立方星（英文名：CubeSat），又稱立方體衛(wèi)星、立方體納衛(wèi)星，是一種采用國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)的低成本微小衛(wèi)星。1U立方星的體積為10×10×10cm，在此基礎(chǔ)上，還可拓展為“2U”“3U”甚至“12U”（20×20×30cm）。
立方星的概念最早是由加利福尼亞州理工大學(xué)San Luis Obispo教授與斯坦福大學(xué)Bob Twiggs教授于1999年11月在夏威夷舉行的大學(xué)空間系統(tǒng)研討會(huì)上共同提出的。2003年6月30日，第一批立方星搭載俄羅斯呼嘯KM型火箭發(fā)射入軌。2014年，立方星技術(shù)實(shí)用化獲評(píng)“世界十大科技進(jìn)展”。2016年6月25日，世界首顆12U立方星“翱翔之星”搭載“長(zhǎng)征七號(hào)”運(yùn)載火箭在海南文昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射成功。2025年12月10日，由中山大學(xué)學(xué)生團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的立方星“逸仙-A星”成功發(fā)射，成為世界首顆在軌開(kāi)展木質(zhì)外板驗(yàn)證的衛(wèi)星。截至2025年4月30日，人類已發(fā)射立方星2730顆。
立方星包括結(jié)構(gòu)熱控、電源、姿控、通信和星務(wù)計(jì)算機(jī)等分系統(tǒng)，采用PC104總線。立方星結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要滿足：①結(jié)構(gòu)外形切面方向尺寸（100±0.1）mm；②一單元立方星縱向尺寸小于（113.5±0.1）mm；③三單元立方星縱向尺寸小于（340.5±0.3）mm；④衛(wèi)星質(zhì)心與形心偏差在20mm以內(nèi)。
立方星的優(yōu)勢(shì)在于其具有統(tǒng)一的設(shè)計(jì)制造標(biāo)準(zhǔn)，有利于衛(wèi)星在國(guó)際上的流通與合作使用。立方星的發(fā)射與制作成本一般為數(shù)百萬(wàn)元人民幣，這與動(dòng)輒數(shù)億乃至數(shù)十億元的大衛(wèi)星相比，成本更低。同時(shí)，立方星具有功能密度大、研制周期短、入軌快的特點(diǎn)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)組建技術(shù)形成的星座，可應(yīng)用于觀測(cè)地表信息、驗(yàn)證新衛(wèi)星性能、探測(cè)未知空間、植物受影響實(shí)驗(yàn)、教學(xué)與科學(xué)試驗(yàn)等領(lǐng)域。
歷史沿革
立方星的概念最早是由加利福尼亞州理工大學(xué)San Luis Obispo教授與斯坦福大學(xué)Bob Twiggs教授于1999年11月在夏威夷舉行的大學(xué)空間系統(tǒng)研討會(huì)上共同提出的，其最初目的是讓學(xué)生親身參與并實(shí)踐體驗(yàn)衛(wèi)星的研制、發(fā)射和遙測(cè)全過(guò)程。立方星是一種小型化的衛(wèi)星，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，根據(jù)任務(wù)的需要，可將立方體衛(wèi)星擴(kuò)展為一個(gè)半單元、雙單元、三單元、六單元、十二單元（1.5U、2U、3U、6U、12U）等。
2003年6月30日，第一批立方星搭載俄羅斯呼嘯KM型火箭發(fā)射入軌，其中包括來(lái)自多倫多大學(xué)的“Canx-1”，丹麥奧爾堡大學(xué)的“AAUSAT”，丹麥技術(shù)大學(xué)的“DTUSatl”，美國(guó)斯坦福大學(xué)的“QuakeSatl”，日本東京工業(yè)大學(xué)的“CUTE-1”和日本東京大學(xué)的“CubeSat Xl-IV”。
2014年，立方星技術(shù)實(shí)用化獲評(píng)“世界十大科技進(jìn)展”。2015年9月25日9點(diǎn)41分在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，長(zhǎng)征十一號(hào)運(yùn)載火箭成功將四顆衛(wèi)星送入預(yù)定軌道，其中3顆立方體試驗(yàn)衛(wèi)星（上海科技大學(xué)二號(hào)STU-2）由中國(guó)科學(xué)院上海微小衛(wèi)星工程中心研制。
西北工業(yè)大學(xué)陜西省微小衛(wèi)星工程實(shí)驗(yàn)室自主研發(fā)的12U立方星“翱翔之星”于2016年6月25日搭載“長(zhǎng)征七號(hào)”運(yùn)載火箭在海南文昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射成功。“翱翔之星”是國(guó)際上首顆12U立方星。2017年4月18日，西北工業(yè)大學(xué)“翱翔一號(hào)”立方星、南京理工大學(xué)“南理工二號(hào)”立方星、哈爾濱工業(yè)大學(xué)“紫丁香一號(hào)”立方星等歐盟QB50計(jì)劃首批發(fā)射入軌的28顆衛(wèi)星，搭乘宇宙神5運(yùn)載火箭/天鵝座貨運(yùn)飛船，在美國(guó)佛羅里達(dá)州的卡納維拉爾角空軍基地成功發(fā)射升空。
2025年12月10日，由中山大學(xué)學(xué)生團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的立方星“逸仙-A星”成功發(fā)射，成為世界首顆在軌開(kāi)展木質(zhì)外板驗(yàn)證的衛(wèi)星。截至2025年4月30日，人類已發(fā)射立方星2730顆。
設(shè)計(jì)架構(gòu)
技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
自1999年立方體衛(wèi)星概念提出，加州理工學(xué)院和斯坦福大學(xué)就制訂了立方星及其分離機(jī)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)，用于規(guī)范立方星的設(shè)計(jì)。
（1）衛(wèi)星平臺(tái)總體框架
立方星平臺(tái)系統(tǒng)包括結(jié)構(gòu)熱控、電源、姿控、通信和星務(wù)計(jì)算機(jī)等分系統(tǒng)，采用PC104總線。
（2）結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)
為實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星的統(tǒng)一設(shè)計(jì)，立方星結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要滿足：①結(jié)構(gòu)外形切面方向尺寸（1000.1）mm；②一單元立方星縱向尺寸小于（113.50.1）mm；③三單元立方星縱向尺寸小于（340.50.3）mm；④衛(wèi)星質(zhì)心與形心偏差在20mm以內(nèi)。
（3）電接口標(biāo)準(zhǔn)
發(fā)射時(shí)，星上設(shè)備必須斷電，避免對(duì)主星產(chǎn)生影響；衛(wèi)星安裝1~2個(gè)分離開(kāi)關(guān)，用于在入軌前切斷電源，入軌后打開(kāi)電源。
（4）入軌操作標(biāo)準(zhǔn)
所有展開(kāi)機(jī)構(gòu)，包括天線、太陽(yáng)電池陣等，需在衛(wèi)星入軌30min后展開(kāi)；衛(wèi)星通信發(fā)射機(jī)功率大于1W時(shí)，需在衛(wèi)星入軌30min后開(kāi)機(jī)。
核心系統(tǒng)
立方星平臺(tái)核心系統(tǒng)包含結(jié)構(gòu)熱控系統(tǒng)、星務(wù)系統(tǒng)、姿態(tài)控制系統(tǒng)、電源系統(tǒng)和通信系統(tǒng)等。
結(jié)構(gòu)熱控系統(tǒng)
材料的選擇是保證立方星質(zhì)量和剛度的關(guān)鍵。鋁合金是航空航天領(lǐng)域傳統(tǒng)材料，由于其具有密度低、比強(qiáng)度和比模量較高、以及導(dǎo)熱率良好等優(yōu)點(diǎn)，是立方星結(jié)構(gòu)首選材料。碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料具有無(wú)裂紋、熱穩(wěn)定性好和比強(qiáng)度比剛度高等優(yōu)點(diǎn)，且結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)為各向異性，在立方星結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中日益受到重視。同時(shí)，2011年利用激光3D打印技術(shù)制作立方星結(jié)構(gòu)的技術(shù)在PrinSat立方星上得到驗(yàn)證后。3D打印技術(shù)應(yīng)用于立方星的結(jié)構(gòu)，電路板制作受到廣泛關(guān)注。
衛(wèi)星熱控技術(shù)分為主動(dòng)熱控和被動(dòng)熱控兩種。由于被動(dòng)熱控具有技術(shù)簡(jiǎn)單、工作可靠及不消耗能量等優(yōu)點(diǎn)，適應(yīng)立方星小型化的需求，是立方星溫控的主要手段。常用的被動(dòng)熱控的方法有熱控涂層，多層隔熱材料，相變材料和導(dǎo)熱填料等。但對(duì)于電池和相機(jī)等對(duì)溫度要求較高的組件，仍然需用主動(dòng)熱控，常用的主動(dòng)熱控的方法有電加熱器，空間輻射器和機(jī)械接觸式熱開(kāi)關(guān)等。將主動(dòng)熱控手段小型化應(yīng)用于立方星是未來(lái)的發(fā)展方向。
星務(wù)系統(tǒng)
星務(wù)系統(tǒng)是立方星的管理系統(tǒng)，當(dāng)前立方星星務(wù)系統(tǒng)的處理器大多選用低功耗商用器件，并具備至少30MIPS的處理能力。在軌立方星使用的處理器以ARM，F(xiàn)PGA為主，也有單片機(jī)和DSP等。立方星星務(wù)計(jì)算機(jī)主要通過(guò)冗余設(shè)計(jì)手段提高系統(tǒng)可靠性，較少使用抗輻射組件。
星務(wù)系統(tǒng)的存儲(chǔ)從可靠性高，體積小及功耗低的角度出發(fā)，以sram和小容量Flash為主。星務(wù)系統(tǒng)與其他分系統(tǒng)總線連接主要采用功耗低，標(biāo)準(zhǔn)化高的I2C總線，在軌立方星系統(tǒng)中都使用了I2C總線。
商用現(xiàn)貨器件的快速發(fā)展使得立方星星務(wù)系統(tǒng)通過(guò)高集成度，高可靠性設(shè)計(jì)向更低功耗，更小的體積方向發(fā)展。
姿態(tài)控制系統(tǒng)
立方星姿控系統(tǒng)的主要任務(wù)是確定和控制衛(wèi)星的姿態(tài)。為了在有限空間及功耗下，完成衛(wèi)星的三軸穩(wěn)定控制，當(dāng)前立方星姿控系統(tǒng)多采用微型三軸磁強(qiáng)計(jì)，微型動(dòng)量輪和磁力矩器等微型部組件，以及基于微機(jī)電系統(tǒng)（Micro-electro-mechanical system，MEMS）技術(shù)的陀螺儀，加速度計(jì)等完成系統(tǒng)的構(gòu)建。在控制算法方面，立方星多采用成熟的三軸磁測(cè)磁控方案，且大多數(shù)采用偏置動(dòng)量控制，普遍三軸穩(wěn)定立方體衛(wèi)星姿態(tài)控制精度在2~5左右。
隨著MEMS技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的高精度姿態(tài)敏感器件以及姿態(tài)控制器件成功實(shí)現(xiàn)了微型化，并集成于立方體衛(wèi)星，如微型太陽(yáng)敏感器，星敏感器和地球敏感器等，這些器件的加入將使得立方星姿態(tài)確定水平能夠達(dá)到1°以內(nèi)。
電源系統(tǒng)
立方星電源系統(tǒng)主要包括能源獲取、能源控制和能源存儲(chǔ)。能源獲取大都使用三結(jié)砷化鎵太陽(yáng)能電池片，具有27%~30%的能源轉(zhuǎn)換效率，相比硅太陽(yáng)電池15%的轉(zhuǎn)換效率約提升一倍，電池陣安裝可采用體裝式和展開(kāi)式帆板設(shè)計(jì)。
能量控制分為直接能量傳輸（Direct 能量 transfer,DET）和最大功率點(diǎn)跟蹤（Maximum peak 功率 tracking,MPPT）兩種轉(zhuǎn)換拓?fù)洹ET拓?fù)錇闈M足壽命末期電池陣輸出大于母線最大電壓的要求，會(huì)導(dǎo)致壽命初期電池陣能量利用率較低；MPPT模式能夠很好地跟蹤太陽(yáng)電池陣最大輸出功率，能量利用率高，但是需要通過(guò)軟件算法配合硬件電路實(shí)現(xiàn)，增加了可靠性風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，由于轉(zhuǎn)換器效率不能達(dá)到100%，壽命末期獲得的能量可能較DET模式少。立方星電源系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以PPT結(jié)構(gòu)居多。
在電源存儲(chǔ)方面，由于鋰電池具有較高的充放電效率，比能量高及循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，立方星基本都采用鋰離子電池或鋰聚合物電池。
通信系統(tǒng)
立方星星載通信系統(tǒng)多采用傳統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)收發(fā)信機(jī)，系統(tǒng)大多工作于VHF/UHF火腿電臺(tái)頻段，國(guó)外立方體衛(wèi)星VHF/UHF頻段通信模式。個(gè)別衛(wèi)星如德克薩斯大學(xué)的DTU-2工作于S業(yè)余頻段，大都采用AX.25通信協(xié)議。對(duì)于調(diào)制模式在VHF/UHF頻段大多采用AFSK與BPSK調(diào)制模式，在S波段多采用跳頻方式，通信速率基本處于0~100kb/s范圍內(nèi)。考慮到立方體衛(wèi)星電量的限制，衛(wèi)星發(fā)射功率一般均小于2W。
發(fā)射方式
立方星的發(fā)射方式包括以下幾種：
第一，火箭搭載。一般搭載在火箭次級(jí)，通過(guò)適配器與火箭連接，發(fā)射入軌后立方星從適配器中彈出。
第二，國(guó)際空間站部署。送入國(guó)際空間站后，立方星通過(guò)機(jī)械臂吊艙釋放。
2014年8月18日，俄羅斯宇航員在國(guó)際空間站執(zhí)行出艙活動(dòng)任務(wù)期間，手動(dòng)釋放了一顆叫做Chasqui-1的1U立方星。
優(yōu)勢(shì)
與傳統(tǒng)衛(wèi)星相比，立方星至少在三個(gè)方面有明顯不同：一是工業(yè)級(jí)器件的廣泛應(yīng)用，二是標(biāo)準(zhǔn)化、批量化的部件生產(chǎn)，三是大幅度簡(jiǎn)化系統(tǒng)和流程。
首先，傳統(tǒng)航天任務(wù)中，高等級(jí)器件占用了至少1/3的成本。在工業(yè)領(lǐng)域幾十、幾百元一個(gè)的芯片，其宇航級(jí)產(chǎn)品往往造價(jià)高達(dá)十幾萬(wàn)甚至幾十萬(wàn)，所以同樣功能的一件設(shè)備，航天產(chǎn)品往往比地面民用或軍用產(chǎn)品成本高出一兩個(gè)數(shù)量級(jí)。立方星在最初是基于教學(xué)和科研目標(biāo)提出的，因此衛(wèi)星的成敗并不是一件很重要的事情，所以在一開(kāi)始就主要依靠地面工業(yè)級(jí)器件，同時(shí)只追求相對(duì)短的在軌壽命。但在實(shí)踐過(guò)程中，立方星自身技術(shù)的發(fā)展使得其在軌實(shí)際壽命不斷提高，在保持低成本的同時(shí)逐步彌補(bǔ)了其壽命短板。
其次，傳統(tǒng)航天任務(wù)往往軍民結(jié)合，這使得各國(guó)的航天系統(tǒng)往往相對(duì)封閉。由于單個(gè)國(guó)家航天任務(wù)總量有限，因此各國(guó)的航天部組件都長(zhǎng)期處于單件生產(chǎn)狀態(tài)，研制成本高居不下，同時(shí)產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性也受人為因素影響較大。而立方星由于其本源上的教學(xué)和科研性質(zhì)，相對(duì)容易地突破了國(guó)家界限，在此情況下，一批標(biāo)準(zhǔn)化部件已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全球銷售，總銷售量的上升推動(dòng)生產(chǎn)商實(shí)現(xiàn)了小批量生產(chǎn)。借助于現(xiàn)代工業(yè)的批量化生產(chǎn)手段，產(chǎn)品的一致性得以顯著提升，同時(shí)成本也進(jìn)一步下降。
第三，傳統(tǒng)航天產(chǎn)品一般在各層級(jí)都有冗余備份，從電路板上的電路備份，到設(shè)備中的板卡和模塊備份，再到系統(tǒng)中的設(shè)備備份，層層備份實(shí)現(xiàn)了航天器的高可靠性，同時(shí)也極大地推高了航天器總成本—不僅在體系上面有備份，在研制流程上，傳統(tǒng)航天也規(guī)劃了模樣件、初樣件、正樣件三套產(chǎn)品。應(yīng)該說(shuō)，三階段的研制流程在確保最終產(chǎn)品的極高可靠性方面是非常必要的，但毫無(wú)疑問(wèn)這也使得產(chǎn)品成本進(jìn)一步翻番。立方星技術(shù)從一開(kāi)始就反其道而行之，以“最簡(jiǎn)單的就是最可靠的”為核心理念，不僅從系統(tǒng)設(shè)計(jì)層面放棄一切備份，做最簡(jiǎn)系統(tǒng)，還從研制流程層面只做一套產(chǎn)品。通過(guò)這兩方面的簡(jiǎn)化，在犧牲部分可靠性的情況下，使得衛(wèi)星成本大幅度降低。
應(yīng)用領(lǐng)域
觀測(cè)地表信息
在觀察地表信息的時(shí)候可以采用三單元立方體衛(wèi)星。三單元立方體衛(wèi)星的圖像呈現(xiàn)十分清晰，地面觀測(cè)范圍較大。立方體衛(wèi)星現(xiàn)在分布在各個(gè)軌道以及極地區(qū)域，數(shù)量已超過(guò)一百顆。立方體衛(wèi)星每24小時(shí)輸送一次圖像信號(hào)，控制系統(tǒng)進(jìn)行收集，從而對(duì)各個(gè)區(qū)域的地理特征進(jìn)行分析。
驗(yàn)證新衛(wèi)星性能
科學(xué)家們已經(jīng)研制出新型的衛(wèi)星對(duì)接技術(shù)、交匯技術(shù)等。第一顆衛(wèi)星進(jìn)入軌道后，可以發(fā)射第二顆立方體衛(wèi)星，使后一顆衛(wèi)星圍繞前一衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)。立方體衛(wèi)星系統(tǒng)安裝了傳感裝置，便于固定兩顆衛(wèi)星的位置。衛(wèi)星對(duì)接技術(shù)對(duì)航天事業(yè)的發(fā)展有著重要作用，一旦技術(shù)成熟，可以為航天器提供探測(cè)服務(wù)。
探測(cè)未知空間
航天探測(cè)就是想要開(kāi)發(fā)人類未知的領(lǐng)域，立方體衛(wèi)星的存在剛好可以滿足航天探測(cè)的需要。許多國(guó)家都已開(kāi)始進(jìn)行立方體衛(wèi)星探測(cè)項(xiàng)目，空間探測(cè)時(shí)至少需要五十顆以上的立方體衛(wèi)星，形成完整的衛(wèi)星系統(tǒng)。
植物受影響實(shí)驗(yàn)
植物的生長(zhǎng)狀態(tài)在地球和外層空間有著很大的差異，需著重分析重力對(duì)植物的影響因素。將立方體衛(wèi)星技術(shù)應(yīng)用在中國(guó)科學(xué)院植物研究所受影響的實(shí)驗(yàn)中，可利用電磁信號(hào)記錄植物的生長(zhǎng)過(guò)程，并將收集到的信息傳給地面空間站。
教學(xué)與科學(xué)試驗(yàn)
在工程培訓(xùn)和大學(xué)教育方面，立方體衛(wèi)星發(fā)揮了巨大作用，加速了先進(jìn)科學(xué)技術(shù)向工程應(yīng)用的轉(zhuǎn)化進(jìn)程，促進(jìn)了產(chǎn)學(xué)研結(jié)合。宇航專家又提出了“口袋立方體”（PocketCube）衛(wèi)星概念，并已在2013年完成多次發(fā)射。以立方體衛(wèi)星發(fā)展現(xiàn)狀推斷，“口袋立方體”衛(wèi)星也必將具有廣闊的應(yīng)用前景。
軍事應(yīng)用
立方體衛(wèi)星具有潛在的軍事應(yīng)用價(jià)值，其具有功能擴(kuò)展性好、可快速組網(wǎng)、生存能力強(qiáng)、系統(tǒng)可靠性高、實(shí)用靈活方便、適合應(yīng)急發(fā)射等優(yōu)點(diǎn)，這些特點(diǎn)都非常適合應(yīng)用于軍事領(lǐng)域。譬如，2013年12月6日，美國(guó)成功發(fā)射了戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星-6（TacSat-6）立方體納衛(wèi)星，其質(zhì)量5kg，主要用于測(cè)試戰(zhàn)術(shù)通信技術(shù)。立方體衛(wèi)星也可以用于執(zhí)行子母星任務(wù)，從而實(shí)施空間態(tài)勢(shì)感知和空間控制任務(wù)。一顆立方體母衛(wèi)星可攜帶多顆立方體子衛(wèi)星，這些子衛(wèi)星以不同方式組合排列進(jìn)行編隊(duì)飛行，可以與其他太空資產(chǎn)對(duì)接，提供高質(zhì)量成像，并完成對(duì)其他衛(wèi)星進(jìn)行監(jiān)視、干擾和攻擊等任務(wù)。
空間分布式應(yīng)用
立方體衛(wèi)星可通過(guò)星座組網(wǎng)、編隊(duì)飛行等途徑，顯著提高系統(tǒng)的時(shí)間分辨率和覆蓋區(qū)域。通過(guò)對(duì)星座衛(wèi)星的分布式靈活部署及在軌重構(gòu)，大幅提高空間系統(tǒng)的生存能力和空間體系的彈性。星座多星，多任務(wù)和多模式綜合應(yīng)用形成新的工作體制，可實(shí)現(xiàn)單顆衛(wèi)星難以實(shí)現(xiàn)的功能和性能。世界在遙感、戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用、通信、科學(xué)試驗(yàn)等領(lǐng)域均提出了大規(guī)模的立方體衛(wèi)星星座計(jì)劃。空間分布式應(yīng)用已經(jīng)成為立方體衛(wèi)星發(fā)揮效能的重要途徑，也是未來(lái)立方體衛(wèi)星發(fā)展的主要趨勢(shì)。
專業(yè)賽事
2016年“天際探索杯中國(guó)大學(xué)生立方體衛(wèi)星大賽”26日在海口市舉行新聞發(fā)布會(huì)，本次大賽是全國(guó)大學(xué)生微型立方星設(shè)計(jì)制造創(chuàng)新科技比賽，主題為“立方之星，夢(mèng)圓中華”。大賽面向國(guó)內(nèi)大專院校在校學(xué)生，將對(duì)參賽個(gè)人或團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)制作的立方星金盤(pán)評(píng)選、優(yōu)化、引導(dǎo)和自助。12月19日大賽總決賽后，組委會(huì)將根據(jù)實(shí)際評(píng)審效果，評(píng)選出最后優(yōu)勝項(xiàng)目，并對(duì)獲得項(xiàng)目實(shí)施獎(jiǎng)項(xiàng)的參賽者提供10萬(wàn)至25萬(wàn)元人民幣獎(jiǎng)金。資深火箭專家、中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院原副院長(zhǎng)、中國(guó)載人航天工程火箭系統(tǒng)原總指揮黃春平在新聞發(fā)布會(huì)上致辭。他表示，此次大賽響應(yīng)國(guó)家萬(wàn)眾創(chuàng)業(yè)、萬(wàn)眾創(chuàng)新和“互聯(lián)網(wǎng)+”的號(hào)召，以普及航天科普知識(shí)，激發(fā)大學(xué)生科技創(chuàng)新熱情為目的。
2018年11月18日至11月20日，首屆國(guó)際立方星及應(yīng)用創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽在西北工業(yè)大學(xué)長(zhǎng)安校區(qū)舉行。來(lái)自世界各地的30支隊(duì)伍報(bào)名參加了本次活動(dòng)，其中12支隊(duì)伍闖入決賽。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)答辯角逐，最終評(píng)選出一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，二等獎(jiǎng)2項(xiàng)，三等獎(jiǎng)3項(xiàng)。上海交通大學(xué)航空航天學(xué)院智能衛(wèi)星技術(shù)中心團(tuán)隊(duì)成功闖入決賽并取得佳績(jī)。其中，與希臘帕特雷大學(xué)、德國(guó)IABG公司合作設(shè)計(jì)的高光譜立方星（Archimedes: A Low Cost, Innovative Hyperspectral Cubesat Mission）獲得二等獎(jiǎng)；與悉尼大學(xué)合作設(shè)計(jì)的月球水資源探測(cè)立方星（Low-Lunar Orbit Nano Ice Mapper）獲得優(yōu)秀獎(jiǎng)。
2023年，第74屆國(guó)際宇航大會(huì)，北京航空航天大學(xué)團(tuán)隊(duì)獲得了第二屆世界大學(xué)生立方星挑戰(zhàn)賽國(guó)際總冠軍。
價(jià)值意義
立方星技術(shù)是高新技術(shù)集成的產(chǎn)物，它的興起、發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步一直是在高校的主導(dǎo)下進(jìn)行。高校具有多學(xué)科綜合優(yōu)勢(shì)，學(xué)術(shù)水平高、科研能力強(qiáng)、多學(xué)科的交叉與融合成為立方星技術(shù)發(fā)展的重要保障。
立方星的發(fā)展為高校新技術(shù)、新材料的在軌驗(yàn)證和空間應(yīng)用提供了高效、低成本的途徑，可以有效推動(dòng)高校學(xué)科建設(shè)和學(xué)科交叉融合。
通過(guò)立方星的研制，使得高校學(xué)生有條件在有限的時(shí)間里經(jīng)歷衛(wèi)星研制的整個(gè)過(guò)程，對(duì)推進(jìn)中國(guó)航天產(chǎn)業(yè)化和航天教育具有重要的意義。
發(fā)展趨勢(shì)
技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
（1）標(biāo)準(zhǔn)模塊化程度更高，結(jié)構(gòu)單元數(shù)量更靈活
標(biāo)準(zhǔn)模塊化是立方星區(qū)別于其他微小衛(wèi)星的最重要特點(diǎn)，標(biāo)準(zhǔn)模塊化程度朝著更高的方向發(fā)展將是立方星保持和提升自身地位的重要途徑。一方面，作戰(zhàn)快速響應(yīng)航天（ORS）辦公室研制的PnP立方星更適合戰(zhàn)時(shí)快速響應(yīng)；NRO的“集群”（Colony）通用標(biāo)準(zhǔn)化平臺(tái)已被用于STARE和SMDC-ONE等軍用立方星。另一方面，立方星的結(jié)構(gòu)單元將不再限于傳統(tǒng)的1U~3U構(gòu)型，多單元構(gòu)型使立方星能支持更多功能更復(fù)雜的大型有效載荷。在研的諸多深空探測(cè)立方星均采用6U構(gòu)型；克蘭菲爾德大學(xué)設(shè)計(jì)的對(duì)地觀測(cè)星座同樣采用6U構(gòu)型；美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究項(xiàng)目局（DARPA）的偵察驗(yàn)證衛(wèi)星SEEME甚至采用27U構(gòu)型。
綜合以上模塊化程度和單元擴(kuò)展的發(fā)展方向，立方星在高度模塊化和一定程度上“無(wú)限”擴(kuò)展模塊數(shù)量方面與“細(xì)胞星”趨同。但1U,3U構(gòu)型仍然在空間技術(shù)演示驗(yàn)證，教學(xué)培訓(xùn)方面發(fā)揮不可替代的重要作用。
（2）發(fā)展專用運(yùn)載器技術(shù)和空中發(fā)射等多種技術(shù)滿足快響需求
作為次級(jí)有效載荷搭乘火箭發(fā)射的方式已不能滿足立方星的蓬勃發(fā)展需求。多種新型發(fā)射技術(shù)（例如立方星專用發(fā)射火箭技術(shù)和空中發(fā)射技術(shù)）為立方星提供更為廣闊的應(yīng)用空間，尤其是使立方星更加適應(yīng)低成本快速響應(yīng)發(fā)射組網(wǎng)或補(bǔ)網(wǎng)的軍事需求。2013年美國(guó)航空航天局發(fā)布“發(fā)射服務(wù)使能探索與技術(shù)”（NEXT）招標(biāo)書(shū)，擬為立方星建造專門(mén)的運(yùn)載器；2015年5月，NASA通過(guò)“”納衛(wèi)星教育發(fā)射（ELaNa）項(xiàng)目征求包括立方星在內(nèi)的小衛(wèi)星專用發(fā)射火箭技術(shù)方案；DARPA正在開(kāi)發(fā)的“空中發(fā)射輔助太空進(jìn)入”（ALASA）項(xiàng)目擬用少于100萬(wàn)美元的成本發(fā)射包括立方星在內(nèi)的質(zhì)量低于45千克的小型衛(wèi)星，能在24小時(shí)內(nèi)完成發(fā)射準(zhǔn)備工作。
（3）通過(guò)增材制造技術(shù)率先實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星的在軌制造部署
立方星的研制周期短，更適合率先實(shí)現(xiàn)在太空中制造組裝。2015年8月美國(guó)太空制造公司與納型支架（NanoRacks）公司合作為立方星研發(fā)商提供一項(xiàng)變革性的衛(wèi)星部署服務(wù)“存儲(chǔ)與部署”。該服務(wù)將結(jié)合增材制造技術(shù)提供在太空環(huán)境下按需制造，組裝與部署衛(wèi)星的服務(wù)。在軌建造部署將為衛(wèi)星的設(shè)計(jì)，制造，部署開(kāi)啟新的范式，真正實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)能力。
應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)
（1）組網(wǎng)輔助大衛(wèi)星構(gòu)成快速響應(yīng)，抗毀空間體系架構(gòu)
未來(lái)立方星可快速發(fā)射組網(wǎng)，響應(yīng)戰(zhàn)時(shí)需求，以發(fā)射入軌或在軌機(jī)動(dòng)的形式補(bǔ)充缺失軌位，具有抗毀性和經(jīng)濟(jì)可承受性，主要表現(xiàn)在以下幾方面：①立方星研制成本低、周期短、可批量快速生產(chǎn)；②美國(guó)航空航天局與其他小衛(wèi)星研制公司正在研制若干具有低任務(wù)成本的立方星專用運(yùn)載器，以及空中輔助發(fā)射項(xiàng)目，可迅速發(fā)射補(bǔ)網(wǎng)；③各國(guó)正積極發(fā)展立方星推力器及編隊(duì)飛行技術(shù)，可立即調(diào)度附近衛(wèi)星補(bǔ)充缺失軌位。但由于立方星的尺寸及功率短期內(nèi)不能支持機(jī)構(gòu)級(jí)任務(wù)有效載荷，立方星輔助大衛(wèi)星共同構(gòu)成快速響應(yīng)、抗毀空間體系架構(gòu)。
（2）單顆立方星將擴(kuò)充空間攻防力量，亦將成為低成本深空探測(cè)新方案
美國(guó)正計(jì)劃發(fā)展立方星的偵察能力和逼近操作技術(shù)，能使立方星悄悄逼近敵方航天器進(jìn)行信息搜集，發(fā)起攻擊和守衛(wèi)大衛(wèi)星。“納帆”D2、“光帆”、“系繩衛(wèi)星”等驗(yàn)證的太陽(yáng)帆推進(jìn)和系繩電推進(jìn)技術(shù)亦可用于使衛(wèi)星脫軌。
先進(jìn)微型推進(jìn)技術(shù)的不斷發(fā)展以及立方星的低成本、便于搭乘等優(yōu)點(diǎn)將使立方星成為深空探測(cè)的新方案。美國(guó)航空航天局和歐洲航天局將在未來(lái)的深空探測(cè)任務(wù)（“洞察號(hào)”任務(wù)（NASA,2016）、“探索任務(wù)”（NASA,2017）、小行星撞擊任務(wù)（ESA,2020））中搭載若干深空探測(cè)立方星。
（3）民商用中分辨率遙感與通信星座挑戰(zhàn)傳統(tǒng)微小衛(wèi)星星座
超大規(guī)模立方星星座在不增加成本的情況下，相比的小規(guī)模微小衛(wèi)星星座具有更高的時(shí)間分辨率，商業(yè)價(jià)值巨大。“鴿群”1計(jì)劃未來(lái)通過(guò)100顆以上立方星實(shí)現(xiàn)1米的空間分辨率，每天更新一次數(shù)據(jù)庫(kù)；按“快眼”星座的目標(biāo)設(shè)計(jì)的35顆6U立方星對(duì)地觀測(cè)星座的時(shí)間分辨率更高；“斯特拉托斯”星座提供全球最大的私營(yíng)氣象數(shù)據(jù)庫(kù)。
參考資料 >
西北工業(yè)大學(xué)自主研發(fā)“翱翔之星” 發(fā)射成功.人民網(wǎng).2025-12-22
上海交通大學(xué)智能衛(wèi)星技術(shù)中心團(tuán)隊(duì)在首屆國(guó)際立方星及應(yīng)用創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽中獲得佳績(jī).上海交通大學(xué).2025-12-22
你不知道的航天新知識(shí)——立方體衛(wèi)星技術(shù).霞浦新聞網(wǎng).2025-12-22
別看立方星的“個(gè)頭”小，功能卻不得了.人民網(wǎng).2025-12-22
立方星：微小衛(wèi)星展宏圖.微信公眾號(hào).2025-12-22
“90后”的他們?cè)炝艘活w“星”.新華網(wǎng).2025-12-22
【中國(guó)新聞網(wǎng)】中國(guó)“上科大二號(hào)立方體試驗(yàn)衛(wèi)星”成功發(fā)射.中國(guó)科學(xué)院.2025-12-22
“麻雀雖小，五臟俱全”！立方星有哪些優(yōu)勢(shì)？.百家號(hào).2025-12-22
中國(guó)大學(xué)生立方星大賽將舉行 作品或搭火箭進(jìn)太空.搜狐網(wǎng).2024-05-06
北航“立方星”獲得國(guó)際比賽總冠軍.今日頭條.2024-05-06