CubeSat
Одной из причин высокой стоимости космических аппаратов является необходимость их разработки для реализации поставленных научных целей. Такой подход позволяет создавать специализированные, высокоэффективные аппараты, оснащенные дорогостоящим оборудованием и способные полностью выполнить летное задание. Концепция формаций спутников позволяет снизить затраты за счет распределения информационной нагрузки между несколькими аппаратами, сделав каждый из них проще и дешевле, а главное, введя возможность замены вышедших из строя элементов. Еще больше снизить стоимость проекта, а также существенно сократить время его разработки может использование стандартизированных спутниковых платформ. Стандартизация и, как следствие, массовое производство неизбежно приводит к снижению стоимости продукта, но в космической отрасли такой подход в течение долгого времени был невозможен из-за специфики решаемых задач и необходимости в сложном оборудовании. В настоящее время задачи, решаемые большинством космических аппаратов стали рутинными, а развитие микроэлектроники и других областей технологии вывело массовую продукцию на столь высокий уровень, что ее можно использовать на космических аппаратах. В результате стоимость одного спутника и время его разработки уменьшаются очень сильно, что позволяет проводить большее число запусков в сжатые сроки. Однако стоит заметить, что такой подход предпочтителен на малых (нано- и пикоспутниках), так как отказ оборудования приведет к потере небольшого дешевого аппарата, который может быть легко заменен. В данный момент такой подход успешно реализуется и активно развивается с использованием наноспутниковой платформы CubeSat (кубсат).
Структура кубсата регламентирована для возможности использования стандартизированной платформы для их запуска. Точные размеры кубсата должны составлять 100x100x113.5 мм, с ошибкой не более 0.1 мм. На корпусе устанавливаются специальные полозья, предназначенные для надежной фиксации внутри пусковой платформы. Платформа в первую очередь призвана оградить ракету-носитель и другую запускаемую полезную нагрузку в случае сбоя в работе установленного внутри платформы кубсата. Такие меры предосторожности необходимы, так как кубсаты запускаются обычно в качестве дополнительной нагрузки совместно с крупным (или несколькими крупными) аппаратом, повреждение которого в результате поломки (например, взрыва аккумулятора) кубсата станет серьезной потерей, тогда как поломка самого кубсата таковой не является. Кроме этого платформа позволяет запускать аппараты с минимальной начальной угловой скоростью и в заданном направлении, минимизируя опасность столкновения с ракетой-носителем или другой полезной нагрузкой. К пусковой платформе предъявляются те же требования, что и к самим кубсатам: она должна быть легкой, стандартизированной, по возможности модульной (для установки различного числа аппаратов) и дешевой. Однако рельсы внутри платформы не должны испытывать деформаций во время запуска во избежание заклинивания аппаратов.
Серьезные ограничения, накладываемые размерами и массой кубсатов, заметно снижают их функциональность и диапазон потенциальных задач. Для увеличения их возможностей применяются стандартные структуры, объединяющие два или три кубсата. Однако наибольшие перспективы идея малых стандартизированных аппаратов имеет при создании на их основе распределенных спутниковых систем. Это могут быть как формации, так и группировки спутников, разнесенные на большое расстояние. В этом случае ограничение на состав полезной нагрузки ослабляется, так как различные системы могут быть перераспределены между аппаратами (например, в формации для дистанционного зондирования Земли может использоваться специальный спутник, оборудованные телеметрической системой с большой пропускной способностью для передачи данных, собранных другими аппаратами). Тем не менее, в настоящее время использовать кубсаты для создания высокоточных формаций спутников невозможно. Например, для достижения точностей позиционирования, необходимых для реализации распределенного космического телескопа, необходимо использовать актюаторы, недоступные для кубсатов (двигательная установка, мощная магнитная система). Решить эту проблему могут тросовые системы, но их разработка далека от завершения. Особое значение формации спутников на базе кубсатов приобретают на низких околоземных орбитах. Во-первых, мощность передатчика, который может быть установлен на таком аппарате, невелика и его использование для исследования дальнего космоса представляется затруднительным. Для вывода на орбиту дальнего перелета и дальнейшего маневрирования также потребуется дополнительная двигательная установка. Вывод кубсатов на околоземную орбиту не представляет проблем, а запуск спутников с борта МКС постепенно входит в программу научных экспериментов на борту станции. Немаловажно, что использование кубсатов на низких орбитах позволяет использовать атмосферное торможение для их утилизации, в результате при запуске большого количества малых аппаратов не создается угрожающего объема космического мусора.