据澳大利亚每日航天网站2020年2月26日报道，美国国家航空航天局（NASA）空间技术任务部（STMD）小型航天器技术项目执行官克里斯托弗·贝克日前表示，随着NASA正在研发更多在地球轨道外运行的立方体卫星，这种小型创新型航天器将在NASA的“阿尔忒弥斯”载人重返月球计划中发挥重要作用。

贝克指出，消费类电子产品和微型传感器的技术进步使小型航天器成为太空探索的有力工具，而产品市场上有着诸多商业成品部件，它们均具有惊人的处理能力，体积非常小且耗电量低。通过这些产品的获取与融合利用，从而形成了小型卫星和立方体卫星的技术革命。立方体卫星可经常以频繁、灵活和低成本的方式进入太空，从其概念设计到实施发射的整个任务进度可以说是相当快节奏的，这可能是大型整体式航天器一直无法实现的事情。它们体积虽小，但应用价值很大。

就月球探索项目而言，立方体卫星正在证明它们将越来越能成为先于人类探索者登陆月球和火星的平台，其中一个先导性任务就是“月球手电筒”（Lunar Flashlight）。

“月球手电筒”是一个非常小型的6U卫星（12cm×24cm×36cm），由NASA喷气推进实验室（JPL）和马歇尔航天中心（MSFC）联合研发，戈达登航天飞行中心（GSFC）则负责任务测量；对位于被称为“冷阱”的月球永久性黑暗陨坑内的冰沉积物进行定位，并评估那些陨坑的大小与成分。立方体卫星使用一个与4个激光器配合使用的光学接收器，依次对月球地形进行脉冲测量，以寻找与月球“冷阱”相关的水冰和其他挥发物。

通过对NASA拟将航天员送入的月球南极的测绘，“月球手电筒”所采集的数据将有助于为未来探索任务提供所需信息及应对措施。基于对“冷阱”中水冰浓度的认知，由此可以进行水冰的采挖与加工以制作月球火箭所需的燃料以及饮用水，进而确定在何处建立月球基地。贝克表示，若要在月球建立一个长期、可持续性人员居住的环境，目前NASA仍还有许多工作要开展。为了实现这一愿景，需要最大限度地利用月球的原位资源。对于月球永久黑暗区域内有多少冰、它们的成分是什么以及有多深等疑问，虽然NASA已采用了不同的轨道仪器去加以了解，但目前则需掌握更多的内容。为了实现这一目标，NASA需要通过诸如“月球手电筒”和漫游车探测任务来获取更多对月球水冰的认知。虽然“月球手电筒”将有助于确定月球永久黑暗区域的表面冰/霜，但仍需要通过其他探测任务来确定表面冰/霜之下的沉积物的深度，如配备探地雷达的漫游车或其他卫星进行数据的深入探测与采集。

NASA选定的另一个快速月球飞行演示验证的“探路者”项目是“地月间自主定位系统技术运行与导航试验”（CAPSTONE），这种低成本的立方体卫星的体积相当于一个小型微波炉。拟在2021初发射升空的CAPSTONE立方体卫星届时将开展多项技术的首次演示验证。

CAPSTONE立方体卫星将首次被送入一条与“门户”平台拟用轨道相同的绕月近直线晕轨道（NRHO），一种位于月球两极上空的独特高椭圆形轨道，与月球一起旋转，绕地球飞行，并将从月球表面最近的3000km和最远的70000km处经过。CAPSTONE将对如何进入该轨道以及在轨道上如何运行进行演示验证，同时还将对一种新型导航技术进行测试。

虽然NASA已在地面上对NRHO的动力学进行了建模，但仍未将任何航天器发送到该轨道，因此需要对进入并停留该轨道的条件进行测量。鉴于进入NRHO无需太多能量，因此也不需要太多能量来脱离该轨道，但如何停留在该轨道上，则需要通过CAPSTONE立方体卫星来确定“门户”平台将需消耗多少燃料才能停留在NRHO上。

CAPSTONE立方体卫星的另一项关键任务是使用星载通信系统来确定其与NASA“月球勘测轨道器”之间的距离以及两者之间的距离变化速度有多快。这种航天器-航天器导航的软件演示验证将可以使未来探索任务在完全不依赖地球跟踪的情况下对航天器在太空中的位置进行精确定位。

对于立方体卫星项目的近期发展前景，贝克认为，当它们被用作指向目标时，则是处于最佳应用状态。但尽管如此，立方体卫星也可以在分布式任务或集群中开展协同工作，即可以使多个立方体卫星在相同或兼容的轨道上运行，然后将单个卫星收集的数据进行综合处理。贝克对立方体卫星在小型经济任务中发挥更大作用进行了展望，他将它们认作为一种快速反应工具；从小型航天器技术发展角度而言，目前很有可能低估了在未来5年里可能取得的成就。（赵晨、郭凯、张帆）