日本折叠立方卫星升空 宽仅10厘米 在轨展开后尺寸增至25倍

4月23日，日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）实施“革新崛起”（Kakushin Rising）任务，将多颗小型卫星送入距地约540公里的太阳同步轨道。其中，一颗边长仅10厘米的“折纸”立方体卫星OrigamiSat-2尤为引人关注。这颗卫星搭载可展开式反射阵列天线，入轨后可像折纸一样展开，尺寸达到折叠状态的25倍。

此次发射属于JAXA“创新卫星技术验证计划”的最新阶段。火箭从新西兰起飞约53分钟后，任务共完成8颗小卫星的部署，相关载荷将服务于地震电磁前兆探测、海洋监测、超小型相机多光谱成像等多项技术验证与应用目标。

报道指出，将折纸及相关“切纸”理念用于工程设计，在日本及其他国家已有悠久历史。1970年，三浦公亮博士提出著名的“三浦折叠”结构，最初用于便于收纳和展开的大型地图，其研究背景本身就与航天可展开结构有关。到了1995年，日本“空间飞行器单元”卫星已将这一结构用于太阳能电池板，使其在轨道上顺利展开，并对后续航天器的太阳翼设计产生了持续影响。

类似思路也被应用于太阳帆飞行器。日本设计者将这类飞行器称作“太空游艇”，其原理并非依靠发动机或火箭燃料，而是利用光子压力推动太阳帆前进。2010年，JAXA发射了全球首个小型太阳帆飞行器IKAROS，该航天器借助折纸式太阳帆飞行了80800公里，前往金星方向，成为折叠式航天结构应用的代表案例之一。

在航天领域，发射成本始终是关键制约因素。文章援引资料称，早在2000年前后，一颗常规气象卫星建造成本约为2.9亿美元，一颗侦察卫星约为3.9亿美元，发射费用还需额外增加1000万至4亿美元不等。大型火箭每磅载荷发射成本超过4000美元，小型火箭则可达到14000美元。以2009年的商业通信卫星TerreStar-1为例，其天线和太阳能板展开后尺寸庞大，整星重约6.91吨，建造及保险成本约3.5亿美元，仅搭乘阿丽亚娜5号火箭发射就支付了1.65亿美元。

相比之下，立方星因体积小、重量轻、开发周期短而具备显著成本优势。大学生团队也能在较短周期内，以数千美元级别预算研发立方星。这类卫星重量最低可至1公斤，最高约10公斤，甚至轻到可借助“气球火箭”等新型平台发射。文中提到，西班牙公司Zero 2 Infinity正在研发的Bloostar系统，理论上可将140公斤载荷送入约200公里近地轨道，或将75公斤载荷送入约600公里太阳同步轨道。

OrigamiSat-2此次采用的折叠式反射阵列天线，也体现出低成本高增益通信技术的发展方向。与传统反射面天线不同，反射阵列天线通过馈源单元与无源平面反射面协同工作，控制反射电磁波的相位，从而形成聚焦波束，适用于轨道和深空任务。

值得注意的是，这是JAXA在5个月内第二次借助美国商业航天企业Rocket Lab执行卫星发射任务。Rocket Lab总部位于美国加州长滩，同时在美国和新西兰马希亚半岛运营发射设施，其Electron两级火箭主要面向小载荷发射，且部分构型具备可回收能力。

Rocket Lab创始人兼首席执行官彼得·贝克表示，数月内连续两次为JAXA成功执行专属发射，并将卫星精确送入目标轨道，说明Electron火箭已成为国家航天机构青睐的小型发射工具之一。文章同时提到，全球立方星产业规模已达到3.55亿美元。Rocket Lab则称，公司已部署超过250颗卫星，业务覆盖发射服务、航天器平台、卫星部件以及在轨管理，并与NASA、美国太空军、DARPA以及佳能等机构和企业合作。