?span lang="EN-US">QB50目{?/span>
具体来说Q?span lang="EN-US">CSSWE量了地球辐带上的高能质子和电(sh)子通量Q首ơ通过实验量直接探测C被称为宇宙线反照中子衰变的物理过E，相关成果发表在《自然》杂志上。国内的清华大学也有名ؓ(f)?/span>天格计划?/span>的学生团队，计划?span lang="EN-US">10?span lang="EN-US">30颗立Ҏ(gu)?span lang="EN-US">500?span lang="EN-US">600公里的低地球轨道q行l网Q搭建全天伽马射U监视网l，相关成果在中国天文学q会(x)、国际空间科学大?x)?span lang="EN-US">COSPARQ等国内外学术会(x)议上q行报告。这些进展得立Ҏ(gu)逐步q入L卫星的行列?/span>
受到立方星成本低、成效快的鼓舞，NASA陆箋发v了一pd倡议、挑战赛{活动，推动立方星用于空间科学研I和相应的技术开发。其中的?/span>立方星发倡议?/span>中，立方星用于科学研I的比例已近50%?span lang="EN-US">2018q_(d)?/span>火星立方星一?span lang="EN-US">”A?span lang="EN-US">Bq与?/span>z察?span lang="EN-US">?/span>同行Q开始了立方星的首次q探测d。作为配套的观测q_Q它们将?/span>z察?span lang="EN-US">?/span>q入火星大气时的数据直接发回地球?/span>
提升了全球航天市场的zd和效?/span>
火星d的成功显然进一步鼓舞了NASA让立Ҏ(gu)走向q的信心。这ơ被?/span>耽误?/span>?span lang="EN-US">10颗立Ҏ(gu)Q都是ؓ(f)配合?/span>阿尔忒I?span lang="EN-US">?/span>新登月计划而设|。这一计划的最l阶D很可能是要在月球徏立永久或者半怹的hc驻留点Q?span lang="EN-US">10颗立Ҏ(gu)大部分都瞄准了月球环境探、生物适应性测试等d?/span>
比如其中一个叫做月球氢图（Luna H-MapQ的立方星，计划l制整个月球南极的氢含量Q再比如一个叫做生物哨兵（BioSentinelQ的立方星，负责调查q辐射对生物体的媄响?/span>
考虑到月球以?qing)深I探的发射成本更高Q羃?yu)卫星体U的需求更加迫切。这使得未来更多的月球探卫星会(x)以立Ҏ(gu)的Ş态出现。值得注意的是Q本ơ搭载的q?span lang="EN-US">10颗卫星其中有5颗来自商业机构，开发者包括大型军工企业洛克希?span lang="EN-US">·马丁和其他一些科技初创企业?/span>
M上，立方星以低成本、快速P代的优势Q降低了卫星研发的门槛，在过?span lang="EN-US">10q里已吸引了大量商业机构q入航天市场Q一定程度上提升了全球航天市场的zd和效率。正如商业的力量驱动着Ƨ洲向美z的大航h代一P在这一轮走向月球与火星的航天浪潮中Q相信会(x)有越来越多的企业Q借助立方星这个品范式，加入到深I探索的队伍里?/span>
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