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(xué)提出的方法對衛(wèi)星進(jìn)行分類：質(zhì)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(shù)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(fēng)險也越來越大。由多顆微小衛(wèi)星以組網(wǎng)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(fēng)險。

微小衛(wèi)星在功能與用途上跟傳統(tǒng)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(tǒng)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(zhì)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(jì)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(shù)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(jié)構(gòu)一體化設(shè)計，用輕型鎂合金材料作為主結(jié)構(gòu)框架，整星質(zhì)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(nèi)的清晰圖像。

近十年來，電子設(shè)備、計算機和信息技術(shù)的發(fā)展使得新一代微小衛(wèi)星在體積和質(zhì)量減小的同時，性能和應(yīng)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(chǎn)品的小型化，微小衛(wèi)星的供配電系統(tǒng)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(xiàn)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(jìn)一步推動了微小衛(wèi)星的產(chǎn)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(xiàn)代微小衛(wèi)星在軌運行，它們奮戰(zhàn)于各個領(lǐng)域。

1.QSAT衛(wèi)星

QSAT衛(wèi)星是日本九州大學(xué)研制的微小衛(wèi)星，長度不足50cm，質(zhì)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(shù)據(jù)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(jìn)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(nèi)的多個國家的研究機構(gòu)和大學(xué)共同參與的衛(wèi)星項目，同時也是該類微小衛(wèi)星的統(tǒng)稱。

目前，該項目有超過30所大學(xué)和研究機構(gòu)參與，制訂統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，由專門機構(gòu)統(tǒng)一發(fā)射。從2003年到2016年，一共進(jìn)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(xué)的nCube和東京大學(xué)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(shù)的驗證項目，由一顆質(zhì)量為35kg的Orion衛(wèi)星和兩顆質(zhì)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(wù)的目的是演示驗證實現(xiàn)衛(wèi)星編隊飛行所需的幾項關(guān)鍵技術(shù)，包括姿態(tài)確定技術(shù)以及多顆微小衛(wèi)星協(xié)同控制完成預(yù)定義的編隊構(gòu)型技術(shù)等。（據(jù)科學(xué)大院、中國數(shù)字科技館）