独家：预示太空工业模式重塑的立方体卫星

航天 · 2016-11-22 23:53:30

作者：王景泉北京空间科技信息研究所　　（中国太空网讯）如果要确定2015年国际太空工业最有影响力的领域，那么夺得头筹的毫无疑问是微小卫星，其中最耀眼的又当数微纳皮及其立方体卫星（CubeSat），这种卫星代表了当今的时代精神和创新活力。由于微纳皮卫星发展范围快速扩大、发射数量急剧增加，因此太空工业正在经历着蓬勃发展的新阶段。　　科学、技术、工程和数学（STEM）这4个主题在国外视为推进创新和进行深入研究的核心领域，这些领域的国家能力对于实现知识经济至关重要，同时也是与发展立方体卫星关系最密切的领域，因此发展立方体卫星也会为构建知识经济发挥一定的推动作用，成为一个国家科学技术发展的重要角色。由于这种卫星体现了低成本、快速研制和应用效果好等优势，该类型的卫星很快就突破教学和技术试验的范围，冲向遥感、科学、通信、深空探测等空间系统主流应用领域。现在甚至可以看到，世界上已经有越来越多的国家利用立方体卫星，引领本国的社会性创新。　　虽然这种微小卫星的研发已经进行了20多年，但2013年以后的这几年却是面向市场开发的决定性的几年。2014年，全球共发射了162颗立方体卫星，其中有大约100颗已投入商业运行。2014年10月和2015年6月由于两次“国际空间站”货运飞船发射失败，不但损失了34颗搭载的立方体卫星，也使微纳皮卫星的发射进入低谷，它们恢复发射后会使这种卫星的发射走出低谷出现发展高峰，估计2016年会有超过240颗立方体卫星发射。另外，专用微小卫星运载火箭的成功开发，使得2017年后及可预见的未来会呈现更快的发展势头。美国空军首席科学家马克·梅布瑞在其《全球地平线：美国空军全球科技构想》报告中指出：微小卫星将成为未来太空领域“改变游戏规则”的要素之一，特别是立方体卫星，将占据更多的市场份额，甚至有可能重塑太空工业模式。　　一、微纳皮卫星的质量范围与立方体卫星的概念　　笼统地说，从质量角度，微纳皮卫星包括立方体卫星，而立方体卫星却不能完全代替微纳皮卫星。　　1. 微纳皮卫星与立方体卫星的质量划分　　目前，国外大部分文献关于微纳皮卫星的分类主要以质量区分，即皮卫星0.1～1kg、纳卫星1～10kg、微卫星10～100kg。这种划分没有明确的形状和体积等要求，属于上述哪种质量范围，就归于哪种卫星。　　关于立方体卫星的概念，顾名思义是立方体形状的卫星，不但有质量要求，还有严格的形状限制，一般定义为体积在10cm×10cm× 10cm、质量在1kg左右的标准卫星为立方体卫星的一个基本单元（1U）。立方体卫星可根据需要搭成由多个立方体单元（1.5U以上）组成的积木式卫星，已经出现2U、3U、6U、12U（20kg）甚至27U的立方体卫星设计。立方体卫星的尺寸也由1个维度尺寸的增加拓展到3个维度尺寸的增加，但必须保持立方体的基本形状。　　2. 微纳皮卫星与立方体卫星的联系与区别　　由于定义了1U立方体卫星的质量约为1kg，因此初期立方体卫星也称为皮卫星或纳卫星，原因是1U立方体卫星的质量（1kg）既是皮卫星的上限，又是纳卫星的下限。立方体卫星与微纳皮卫星的主要联系，从质量上看立方体卫星贯穿于微纳皮3种卫星类型，最小的立方体卫星可进入皮卫星范围，大些的多单元立方体卫星可进入纳卫星甚至微卫星范围。所不同的是，立方体卫星是微纳皮卫星的特殊形式，即立方体卫星是微纳皮卫星中特定的模块化、标准化设计，不但产品的通用性强，而且立方体的形状也利于多星垒集、同时发射。一般来说，初期的立方体卫星大多在长度这一维度上增加，因此更多的是长方体卫星。立方体卫星外形的标准化设计，不但方便作为二次有效载荷连接释放器进行释放，也是这种卫星定义的核心。因此，如果不是立方体卫星标准化设计，即使在立方体卫星的质量范围内，也只能称作微纳皮卫星而不能称作立方体卫星。如美国陆军空间与导弹防御司令部（SMDC）2011年发射的“鹰眼”（Kestrel Eye）电子光学侦察卫星，虽然质量也是10kg，但不是立方体卫星的标准设计，只能属于微纳皮卫星。　　可以说，立方体卫星作为贯穿于微纳皮卫星质量范围的标准化平台，是近年来微纳皮卫星之所以得到快速发展的重要推动力，立方体卫星的新设计思路，使近来立方体卫星出现了3个维度都增加的设计，这就有可能使立方体卫星更快走上较大型的发展阶段。如2014年8月中国用长征－4B火箭发射高分－2卫星时，搭载的波兰亮星目标探测器——波兰－2，质量为7kg，尺寸为20cm×20cm× 20cm，长宽高3个维度均增加了1倍，而不是初期立方体卫星只在1个维度增加。从质量上看属于纳星，但由于严格的立方体卫星设计，当然可以称为立方体卫星。美国新的“赫拉”（Hera）立方体卫星系统是基于12U的设计，是24cm×24cm×36cm尺寸的立方体形状，也是3个维度都增加的立方体卫星设计。这是新出现的大型立方体卫星的标准尺寸样式，这样既加大了卫星发展的空间，又允许使用标准化搭载释放装置，适合作为二级有效载荷发射。　　目前，国际宇航科学院（IAA）和国际标准化组织（ISO）也开展了关于微纳皮卫星的定义和设计要求的研究。为了更准确地定义这些卫星，IAA研究组提出了“精益卫星”（Lean Satellite）的定义。这两个机构所定义的微纳皮卫星，即采用非传统的、有一定风险的研制途径，实现只利用少量的队伍实现低成本研制和快速交付。其定义还明确了“小”的概念，不只是涉及到卫星尺寸小，还要体现卫星研制途径简单、方便等特点。近年来，针对这种构建微纳皮卫星大型星座和研制低成本运载火箭的发展，欧美国家也有文献称之为是一次“轨道革命”。由于立方体卫星可以利用开放资源进行标准化硬件设计，特别能采用商业现货研制，又能快速交付，还可组成星座支持网络式应用，因此促进了微纳皮卫星的快速发展，立方体卫星作为微纳皮卫星的生力军，具有研制日益趋于社会化、利用涌现个人化的趋势，甚至有可能起到重塑太空工业模式的作用。　　鉴于立方体卫星是微纳皮卫星的标准化形式，而且能体现微纳皮卫星的发展特点和优势，本文重点讨论立方体卫星。　　二、立方体卫星发展的主要动力　　1. 大学对立方体卫星的开拓　　有些大学较早提出了立方体卫星的技术标准，如加州理工大学和斯坦福大学1999年就提出了立方体卫星标准。加州理工大学当时还研制了标准化工艺皮卫星轨道部署器（PPOD），能够释放3U立方体卫星包（含几颗3U立方体卫星）。日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）此次也以皮卫星轨道部署器（JPOD）参与加州理工大学和斯坦福大学空间系统开发实验室（SSDL）的合作。大多数立方体卫星计划初期由大学提出并实施，目的是作为低成本的途径用于宇航专业的学生获得系统工程经验和熟悉卫星研制的全过程。最早的一批立方体卫星于2003年6月30日发射，包括日本东京工业大学立方体技术工程试验卫星－1（CUTE－1）、加拿大先进纳米卫星试验－1（CanX－1）、丹麦奥尔堡大学立方体卫星－1（AUU－1）等。此后微纳皮卫星迅速发展，许多国家特别是空间技术薄弱的国家，积极发展这种卫星用于技术试验，为2013年后形成的发展热潮奠定了基础。　　2. 技术进步是立方体卫星快速发展的基本动力　　立方体卫星代表了潜在的突破性技术，由此甚至可以寻找到空间技术体系中永久性的发展空间。近几年立方体卫星的快速发展，主要源于科学技术特别是电子技术的迅速发展，源于卫星有效载荷能力的巨大进步。立方体卫星不会完全代替大卫星，在很多应用领域依然是大卫星的补充，但在某些应用领域，快速的技术进步却使得立方体卫星功能日渐强大，特别具有类似于当年用户采用的低成本但具有强大功能的个人计算机代替单体大型计算平台的趋势。对于立方体卫星系统，在整个项目全寿命周期内投资和回报具有连续性特点，这不但具有初期投资不高的好处，而且投资也与研制、试验、飞行各个阶段相协调，可以在项目期间不断修正，新技术也可以及时融入。　　立方体卫星快速发展所涉及的技术主要包括微电子、低功率通信、高效率太阳电池、低成本、高精密度组装、高能量密度电池、微机电系统（MEMS）、高密度存储、现场可编程门阵列（FPGA）、高效率电机和执行机构、先进材料、集成化光学系统、微型敏感器和微型流体技术等众多门类，这些领域技术的快速进步，大大降低了立方体卫星发展的技术和成本障碍。　　微小型化和集成化技术大大加快了卫星性能的快速提升。卫星下行数据率和存储能力每10年可提高1个数量级，地面采样距离（GSD）的进步也有类似的趋势。采用新型结构复合材料，大大提高了卫星性能质量比，有些卫星性能质量比也能达到每10年提高1个数量级的发展速度。尚未达到物理极限和具有突破性新技术潜力的卫星领域得到快速开发，电子压缩技术不断创造奇迹。采用多层太阳电池技术，效率可达44%以上，使得电源的产生与利用也出现快速增长趋势。由于在立方体卫星上采用可展开式太阳电池翼，电源的产生作为卫星质量的函数更是大幅增加。记忆存储合金技术，可使展开机构极大地降低质量、体积和成本；可膨胀式天线，由于硬件质量大幅度降低，传输数据率提高的速度也十分惊人。近几年几乎所有的立方体卫星的分系统都进行着改进，如由于采用小型化星跟踪器和反作用轮，优于1°的指向精度已经成为可能。在最近的立方体卫星设计中，包括X和Ka频段的传输系统，其下行数据率已经达到100Mbit/s。这种改进推动了更先进的立方体卫星任务，并正在引起立方体卫星和传统卫星的竞争。　　诸如上述的技术发展，使得10年前为实现1m的空间分辨率，卫星至少需要1000kg的质量，如今质量100kg的卫星，实现这一空间分辨率并不困难。传统上，卫星个别部分的性能改进后，只要质量不变，就视为整颗卫星性能得到了改进。这样一来，由于卫星的局部都在争相进行改进，越来越多的分系统使整颗卫星性能超过设计要求，现在的6U立方体卫星已经能实现20m的空间分辨率。然而有的公司分析市场需求后得出结论，如果突破了1m的地面采样距离，再进一步提高空间分辨率的商业空间就会越来越小，因此新趋势是向质量更轻的立方体卫星发展，如行星实验室公司等越来越多的公司目前把观测分辨率限定为几米，而将技术开发的重点放在如何降低卫星的质量上。　　综合考虑卫星的发射数量，这种卫星所采用的技术以及所达到的性能在过去的10～15年间持续改进，可预见未来这种改进将继续。向较大的立方体卫星质量发展的走势十分明显，2009－2013年，70%的立方体卫星低于3kg，而此后的2年，这种质量的卫星数量刚刚超过50%。2014－2016年1～3kg的卫星明显减少，而2～4kg或以上的卫星数量明显增多。　　三、立方体卫星的主要优势和前景　　最近几年，立方体卫星的发展发生着巨大转变。几年以前，立方体卫星还仅仅用于教育计划和技术试验，今天这种卫星已经可以构成分布式空间系统进入通信、遥感、科学和深空探测等主流应用领域。现在立方体卫星的发展呈指数增长态势，主要特点是低成本和快速交付。　　1. 立方体卫星已经进入发展的快车道，冲出低谷后会出现更大的发展高潮　　自从1999年开始引用立方体卫星标准，结合快速出现的电子技术小型化、集成化，引领了立方体卫星的快速发展。在此后的15年中，这种卫星数量快速增加，2013、2014年达到最高峰。对于未来，可预见的市场需求将继续增长。　　近年立方体卫星的快速发展，逐年呈指数规律增加。2003－2012近10年期间，全世界大约发射300颗立方体卫星，而在2013－2014年6月，不到2年时间，这种卫星远超过去10年的发射数量。　　但是2014－2015年卫星发射遇到了几次重大事故，即2014年10月，轨道-ATK公司的“安塔瑞斯”（Antares）火箭发射“天鹅座”（Cygnus）飞船失败，损失26颗立方体卫星；2015年6月，太空探索技术公司（SpaceX）的猎鹰－9（Falcon－9）火箭发射“龙”（Dragon）飞船失败，损失8颗立方体卫星；2015年10月，“超级斯届比”（Super Strypi）小型运载火箭发射13颗小卫星失败，使立方体卫星发展严重受挫。　　这2种火箭承担了大部分微小卫星的发射任务，轨道-ATK公司的“安塔瑞斯”火箭尤为关键，自2003年开始发射以来，该火箭发射的微纳皮卫星占发射总数的1/3，主要是通过飞船运送立方体卫星进入“国际空间站”然后再释放的形式完成。2015年11月，“安塔瑞斯”火箭发射“天鹅座”飞船恢复飞行，2016年1月太空探索技术公司的猎鹰－9火箭发射“龙”飞船恢复飞行。“国际空间站”货运飞船恢复飞行后，立方体卫星的发射数量会出现大幅度提升。加之其他运载火箭的搭载，专用小卫星运载火箭的发射，2016年以后定会使立方体卫星发射走出低谷，出现更大的发展高潮。　　2. 低成本和快速交付是立方体卫星的基本优势　　立方体卫星使用商用现货（COTS）部件，比使用抗辐射加固部件的卫星研制时间缩短许多，商用现货所支持的批量化生产不但可大大降低成本，而且批量使用可通过统计建模设计提高其性能和可靠性，有的性能甚至超过使用抗辐射加固部件。特别是立方体卫星使用的商业现货电子部件，更支持标准化设计和批量制造，成为研制较低成本卫星的重要途径。目前，对立方体卫星的需求快速增加，因此获得这些优势需要采用与传统卫星研制不同的设计、制造、项目管理思路，实现快速交付，发挥其快速投入运行等优势又可避免初期高投资等短处。　　利用标准化设计，实现插拔式利用。立方体卫星的发展速度甚至类似于计算机能力的增长，即每18个月增长1倍的摩尔定律，今天立方体卫星已经能完成几年前要求较大卫星才能完成的功能。低成本和快速研制周期使得其可以快于已有的大卫星系统获得效益。　　3. 立方体卫星组成星座形成强大功能，推动了更猛的发展势头　　通过大量建立卫星星座，新的太空初创公司正在瞄准突破传统的太空工业模式，实现向全球用户提供新业务和开辟新市场，特别能够大大改进卫星遥感的重访周期，将有力拓展遥感应用范围，这包括诸如图像分析、资产跟踪和高速数据连通等新应用，特别是地球观测，通过向农业、矿业、灾害管理、森林和野生动植物、财经业务等各行各业提供数据，而成为行业快速发展的关键驱动因素。　　较之传统大卫星，立方体卫星组成星座有非常明显的经济和技术优势。一般传统的大卫星，要求几乎所有的资金要在投资任何回报到来以前花出。而对于微纳皮卫星系统，资金只要花出，就会在其计划的整个周期内或多或少产生连续的效益。不但便宜，而且在整个计划期间的研制、试验、飞行过程可以进行更加灵活的调整，新技术也能快速融入。这样，立方体卫星的发展就有可能重新塑造太空工业模式。这种微小型空间技术的发展有几个关键优势：一是可用于对数据通信难以满足的需求和关于全球信息的需求；二是降低质量和将日用电子产品装进空间系统；三是拓展新投资源，特别是及时利用来自信息工业的投资。　　低成本和快速交付带来的尚需进一步解决的问题是成功概率问题，从目前来看，立方体卫星任务的成功率低于传统卫星，但组成星座可以缓解单颗卫星成功概率不高的问题。统计表明，质量低于10kg的卫星成功发射以后，只有48%的卫星能按要求完成任务。统计还发现，如果由大学或非航天制造机构制造的卫星质量超过10kg，其成功率还可能有更大下降。但立方体卫星除采用不同的方法解决可靠性问题外，主要发挥其以较低代价组成较大星座的独特优势，低成本和快速交付甚至偶尔的发射失败都没有大的影响。尽管单颗卫星的成功率较低，但所设计的卫星星座有这样的特点，即一颗卫星的故障并不一定导致整个卫星星座的失效，因为可以采取备份的方式加以弥补。甚至对于单颗卫星计划，也可以通过允许任务中断等设计实现缓解。虽然存在个别卫星不能完成任务的时段，但设计上可以实现整个计划仍然可以很快恢复。当然，即使是此种情况，改进单颗卫星的可靠性仍然是重要的，这样可以降低整个计划成本，或节省采用备份的计划流程投入，或者尽量避免暂时的卫星中断，挽救任务丢失的风险。很容易设想，立方体卫星的低成本特点致使其最终会像无线电、电视、计算机和移动电话那样，具有个人拥有的方式，即个人可以拥有自己的立方体卫星，由此可带来多种变化。　　4. 立方体卫星向科学应用的广度和深度拓展，越来越多的国家支持力度加大　　大学的立方体卫星获得了明显效果，初创公司从中看到了前景和希望，发展劲头加大。对于像美国这种发达国家，美国国家科学基金会（NSF）和美国航空航天局（NASA）也迅速调整了发展策略，追赶相关技术，并作为诸如地球遥感和大气科学这些关键领域之间存在缺口的弥合途径，加大支持力度。事实上美国国家研究委员会早就明确地建议，“要开发与多卫星星座任务相关的甚小型卫星和先进的分系统”。　　立方体卫星是在可容忍风险的环境中，实现低成本地构建国家科学知识财富的有效途径。立方体卫星技术代表了目前空间科学模式的转变。长期以来依靠昂贵的任务，导致预算超支、受政治影响的易变性以及复杂的机构结构等问题。立方体卫星给了空间科学机构相当程度的自主性，这种卫星平台也是可靠的、有用的和高费效比的空间科学研究途径。对于已经具备航天能力的国家，只有创新才能引领更快的发展，立方体卫星也是可支持创新的有活力的平台。　　直到立方体卫星时代到来之前，只有传统的空间发展国家才有能力进行空间生命和生物科学研究。而对于发展中国家，可以说立方体卫星为他们的科学研究另辟蹊径，使他们能够获得至今未知的空间独特环境可以提供的发现，给这些发展中国家在地面就能突破空间科学的机会。另外立方体卫星的低门槛也为发展中国家利用已有的研究发展投资，走上一个快速有效的发展途径。　　5. 初创公司冲击潜在市场，太空产业模式的巨大改变即将来临　　开发立方体卫星的初创公司大量涌现。如多年来气象卫星主要采取公益方式，但随着经济发展的细微化、定量化，下游经济体对气象的需求日益局部化和精细化，初创公司看到这一潜在市场，发展商业性立方体气象卫星星座，预示着这些初创公司将气象预报从公益化推向商业化。将新出现的商业立方体星座数据融入气象预报领域，不但能更好地保护生命和财产，还能支持新的和有创造力的气象资源开发，培育新的产业，减少政府投资，提升整个社会气象预报的能力。　　多年来，美国成像侦察要么是专用军事卫星提供，要么是政府买断大公司的图像数据。美国政府看到了立方体卫星公司如雨后春笋般涌现，必将成为有巨大潜力的信息资源，国家和军队要不失时机地利用这一资源，图像信息获取模式必须尽快改变。因此，国家地理空间情报局（NGA）较早就向有关初创公司提供“种子基金”予以支持，有的公司已经进行过飞行试验，并将继续扩大应用模式的全方位试验，证明不但重访周期会大大缩短，而且还会使成像侦察从静态图像向动态视频侦察等多手段拓展。　　四、面临的问题与需应对的挑战　　从目前看，立方体卫星的发展趋势正处于一个转折点。主要表现在，每年发射越来越多的立方体卫星，更有经验和更有实力的制造商不断进入，能使用更加先进的技术，进入更多应用领域，特别是进入商业市场。随着立方体卫星波涛汹涌的发展，其面临的问题与挑战也日益突出。　　1. 面对用户市场，必须提升应对更高要求的能力　　立方体卫星逐渐用于更高档次的任务和需求，更多面对用户市场，需要投入较多成本和更强的研制工作提升应对更高要求的能力。这就意味着卫星研制者要提供较高等级的任务担保，还要及时使用最新可以利用的技术，保持低成本、短周期和高性能的特点，使立方体卫星更具吸引力。对于任务担保，关键的计划和技术驱动力是在各种不同的项目中研制立方体卫星的经验来确定。现在这一领域的参与者更容易社会化，不一定局限于专业机构和队伍，某些项目的驱动力对于相对缺乏经验的队伍承担任务可能有更大的意义。而对于更有经验的队伍来说，技术驱动力可以更快地引领较高概率的任务成功，提升应用成效。通过对某些立方体卫星关键特点的评估可以发现，考虑利用创新技术问题，从任务担保性看，某些立方体卫星比大卫星可能更适合面对用户市场。　　2. 仍需更大技术进步的支持和促进　　未来立方体卫星所需的技术进步仍有巨大发展空间，如编队飞行等新模式的实现，对姿轨控有更高的要求，甚至相关的分系统都需要进行较大改进。对于近地轨道以远的任务，使用立方体卫星有更多的关键技术需要开发，然而目前还有很多影响立方体卫星快速进步的瓶颈，如热控、电推进、激光通信等很多关键技术需要突破。由于某些立方体卫星在低轨道运行时地面可视时间很短，就需要发展更多卫星的星座，但轨道的拥挤和轨道碎片的增加，使得多卫星星座带来的碰撞问题和轨道安全问题引起了更高关注度，同时高分辨率大型光学系统的物理限制也需要突破微型展开技术等难题。要提高卫星性能，必须把着眼点放在卫星系统的单位功率、体积和质量所能实现的性能上，即卫星的功能密度必须进一步增加。立方体卫星提高性能有两种途径：一种是研制更大规模和能力的系统，这样随着技术的进步，每颗卫星获得的性能提高，基本符合摩尔定律。这种途径已经采用过多年，实现以达到最新的技术水平来提高系统性能是行之有效的。另一种是在卫星的体积内，封装的电子系统密度更高，以实现每颗卫星安装更多的单元。按照这种思路发展，立方体卫星的可用性还有较大发展空间。　　3. 立方体卫星部件设计的新挑战　　当前已经看到，用于立方体卫星部件的要求正在发生明显的变化，对于诸如多卫星星座等新市场的参与者，较大的立方体卫星的科学和商业等主流应用是主要的驱动因素。为了迎接这一挑战，需要开拓设计和制造卫星部件的新途径，支持快速发展。　　新的多卫星星座作为新兴市场的参与者和推动力，对于立方体卫星部件的设计要求，目前正在发生着巨大改变。其特点是星座卫星的交付时间明显缩短，单颗卫星的价格较低。新参与者必须能够接受较高的风险，这主要是基于系统或星座冗余的支持，这就需要改变分系统和部件的要求。另一个改变是即将到来的10～50kg卫星市场的扩大。最早产生于教育立方体卫星机构的卫星所采用的技术，对于真正的科学或商业应用已经不完全适合。为此，不少公司和科学机构正在研制或计划研制多种新型立方体卫星，这对部件市场产生了更多的新要求。由于对有效载荷、电源等有越来越高的需求，所以立方体卫星的体积和质量有不断增长的趋势。以前的教育卫星大多为1U～3U立方体卫星，而对于商业和科学任务，目前逐渐趋于向6U、12U、16U和27U立方体卫星发展，对卫星部件的商用现货需求也呈猛烈增长态势。　　4. 作为二级有效载荷发射存在的问题　　对于立方体卫星，轨道机动能力代表着应用的机会与挑战。目前，由于立方体卫星大多作为二级有效载荷发射，其轨道位置受限于主有效载荷须到达轨道位置的约束，即由于必须适应主有效载荷的轨道要求，因此对立方体卫星来说，必须接受发射所能达到的轨道而非最佳轨道的现实。立方体卫星的开发者总是希望具有轨道机动的某种能力，但提供搭载方一般又不能接受立方体卫星携带推进系统，否则可能影响主有效载荷发射时的速度变化（ΔV）或产生污染风险。因此，立方体卫星专用发射手段问题提上议事日程。美国已经开始立方体卫星专用发射火箭的风险计划，该计划要求提供批量立方体卫星的专用发射。为解决飞行轨道和发射日程缺少控制力的问题，NASA于2015年10月宣布，向3家公司授予研制立方体卫星专门发射火箭的合同，合同总额是1710万美元。这3家公司是萤火虫太空系统公司、火箭实验室公司和处女银河公司，而这3家公司之前均未向轨道发射过一颗卫星，因此属于风险性竞争。这些风险级发射服务计划，NASA的合同支持每一个承包商仅发射一次。　　这之前，NASA有一个小卫星发射器，称为“教育发射纳米”（ELaNa）系统，但限制是NASA的火箭任务有剩余发射能力时，安排NASA和大学的立方体卫星发射。直到现在，立方体卫星的发射基本上还是依靠其他的运载火箭搭载进入太空。NASA立方体卫星专用火箭的开发，将是立方体卫星突破搭载局限，作为主有效载荷发射的开始。　　5. 大量立方体卫星的发射，轨道碎片问题不容忽视　　立方体卫星以星座投入运行，一个重要特点是卫星数量特别巨大，现在美国太空探索技术公司已经提出4000颗卫星的星座，包括其他类似的大规模星座，卫星寿命结束后的轨道处理问题成为关系到轨道安全的大问题。但到目前为止，所有立方体卫星任务，或者在轨道自然衰减，或者利用某种技术途径加速轨道衰减，总之要遵循联合国机构间空间碎片协调委员会（IADC）指南25年内实现轨道衰减的共识。由于立方体卫星大多不携带轨道推进系统，卫星轨道寿命结束后的处理措施，如何使立方体卫星不会成为轨道碎片源也成为亟待解决的问题。

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