早在二月份，印度空间研究组织的一枚火箭就向地球轨道部署了一百多颗微型航天器。这构成了有史以来最大规模的小型卫星流，称为立方体卫星，由单次猛推式助推器送入太空——但优势不大。本周晚些时候，还有七十多颗卫星计划搭乘俄罗斯火箭。自 20 世纪 90 年代末以来，在大大小小的发射中，大约有 700 颗立方体卫星进入太空，而且速度正在加快。
立方体卫星是一种独特的低成本纳米卫星，重量不到三磅，并且具有标准尺寸和形状。平均立方体卫星尺寸为“一个单元”或“1U”，尺寸为 10 X 10 X 10 厘米，但可以放大至 1.5、2、3、6 甚至 12U。与全尺寸卫星相比，这种灵活性使立方体卫星成为一种划算的交易，成本范围很广。例如，学生或业余爱好者建造的简单立方体卫星可能花费大约 5 万美元，而专业航空航天公司更高级的项目可能从 25 万美元到 200 万美元不等。
立方体卫星在太空中的用途似乎仅受其尺寸及其设计者和用户的想象力限制——政府、大学和私营公司越来越多地依赖它们来完成从地球宽带远程监控到执行在轨科学实验以及测试新型推进和通信技术等各种任务。
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随着立方体卫星和其他轨道纳米卫星数量的持续增加，关于它们最重要的影响的争论也随之增加：立方体卫星真的是其最坚定的支持者坚持认为的重要教育、科学和技术工具吗？还是仅仅是不负责任地增加已经环绕地球的威胁性垃圾外壳的放纵玩具？
这已经是一个众所周知的烂摊子。轨道碎片是指地球轨道上任何不再具有有用功能的物体。这种公共空间的杂物是报废的航天器、用完的火箭级、钢螺栓、油漆碎片，甚至冷冻的核反应堆冷却剂的混合物。与太空垃圾的高速撞击可能会摧毁或严重损坏昂贵的卫星，甚至威胁到飞行器乘员的安全。
重大影响
英国南安普顿大学航空航天工程师休·刘易斯最近领导的一项研究报告称，小型卫星交通的增长预计将对空间环境产生“重大影响”。刘易斯说：“从我的角度来看，这个故事至少有两个方面。立方体卫星发射数量的增加部分是因为它们代表了解决工程或商业问题的经济高效的解决方案。特别是，对地球观测数据和通信的需求不断增长，可以通过以相对较低的成本使用立方体卫星来满足这些需求。监管机构面临的挑战是制定和应用规则，以便以可持续的方式实现这些服务和效益。我认为公平地说，这不是一件容易的任务。” 刘易斯的研究表明，需要考虑针对立方体卫星的额外空间碎片减缓指南。
根据一项名为“25 年规则”的国际协议，各国承认它们不应发射在地球轨道上的寿命超过任务结束后 25 年的物体。然而，合规性是自愿的；各国可以选择对其领土上发射的运载火箭实施（或不实施）该规则。
美国政府不批准任何违反 25 年脱轨规则的发射。对于美国发射的立方体卫星，这通常意味着将它们放置在椭圆或低空轨道上，它们将从该轨道向下漂移并在七年或更短的时间内在大气层中烧毁。但对于大型和小型太空参与者来说，大局是这项规则没有强制执行。过去十年的证据表明，卫星运营商的合规记录“充其量只是参差不齐”。
该研究建议，强制执行可能有助于减轻小型卫星对空间环境的影响——但研究人员补充了一个警告：对小型卫星任务施加限制可能会抑制创造力，并可能产生可能破坏任务商业可行性的成本影响。
可持续环境
欧洲航天局空间碎片办公室负责人霍尔格·克拉格表示，立方体卫星之所以激增，是因为其成本低廉。克拉格补充说，然而，只要每个人都遵守空间碎片减缓指南（如 25 年规则），这就不是问题。“我们的模拟表明，即使增加立方体卫星的数量，如果发射到足够低的轨道，环境也可以吸收，”克拉格说。“当然，这有一个自然的限制，但尚未量化，低空交通量的增加意味着对国际空间站运行的更多干扰。”
美国宇航局和国际社会都对立方体卫星可能造成的环境破坏感到担忧，退休的美国宇航局高级科学家唐·凯斯勒说，他的名字将永远铭刻在太空垃圾专家的万神殿中。1978 年，凯斯勒详细描述了轨道上产生碎片的卫星碰撞和爆炸如何引发连锁反应，从而成倍增加围绕地球旋转的太空垃圾数量。这种“凯斯勒综合征”很容易使太空飞行变得过于危险而无法进行。
凯斯勒说，立方体卫星的小尺寸是一个优点，因为它们所含的可能转化为威胁航天器的碎片的材料更少。但这被其他因素抵消了，包括它们数量众多以及可靠性和可操纵性有限。它们的激增可能需要新的减缓规则，特别是由于某些卫星可能太小而无法从地面充分跟踪。“它们可以以低廉的价格提供的服务是积极的属性，”他说。“但它们也代表了维护可持续环境的新挑战。” 一方面，航天器界意识到了这些挑战，并正在努力解决这些挑战。另一方面，“我额外的担忧是，对大型立方体卫星星座的建模是不充分的，”他补充说，他指的是用于预测和分析潜在技术问题的计算机模拟。
凯斯勒解释说，尽管至少有一个模型包括小至一厘米的太空垃圾，但大多数长期模型仅预测 10 厘米及以上类别的增长。“然而，立方体卫星非常容易受到更小碎片的攻击，碰撞会导致更多无法追踪的碎片，并可能导致星座内以及与任何附近大型星座的级联反应。” 凯斯勒指出，他已经对这个问题表示了担忧。
未来的挑战
美国联邦航空管理局商业航天运输办公室副局长乔治·尼尔德表示，立方体卫星和其他小型卫星在各种太空任务中的使用显着增加。尼尔德说，这是有充分理由的：由于成本较低，立方体卫星为增加创新提供了重大机遇。它们可以更频繁、更低成本地飞行，以磨练新颖的概念，有可能比任何传统的卫星系统更快、更便宜地解锁新产品、服务、客户和市场。“然而，重要的是要注意，为了充分利用这些潜在的好处，需要解决几个挑战，”他建议道。“例如，由于尺寸的原因，卫星本身可能难以跟踪，而且它们通常不可操纵。与此同时，由于它们是故意设计为低成本的，因此这些卫星中的大多数冗余度有限或根本没有冗余度，可靠性也仅为边际水平。” 他说，因此，这些系统中的许多系统在发射后不久就变成了轨道碎片。“如果我们想成为空间环境的负责任管理者，”他补充说，“我们需要考虑如何使这些系统在太空中运行，同时确保它们不会对其他太空运营商构成危害。” 尼尔德指出，已经存在一些想法可以最大限度地减少立方体卫星激增带来的碎片风险，例如
—鼓励使用轨道高度和倾角，以减少与国际空间站和其他高价值设施碰撞的机会。
—确定减少立方体卫星轨道寿命的最佳方法。
—在每个航天器上添加信标、应答器或角反射器，以便更容易跟踪它们。
识别卫星
美国空军前军官、专注于空间安全和安全世界基金会现任项目规划主任布赖恩·韦登表示，立方体卫星带来许多挑战。
首先，立方体卫星现在相对难以跟踪和最终识别。韦登解释说，它们通常成群部署，大多数缺乏区分特征，并且可操纵性有限或根本没有可操纵性，无法主动避开碰撞。他继续指出，此外，立方体卫星运营商可能几乎没有卫星使用经验，并指出一些立方体卫星是由可能没有太多国家法规或监督的国家发射的。他认为，识别挑战比跟踪挑战更紧迫——尽管两者相互关联。他说，10 厘米的立方体卫星可以通过现有的传感器网络进行跟踪，“但是，如果您同时倾倒数十个立方体卫星，就很难分辨出哪个是哪个。”
韦登说，已经提出了几种建立卫星“ID 标签”的方法，但他不知道是否有任何努力评估哪种方法最有效或将其开发成可行的解决方案。“我怀疑在近期内能否从政府方面取得多大进展，”他说。“目前国会和[唐纳德·]特朗普政府的精神是摆脱监管和减少政府规模。事实上，国会中一些知名人士公开质疑美国政府是否需要对太空活动进行任何监管。” 也就是说，韦登补充说，立方体卫星和商业航天界似乎正在认真对待这些问题。这个社区包括“渴望成为负责任的太空行为者”的立方体卫星运营商，他说。
改变游戏规则
Analytical Graphics 公司空间标准与创新中心高级研究天体动力学家 T. S. 凯尔索认为立方体卫星是一种积极的发展——尤其是在鼓励大学参与和激发创造力方面。“我认为一些‘大数据’应用程序有可能真正改变我们社会的游戏规则，”他补充道。
凯尔索指出，立方体卫星标准的创建者之所以选择 10 厘米的单元尺寸，主要是基于该社区对五角大楼空间监视网络可以跟踪的目标的理解——因为知道卫星的位置是使用卫星的关键。“不幸的是，国防部拒绝讨论能力并指出跟踪这种尺寸物体的困难，使我们仍然面临挑战，”他说。
凯尔索解释说，当该挑战与部署 30 颗或更多立方体卫星的项目相结合时，“尝试将观测结果与轨道关联并生成良好的轨道变得更加困难”。他说，军事太空观察员可能需要数周时间才能理清每颗立方体卫星的轨道，并且无法跟踪和识别物体可能会阻止运营商执行关键的激活任务并导致卫星丢失。“不幸的是，大多数运营商都没有意识到这个问题，也没有为此做好准备，因为他们认为美国‘一切尽在掌握’。他们通常在发射后才意识到问题，那时他们正在四处寻求帮助，”他说。“社区需要了解这一挑战，然后共同努力寻找创造性的方法来解决它。美国政府——甚至运营大型卫星网络的非政府实体——可能希望资助解决方案的使用，以防止这些教育工具仅仅增加碎片数量。”
目前，立方体卫星的普及程度显然呈上升趋势。最初用作教学工具和技术演示，它们执行更复杂的科学任务和充当商业服务支柱的效用正在获得 traction。尚待观察的是，它们的激增是否会加剧处理地球轨道碎片日益严重的危害这一令人头痛的天空问题。