早在二月份，印度空間研究組織的一枚火箭就向地球軌道部署了一百多顆微型航天器。這構成了有史以來最大規模的小型衛星流，稱為立方體衛星，由單次猛推式助推器送入太空——但優勢不大。本週晚些時候，還有七十多顆衛星計劃搭乘俄羅斯火箭。自 20 世紀 90 年代末以來，在大大小小的發射中，大約有 700 顆立方體衛星進入太空，而且速度正在加快。
立方體衛星是一種獨特的低成本奈米衛星，重量不到三磅，並且具有標準尺寸和形狀。平均立方體衛星尺寸為“一個單元”或“1U”，尺寸為 10 X 10 X 10 釐米，但可以放大至 1.5、2、3、6 甚至 12U。與全尺寸衛星相比，這種靈活性使立方體衛星成為一種划算的交易，成本範圍很廣。例如，學生或業餘愛好者建造的簡單立方體衛星可能花費大約 5 萬美元，而專業航空航天公司更高階的專案可能從 25 萬美元到 200 萬美元不等。
立方體衛星在太空中的用途似乎僅受其尺寸及其設計者和使用者的想象力限制——政府、大學和私營公司越來越多地依賴它們來完成從地球寬頻遠端監控到執行在軌科學實驗以及測試新型推進和通訊技術等各種任務。
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隨著立方體衛星和其他軌道奈米衛星數量的持續增加，關於它們最重要的影響的爭論也隨之增加：立方體衛星真的是其最堅定的支持者堅持認為的重要教育、科學和技術工具嗎？還是僅僅是不負責任地增加已經環繞地球的威脅性垃圾外殼的放縱玩具？
這已經是一個眾所周知的爛攤子。軌道碎片是指地球軌道上任何不再具有有用功能的物體。這種公共空間的雜物是報廢的航天器、用完的火箭級、鋼螺栓、油漆碎片，甚至冷凍的核反應堆冷卻劑的混合物。與太空垃圾的高速撞擊可能會摧毀或嚴重損壞昂貴的衛星，甚至威脅到飛行器乘員的安全。
重大影響
英國南安普頓大學航空航天工程師休·劉易斯最近領導的一項研究報告稱，小型衛星交通的增長預計將對空間環境產生“重大影響”。劉易斯說：“從我的角度來看，這個故事至少有兩個方面。立方體衛星發射數量的增加部分是因為它們代表瞭解決工程或商業問題的經濟高效的解決方案。特別是，對地球觀測資料和通訊的需求不斷增長，可以透過以相對較低的成本使用立方體衛星來滿足這些需求。監管機構面臨的挑戰是制定和應用規則，以便以可持續的方式實現這些服務和效益。我認為公平地說，這不是一件容易的任務。” 劉易斯的研究表明，需要考慮針對立方體衛星的額外空間碎片減緩指南。
根據一項名為“25 年規則”的國際協議，各國承認它們不應發射在地球軌道上的壽命超過任務結束後 25 年的物體。然而，合規性是自願的；各國可以選擇對其領土上發射的運載火箭實施（或不實施）該規則。
美國政府不批准任何違反 25 年脫軌規則的發射。對於美國發射的立方體衛星，這通常意味著將它們放置在橢圓或低空軌道上，它們將從該軌道向下漂移並在七年或更短的時間內在大氣層中燒燬。但對於大型和小型太空參與者來說，大局是這項規則沒有強制執行。過去十年的證據表明，衛星運營商的合規記錄“充其量只是參差不齊”。
該研究建議，強制執行可能有助於減輕小型衛星對空間環境的影響——但研究人員補充了一個警告：對小型衛星任務施加限制可能會抑制創造力，並可能產生可能破壞任務商業可行性的成本影響。
可持續環境
歐洲航天局空間碎片辦公室負責人霍爾格·克拉格表示，立方體衛星之所以激增，是因為其成本低廉。克拉格補充說，然而，只要每個人都遵守空間碎片減緩指南（如 25 年規則），這就不是問題。“我們的模擬表明，即使增加立方體衛星的數量，如果發射到足夠低的軌道，環境也可以吸收，”克拉格說。“當然，這有一個自然的限制，但尚未量化，低空交通量的增加意味著對國際空間站執行的更多幹擾。”
美國宇航局和國際社會都對立方體衛星可能造成的環境破壞感到擔憂，退休的美國宇航局高階科學家唐·凱斯勒說，他的名字將永遠銘刻在太空垃圾專家的萬神殿中。1978 年，凱斯勒詳細描述了軌道上產生碎片的衛星碰撞和爆炸如何引發連鎖反應，從而成倍增加圍繞地球旋轉的太空垃圾數量。這種“凱斯勒綜合徵”很容易使太空飛行變得過於危險而無法進行。
凱斯勒說，立方體衛星的小尺寸是一個優點，因為它們所含的可能轉化為威脅航天器的碎片的材料更少。但這被其他因素抵消了，包括它們數量眾多以及可靠性和可操縱性有限。它們的激增可能需要新的減緩規則，特別是由於某些衛星可能太小而無法從地面充分跟蹤。“它們可以以低廉的價格提供的服務是積極的屬性，”他說。“但它們也代表了維護可持續環境的新挑戰。” 一方面，航天器界意識到了這些挑戰，並正在努力解決這些挑戰。另一方面，“我額外的擔憂是，對大型立方體衛星星座的建模是不充分的，”他補充說，他指的是用於預測和分析潛在技術問題的計算機模擬。
凱斯勒解釋說，儘管至少有一個模型包括小至一釐米的太空垃圾，但大多數長期模型僅預測 10 釐米及以上類別的增長。“然而，立方體衛星非常容易受到更小碎片的攻擊，碰撞會導致更多無法追蹤的碎片，並可能導致星座內以及與任何附近大型星座的級聯反應。” 凱斯勒指出，他已經對這個問題表示了擔憂。
未來的挑戰
美國聯邦航空管理局商業航天運輸辦公室副局長喬治·尼爾德表示，立方體衛星和其他小型衛星在各種太空任務中的使用顯著增加。尼爾德說，這是有充分理由的：由於成本較低，立方體衛星為增加創新提供了重大機遇。它們可以更頻繁、更低成本地飛行，以磨練新穎的概念，有可能比任何傳統的衛星系統更快、更便宜地解鎖新產品、服務、客戶和市場。“然而，重要的是要注意，為了充分利用這些潛在的好處，需要解決幾個挑戰，”他建議道。“例如，由於尺寸的原因，衛星本身可能難以跟蹤，而且它們通常不可操縱。與此同時，由於它們是故意設計為低成本的，因此這些衛星中的大多數冗餘度有限或根本沒有冗餘度，可靠性也僅為邊際水平。” 他說，因此，這些系統中的許多系統在發射後不久就變成了軌道碎片。“如果我們想成為空間環境的負責任管理者，”他補充說，“我們需要考慮如何使這些系統在太空中執行，同時確保它們不會對其他太空運營商構成危害。” 尼爾德指出，已經存在一些想法可以最大限度地減少立方體衛星激增帶來的碎片風險，例如
—鼓勵使用軌道高度和傾角，以減少與國際空間站和其他高價值設施碰撞的機會。
—確定減少立方體衛星軌道壽命的最佳方法。
—在每個航天器上新增信標、應答器或角反射器，以便更容易跟蹤它們。
識別衛星
美國空軍前軍官、專注於空間安全和安全世界基金會現任專案規劃主任布賴恩·韋登表示，立方體衛星帶來許多挑戰。
首先，立方體衛星現在相對難以跟蹤和最終識別。韋登解釋說，它們通常成群部署，大多數缺乏區分特徵，並且可操縱性有限或根本沒有可操縱性，無法主動避開碰撞。他繼續指出，此外，立方體衛星運營商可能幾乎沒有衛星使用經驗，並指出一些立方體衛星是由可能沒有太多國家法規或監督的國家發射的。他認為，識別挑戰比跟蹤挑戰更緊迫——儘管兩者相互關聯。他說，10 釐米的立方體衛星可以透過現有的感測器網路進行跟蹤，“但是，如果您同時傾倒數十個立方體衛星，就很難分辨出哪個是哪個。”
韋登說，已經提出了幾種建立衛星“ID 標籤”的方法，但他不知道是否有任何努力評估哪種方法最有效或將其開發成可行的解決方案。“我懷疑在近期內能否從政府方面取得多大進展，”他說。“目前國會和[唐納德·]特朗普政府的精神是擺脫監管和減少政府規模。事實上，國會中一些知名人士公開質疑美國政府是否需要對太空活動進行任何監管。” 也就是說，韋登補充說，立方體衛星和商業航天界似乎正在認真對待這些問題。這個社群包括“渴望成為負責任的太空行為者”的立方體衛星運營商，他說。
改變遊戲規則
Analytical Graphics 公司空間標準與創新中心高階研究天體動力學家 T. S. 凱爾索認為立方體衛星是一種積極的發展——尤其是在鼓勵大學參與和激發創造力方面。“我認為一些‘大資料’應用程式有可能真正改變我們社會的遊戲規則，”他補充道。
凱爾索指出，立方體衛星標準的建立者之所以選擇 10 釐米的單元尺寸，主要是基於該社群對五角大樓空間監視網路可以跟蹤的目標的理解——因為知道衛星的位置是使用衛星的關鍵。“不幸的是，國防部拒絕討論能力並指出跟蹤這種尺寸物體的困難，使我們仍然面臨挑戰，”他說。
凱爾索解釋說，當該挑戰與部署 30 顆或更多立方體衛星的專案相結合時，“嘗試將觀測結果與軌道關聯並生成良好的軌道變得更加困難”。他說，軍事太空觀察員可能需要數週時間才能理清每顆立方體衛星的軌道，並且無法跟蹤和識別物體可能會阻止運營商執行關鍵的啟用任務並導致衛星丟失。“不幸的是，大多數運營商都沒有意識到這個問題，也沒有為此做好準備，因為他們認為美國‘一切盡在掌握’。他們通常在發射後才意識到問題，那時他們正在四處尋求幫助，”他說。“社群需要了解這一挑戰，然後共同努力尋找創造性的方法來解決它。美國政府——甚至運營大型衛星網路的非政府實體——可能希望資助解決方案的使用，以防止這些教育工具僅僅增加碎片數量。”
目前，立方體衛星的普及程度顯然呈上升趨勢。最初用作教學工具和技術演示，它們執行更復雜的科學任務和充當商業服務支柱的效用正在獲得 traction。尚待觀察的是，它們的激增是否會加劇處理地球軌道碎片日益嚴重的危害這一令人頭痛的天空問題。