微小衛(wèi)星身材小、功能大，對航天事業(yè)發(fā)展非常有幫助。作為主航天器飛行的伴侶，微小衛(wèi)星離得近、看得真，有“近水樓臺先得月”的位置優(yōu)勢，可以作為主航天器的安全輔助工具。那么，什么樣的衛(wèi)星是微小衛(wèi)星？

目前主要按照英國薩瑞大學提出的方法對衛(wèi)星進行分類：質量小于100kg的衛(wèi)星為微小衛(wèi)星。其中，10kg到100kg的為微型衛(wèi)星，1kg到10kg的為納衛(wèi)星，1kg以下的為皮衛(wèi)星。

隨著技術的發(fā)展，衛(wèi)星的功能越來越多，大衛(wèi)星的研制成本越來越高，隨之而來的風險也越來越大。由多顆微小衛(wèi)星以組網或編隊方式形成的微小衛(wèi)星星座不僅能完成單個大型空間飛行器的功能，而且可以大幅降低成本和風險。

微小衛(wèi)星在功能與用途上跟傳統衛(wèi)星比沒有太大不同。它們絕大部分都是在離地表高度1000km以下的低軌運行。微小衛(wèi)星的研制不需要龐大的研發(fā)隊伍，往往幾個人或十幾個人就能完成，成本能降到傳統衛(wèi)星的幾分之一到幾十分之一。

伴隨“天宮二號”飛行的微小衛(wèi)星

發(fā)展迅速

早在1990年，美國就用“偵察兵”火箭一次發(fā)射了兩顆質量各為6.8kg的“多路通信衛(wèi)星”，這是微小衛(wèi)星的雛形。從20世紀90年代開始，美國就著手研制微小衛(wèi)星作為伴隨衛(wèi)星。

我國是第二個掌握伴隨衛(wèi)星技術的國家。2008年，神舟7號載人飛船就發(fā)射了伴隨衛(wèi)星，它由中科院上海微小衛(wèi)星工程中心研制，采用兩艙結構一體化設計，用輕型鎂合金材料作為主結構框架，整星質量不超過40kg。它在4×8km的橢圓軌道上環(huán)繞飛船軌道艙飛行，相機攜帶廣角和長焦兩個鏡頭，能捕捉4m至2km內的清晰圖像。

近十年來，電子設備、計算機和信息技術的發(fā)展使得新一代微小衛(wèi)星在體積和質量減小的同時，性能和應用能力得到大幅提升。另外，得益于太陽能電池片效率的提升和電子產品的小型化，微小衛(wèi)星的供配電系統性能也得到很大提高。

目前，搭載發(fā)射和一箭多星已成為運載火箭發(fā)射的主要方式，例如2015年我國利用長征六號火箭成功實現1箭20星發(fā)射，這種密集的發(fā)射模式降低了微小衛(wèi)星的發(fā)射成本，提高了大規(guī)模批量化部署的能力，進一步推動了微小衛(wèi)星的產業(yè)化發(fā)展。

活躍在宇宙中

目前全球有300余顆多種用途的現代微小衛(wèi)星在軌運行，它們奮戰(zhàn)于各個領域。

1.QSAT衛(wèi)星

QSAT衛(wèi)星是日本九州大學研制的微小衛(wèi)星，長度不足50cm，質量不足50kg。該衛(wèi)星用于探測地球南北兩極附近的離子分布狀況。

QSAT安裝有太陽敏感器、三軸磁強計和陀螺，最大的特色是它的姿態(tài)控制。在太陽光照區(qū)域，通過三種敏感器的數據融合獲得姿態(tài)信息；在太陽陰影區(qū)，通過磁強計和陀螺的測量進行姿態(tài)確定。從地面仿真實驗來看，它的姿態(tài)控制能力非常強。

2.CubeSat衛(wèi)星

CubeSat是由包括中國在內的多個國家的研究機構和大學共同參與的衛(wèi)星項目，同時也是該類微小衛(wèi)星的統稱。

目前，該項目有超過30所大學和研究機構參與，制訂統一標準，由專門機構統一發(fā)射。從2003年到2016年，一共進行過9次集中發(fā)射，釋放了40多顆CubeSat，其中包括挪威科技大學的nCube和東京大學的CubeSatVI等。

nCube衛(wèi)星

CubeSatVI衛(wèi)星

3.Orion和Emerald衛(wèi)星

獵戶座-綠寶石計劃是美國航空航天局支持的衛(wèi)星編隊技術的驗證項目，由一顆質量為35kg的Orion衛(wèi)星和兩顆質量為15kg的Emerald衛(wèi)星組成，在軌道高度為500km的圓軌道運行。

該任務的目的是演示驗證實現衛(wèi)星編隊飛行所需的幾項關鍵技術，包括姿態(tài)確定技術以及多顆微小衛(wèi)星協同控制完成預定義的編隊構型技術等。（據科學大院、中國數字科技館）