Co jsou nanosatelity a CubeSaty?

CubeSaty jsou nano-satelity definované hmotností a standardizovanými jednotkami 10×10×10 cm, přičemž 1U CubeSat váží až asi 1,3–2 kg.
CubeSaty se liší velikostí od 1U do 16U, přičemž 3U CubeSat je asi 30 cm dlouhý a 6U CubeSat přibližně 10×20×34 cm.
Všechny CubeSaty dodržují CubeSat Design Specification, což umožňuje modulární konstrukci a umístění do standardních vypouštěcích zařízení, jako je Poly-PicoSatellite Orbital Deployer (P-POD).
První CubeSaty byly vypuštěny v červnu 2003 na ruské raketě Eurockot.
NASA’s CubeSat Launch Initiative (CSLI) začala v roce 2010 a vypustila více než 150 CubeSatů.
V roce 2014 společnost Planet Labs vypustila z ISS konstelaci Flock-1 složenou z 28 CubeSatů.
MarCO se skládal ze dvou 6U CubeSatů, které v roce 2018 cestovaly k Marsu, aby přenášely telemetrii přistávacího modulu InSight.
LightSail-2, 3U CubeSat, v roce 2019 předvedl sluneční plachtění s plachtou o rozloze 32 m².
Artemis I, vypuštěná v listopadu 2022, nesla 10 CubeSatů do cislunárního prostoru, včetně CAPSTONE, který dosáhl lunární oběžné dráhy.
Do konce roku 2023 bylo vypuštěno více než 2 300 CubeSatů.

Co jsou nano-satelity a CubeSaty?

Nano-satelity (nanosaty) jsou malé satelity definované hmotností – obvykle mezi 1 kg a 10 kg ^[1]. Jsou součástí širší rodiny „malých satelitů“, která zahrnuje mikrosatelity (10–100 kg) a ještě menší třídy jako picosatelity a femtosatelity ^[2]. Nano-satelity jsou miniaturní ve srovnání s konvenčními satelity (které často váží stovky nebo tisíce kilogramů), přesto mohou na oběžné dráze plnit užitečné mise.

CubeSaty jsou specifickým typem nano-satelitu, definovaným nejen hmotností, ale i standardizovanou velikostí a tvarem. CubeSat je sestaven z jedné nebo více krychlových jednotek 10×10×10 cm (nazývaných „U“ jako Unit) ^[3]. 1U CubeSat je krychle přibližně 10 cm na každé straně a váží až asi 1,3–2 kg ^[4]. Větší CubeSaty vznikají spojením těchto jednotek – například 3U CubeSat je asi velký jako bochník chleba (tři krychle v řadě, ~30 cm dlouhý) a 6U je asi velký jako velká krabice od bot ^[5]. Standardní velikosti CubeSatů dnes sahají od malých verzí 0,25U až po 12U nebo dokonce 16U, které mohou vážit desítky kilogramů ^[6]. Klíčové je, že všechny dodržují CubeSat Design Specification – neoficiální „CubeSat standard“ – který stanovuje rozměry a základní požadavky pro tyto satelity ^[7]. Tato standardizace umožňuje CubeSatům být stavěny a testovány modulárně a vejít se do běžných vypouštěcích pouzder.

Jednoduše řečeno, CubeSat je nano-satelit, který splňuje specifický standard ve tvaru krychle. Všechny CubeSaty jsou nano-satelity (podle hmotnosti), ale ne všechny nano-satelity jsou CubeSaty (některé mohou mít nestandardní tvary). Obliba formátu CubeSat je dána jeho jednoduchostí a cenovou dostupností: využívá mnoho běžně dostupných součástek z elektronického průmyslu a více CubeSatů lze vypustit pomocí stejných standardizovaných vypouštěcích mechanismů ^[8]. CubeSaty výrazně zpřístupnily cestu do vesmíru univerzitám, malým firmám a dokonce i nadšencům, mnohem více než tradiční velké satelity.

Historie a vývoj CubeSatů

Koncept CubeSatu vznikl v roce 1999 jako vzdělávací projekt. Profesory Jordi Puig-Suari z Cal Poly San Luis Obispo a Bob Twiggs ze Stanford University chtěli, aby jejich studenti mohli „navrhnout, postavit, otestovat a provozovat ve vesmíru“ malý, levný satelit – v podstatě dát postgraduálním studentům zkušenost s celou vesmírnou misí v rámci akademických možností ^[9]. Vyvinuli původní specifikaci CubeSatu jako 10cm krychli „výukový nástroj“^[10]. Slovy Puig-Suariho se CubeSaty staly „pískovištěm, kde se průmysl naučil dělat vesmír jinak – rychleji, menší, s větším rizikem a využitím technologického pokroku z nevesmírných odvětví“ ^[11]. Jinými slovy, zavedení CubeSatů na počátku 21. století umožnilo zkoušet nové přístupy, které si větší a dražší satelity nemohly dovolit riskovat.

První CubeSaty byly vypuštěny v červnu 2003, kdy ruská raketa (Eurockot) vynesla do vesmíru skupinu šesti studentských CubeSatů ^[12]. Během 2000. let se přidávaly další univerzity. Do roku 2012 se na oběžnou dráhu dostalo asi 75 CubeSatů ^[13] – většinou šlo o akademické projekty testující tento nový přístup. Zpočátku dominovala vypouštění CubeSatů akademická sféra, ale to se začalo měnit na počátku 10. let 21. století. V roce 2013 poprvé více než polovina vypuštěných CubeSatů sloužila neakademickým (komerčním nebo amatérským) misím a v roce 2014 už většina byla komerčních nebo neakademických projektů ^[14]. Tento posun znamenal začátek proměny CubeSatů z pouhých studentských experimentů na seriózní nástroje pro byznys a výzkum.

Během následujícího desetiletí se CubeSaty rychle rozšířily. Tisíce studentů po celém světě nyní postavily a vypustily CubeSaty a to, co začalo jako vysokoškolský projekt, se podle Ryana Nugenta, ředitele Cal Poly CubeSat Lab, „proměnilo v miliardový průmysl“ ^[15]. CubeSaty „sehrály zásadní roli v obnovení nadšení pro vesmír, jaké tu nebylo od přistání na Měsíci,“ poznamenal Nugent ^[16]. V roce 2022 byl původní návrh CubeSatu uveden do Space Technology Hall of Fame za svůj revoluční dopad na vesmírný sektor ^[17]. Dokonce i Jordi Puig-Suari přiznal, že je „ohromen“ tím, jak moc se vesmírný průmysl díky CubeSatům změnil – „když jsme začínali, nikdy jsme nečekali, že budeme mít tak významný dopad… Jsem velmi hrdý… že jsem pomohl změnit svět k lepšímu.“ ^[18]

Klíčové milníky a body vývoje:

2003: První CubeSaty vypuštěny, což potvrdilo koncept ^[19].
2006–2010: Stabilní růst převážně s univerzitními misemi. Zavedení vypouštěcích systémů, jako je Poly-PicoSatellite Orbital Deployer (P-POD) od Cal Poly, který se stal standardním způsobem vypouštění CubeSatů do vesmíru.
2010: NASA zahajuje svůj CubeSat Launch Initiative (CSLI), která nabízí bezplatné možnosti vypuštění pro vzdělávací a neziskové CubeSaty. (Od svého vzniku NASA prostřednictvím programu Educational Launch of Nanosatellites vypustila více než 150 CubeSatů ^[20].)
2013: Zlomový bod – vypuštěny desítky CubeSatů a více než polovina už není čistě akademická ^[21]. Soukromý sektor a vláda začínají CubeSaty využívat.
Polovina 2010. let: Růst komerčních společností vyrábějících CubeSaty a mezinárodní přijetí. CubeSaty začínají nést pokročilejší užitečné zatížení (kamery, vědecké přístroje). Mnoho prvních satelitů jednotlivých států byly CubeSaty vypuštěné v tomto období, často postavené místními univerzitami ^[22].
Konec 2010. let: CubeSaty poprvé opouštějí oběžnou dráhu Země a prokazují meziplanetární schopnosti. (V roce 2018 NASA vyslala dva CubeSaty k Marsu – více níže.) Počet startů za rok dramaticky roste.
2020. léta: CubeSaty jsou nyní běžnou součástí kosmických aktivit. Pravidelně létají jako sekundární náklad na velkých raketách i na specializovaných malých nosičích. Ke konci roku 2023 bylo vypuštěno přes 2 300 CubeSatů celkem ^[23], a objevují se i v prestižních misích (například deset CubeSatů bylo vysláno k Měsíci v rámci mise Artemis I NASA v roce 2022). CubeSaty se vyvinuly z jednoduchých „pípajících“ picosatelitů typu Sputnik na platformy schopné složitého pozorování Země, komunikačních sítí a vědeckých experimentů.

Cesta CubeSatů od nápadu ve třídě ke standardu v průmyslu ukazuje, jak inovace může demokratizovat vesmír. Standardizovaný přístup „učinil účast na vesmírném výzkumu relativně jednoduchou a cenově dostupnou“ pro mnoho organizací mimo tradiční velké letecké společnosti ^[24]. Dnes si může stavbu satelitu díky CubeSatům dovolit prakticky kdokoli – od malého startupu po střední školu.

Konstrukce a komponenty CubeSatu

Jedním z důvodů úspěchu CubeSatů je jejich přímočarý, Lego-podobný design. Bloky 1U lze kombinovat pro stavbu větších satelitů a konstrukční specifikace stanovuje určitá pravidla (např. krychle musí mít specifické prvky pro vypouštěče, jako jsou kolejnice nebo výstupky na hranách ^[25]). To zajišťuje, že každý CubeSat se vejde do standardizovaného vypouštěče a může být vynesen do vesmíru bez zbytečných komplikací.

Navzdory své malé velikosti obsahují CubeSaty všechny základní subsystémy běžného satelitu. Základní CubeSat obvykle zahrnuje:

Konstrukce: Lehký rám (často z hliníku), který odpovídá průřezu 10×10 cm. Tento rám chrání satelit a poskytuje montážní body pro ostatní komponenty.
Napájení: Solární panely (někdy připevněné na bocích krychle, nebo výklopné panely u větších CubeSatů) a dobíjecí baterie. I 1U CubeSat může díky solárním článkům generovat několik wattů energie. Elektrický napájecí systém (EPS) řídí distribuci energie a nabíjení baterií.
Palubní počítač (OBC): Malý počítač nebo mikrokontrolér, který řídí funkce satelitu. CubeSaty často používají COTS (komerčně dostupné) procesory podobné těm ve smartphonech nebo hobby deskách, které běží na jednoduchých real-time operačních systémech nebo dokonce na kódu podobném Arduinu. Tento počítač zajišťuje úkoly jako sběr dat ze senzorů, správu rádiového spojení a udržování harmonogramu satelitu.
Komunikace: Rádiový vysílač/přijímač pro komunikaci s pozemními stanicemi. Mnoho CubeSatů používá UHF/VHF amatérská pásma nebo S-pásmo pro odesílání telemetrie a přijímání příkazů. Anténa může být rozkládací, podobná svinovacímu metru, nebo malá patch anténa. Komunikace je obvykle nízkokapacitní (několik kilobitů za sekundu), i když novější CubeSaty mohou používat vyšší frekvence pro lepší přenosové rychlosti.
Určování a řízení orientace (ADCS): Mnoho CubeSatů zahrnuje základní řízení orientace – určování a nastavování své polohy ve vesmíru. Může to být tak jednoduché jako magnet, který se pasivně zarovnává se zemským magnetickým polem, nebo složitější systémy využívající gyroskopy, magnetorquery (elektromagnety), sluneční senzory a dokonce i miniaturní setrvačníky. Existují plně 3osé stabilizované CubeSaty (zejména ve formátu 3U nebo větším) pro zaměřování kamer nebo antén.
Náklad: Náklad je část CubeSatu určená pro konkrétní misi. Může to být kamera pro snímkování Země, vědecký přístroj (například spektrometr, detektor záření nebo dokonce miniaturní radar), rádiový přijímač (například pro sběr dat o sledování lodí) nebo technologický demonstrátor (například prototyp solární plachty nebo experimentální procesor). U CubeSatů často náklady využívají miniaturizované verze senzorů – například CubeSat pro snímkování Země může používat kameru, která se příliš neliší od kompaktního fotoaparátu nebo senzoru kamery ve smartphonu.

Přestože používají jednoduché komponenty, některé moderní CubeSaty jsou velmi sofistikované. Inženýři musí inovovat, aby byly subsystémy velmi malé a efektivní. Například umístit pohonný systém do CubeSatu je náročné, ale nyní možné – existují miniaturní elektrické trysky a trysky na studený plyn navržené pro 3U nebo větší CubeSaty. Standard CubeSat obvykle omezuje každý 1U modul na ~2 kg a určité množství uložené energie kvůli bezpečnosti ^[26], takže konstruktéři musí pečlivě vybírat lehké a energeticky úsporné součástky. Často stavitelé CubeSatů nakupují běžně dostupné komponenty „CubeSat kit“ (existuje trh firem prodávajících CubeSat rádia, solární panely, konstrukce atd.), což snižuje náklady, ale mohou také vyrábět vlastní díly na míru pro maximální výkon.

Je pozoruhodné, že CubeSaty využívají velké množství spotřebitelské technologie – jedním z revolučních aspektů je, že obsahují moderní komerční čipy a senzory, které byly původně vyráběny ve velkém pro spotřební elektroniku. Tento přístup byl u raných kosmických lodí neslýchaný (ty používaly drahé komponenty určené pro vesmír). Použitím kamer na úrovni smartphonů nebo procesorů na úrovni notebooků CubeSaty vyměňují část spolehlivosti za dramaticky nižší cenu a špičkové schopnosti. Jak řekl Puig-Suari, CubeSaty využívají „technologický pokrok v odvětvích mimo kosmický průmysl, jako je sektor komerční elektroniky“ ^[27]. Je běžné najít v CubeSatech součástky jako palubní počítač běžící na procesoru ARM Cortex nebo flash paměť podobnou USB disku atd. Inženýři snižují rizika (například účinky radiace) chytrým softwarem a někdy i hardwarovou redundancí, ale akceptují, že CubeSaty mohou mít kratší životnost nebo vyšší míru selhání – a to je vzhledem k jejich nízké ceně v pořádku.

Typické velikosti CubeSatů a jejich využití: 1U CubeSat (kostka 10 cm) je nejjednodušší, ale má velmi omezený výkon a objem – často se používá pro základní technologické demonstrace, vzdělávací projekty nebo jednoduchá vědecká měření. 3U CubeSaty (30 cm dlouhé) jsou populární, protože mohou nést lepší antény a větší užitečné zatížení (mnoho CubeSatů pro snímkování Země má velikost 3U ^[28]). 6U (přibližně 10×20×34 cm) a 12U (20×20×34 cm) CubeSaty nabízejí ještě větší možnosti, dokonce se blíží výkonu malých tradičních satelitů, a používají se pro pokročilejší mise (některé lunární CubeSaty jsou 6U nebo 12U). Největší standardizovaný formát, 16U až 27U, stírá hranici mezi „CubeSat“ a „malý satelit“ – v této velikosti (přes 20–30 kg) mají značný výkon a kapacitu užitečného zatížení, ale zatím jsou méně běžné.

Shrnuto, konstrukce CubeSatu je minimalistická, ale kompletní. Zaměřením na podstatné a použitím standardizovaných jednotkových velikostí lze CubeSaty rychle postavit a využít pro mnoho různých misí navzdory jejich velikosti.

Stavba a vypouštění CubeSatů

Jednou z největších výhod CubeSatů je jak rychle a levně mohou být postaveny a vypuštěny ve srovnání s tradičními kosmickými loděmi. Tradiční satelity často vyžadují mnoho let (5–10 let) vývoje a testování a stojí stovky milionů dolarů. Naproti tomu nanosatelit nebo CubeSat může mít vývojový cyklus v řádu měsíců až jednoho roku a stát desítky tisíc až nízké miliony ^[29].

Peter Platzer, generální ředitel společnosti Spire zabývající se malými satelity, zdůraznil, že „tradiční satelity obvykle stojí několik stovek milionů dolarů… a vyžadují vyhrazenou raketu. Nanosatelity naproti tomu stojí méně než milion dolarů, mají vývojový cyklus 6 měsíců (nebo méně) a ‘cestují’ jako sekundární náklad“ na raketách, které už míří do vesmíru ^[30]. Ve skutečnosti základní 1U CubeSat postavený univerzitním týmem může stát přibližně 50 000 $ při použití komerčních součástek ^[31]. Mnoho studentských týmů dokázalo postavit CubeSaty ještě levněji díky darovaným komponentům nebo běžně dostupným spotřebitelským zařízením – například v roce 2013 NASA předvedla „PhoneSat“, CubeSat postavený kolem běžného chytrého telefonu jako palubního počítače, což prokázalo, že senzory a procesory telefonu mohou řídit satelit ^[32].

Výroba CubeSatu se stala jednodušší díky rostoucímu ekosystému dodavatelů. Firmy nabízejí sady komponentů pro CubeSaty (konstrukční rámy, napájecí systémy atd.), které lze jednoduše sestavit. Existují také specializovaní výrobci malých satelitů, kteří zákazníkům postaví CubeSaty na klíč. Zajímavé však je, že mnoho firem provozujících velké konstelace CubeSatů (jako Planet a Spire) navrhuje a staví své satelity interně, aby mohly rychle inovovat a kontrolovat náklady ^[33]. Například Planet Labs interně vyrobila stovky CubeSatů „Dove“, přičemž někdy postavila 30–40 satelitů za jediný rok, aby obnovila svou flotilu pro snímkování Země ^[34].

Vypuštění je další oblast, kde CubeSaty přinesly průlom. Tradičně je vynesení satelitu na oběžnou dráhu velmi drahé, ale CubeSaty nepotřebují celou raketu jen pro sebe. Místo toho sdílejí let: svezou se jako sekundární náklady při startech větších kosmických lodí. CubeSaty jsou zabaleny do vypouštěcích boxů (jako je Cal Poly P-POD nebo novější vypouštěče od firem jako Nanoracks nebo ISISpace), které jsou připevněny k hornímu stupni rakety. Když primární mise dosáhne oběžné dráhy, vypouštěče CubeSatů vystřelí malé satelity do vesmíru jako pérové hračky. Protože jsou malé a standardizované, desítky CubeSatů lze vypustit při jednom startu, aniž by to narušilo hlavní misi satelitu ^[35].

Tento přístup spolujízdy dramaticky snižuje náklady. Například program Smallsat Rideshare společnosti SpaceX (zahájený v roce 2021) nabízí sloty pro malé satelity do 50 kg za pevnou cenu – původně asi 5 000 $ za kg, nyní asi 6 500 $ za kg v roce 2025 ^[36]. V praxi může CubeSat o velikosti bochníku chleba (3U, ~4–5 kg) získat cestu na oběžnou dráhu za přibližně 100 000 $. SpaceX inzeruje slot 50 kg na oblíbenou slunečně synchronní dráhu za 275 000 $ ^[37], o který se může podělit více CubeSatů. Přístup na oběžnou dráhu nikdy nebyl tak cenově dostupný na jeden satelit. Výsledkem je, že univerzity, firmy, dokonce i středoškolské týmy si někdy mohou start financovat. (V některých případech vzdělávací CubeSaty letí zdarma: NASA CSLI nebo podobné programy v jiných zemích pokryjí náklady na start vybraných studentských satelitů.)

CubeSaty mohou být vypuštěny prakticky na jakékoli raketě s volnou kapacitou. Letěly na velkých raketách (jako Atlas V, Falcon 9, PSLV, Sojuz), středních raketách a dokonce i na speciálních malých nosičích. V polovině 2010. let byla vyvinuta vlna nových malých nosných raket, které měly sloužit trhu s malými satelity – například Electron od Rocket Labu Electron (poprvé vypuštěn v roce 2017), který často nese CubeSaty. Další malé nosiče jako LauncherOne od Virgin Orbit (raketa vypouštěná z letadla), Firefly Alpha a rakety firmy Astra měly CubeSatům nabídnout dedikované lety na zakázané dráhy. Nicméně rozmach možností spolujízdy na velkých raketách (zejména pravidelné mise SpaceX Transporter) umožnil snadný přístup do vesmíru bez dlouhého čekání. Například v roce 2023 téměř 75 % všech nanosatelitů letělo na raketách SpaceX Falcon 9 v rámci spolujízd ^[38] – což dokazuje, jak běžné se starty malých satelitů staly.

Mnoho CubeSatů se také dostává na oběžnou dráhu přes Mezinárodní vesmírnou stanici (ISS). NASA a JAXA mají na ISS zařízení pro vypouštění CubeSatů (astronauti je vloží do malého přechodového prostoru a robotické rameno je vytlačí do vesmíru). Tyto vypouštění probíhají v relativně nízké výšce (~400 km), což je ideální pro krátkodobé experimenty. Je to oblíbená cesta pro akademické CubeSaty, protože můžete využít zásobovací mise na ISS. Planet Labs využila vypouštění z ISS pro mnoho svých raných CubeSatů pro snímkování Země, protože na této nízké dráze satelity přirozeně zaniknou po roce nebo dvou – jde o formu samočisticí dráhy, která omezuje vznik trosek (Planet si to zvolil záměrně kvůli odpovědnosti – více o tom později) ^[39].

Shrnuto, vypuštění CubeSatu už není nejtěžší částí vesmírné mise – což je revoluční změna. Standardizovaná povaha znamená, že pokud dokážete postavit CubeSat splňující normy, pravděpodobně se najde příležitost k jeho vynesení. A díky moderním cenám za sdílené lety může být start v dosahu rozpočtu malé firmy nebo univerzitního oddělení. Tato dostupnost startu je klíčovým faktorem boomu CubeSatů.

Náklady a dostupnost

Nízké náklady na vývoj a vypuštění CubeSatu skutečně demokratizovaly přístup do vesmíru. Tradiční vesmírná mise často stojí desítky nebo stovky milionů dolarů, což efektivně omezuje vesmír na národní agentury a velké korporace. CubeSaty však snížily cenu satelitní mise na úroveň desítek tisíc nebo stovek tisíc dolarů. I když to stále není levné v běžném slova smyslu, je to dostupné pro mnoho univerzit a startupů. V polovině 20. let 21. století odhadovaly průmyslové analýzy trh s CubeSaty na přibližně 500 milionů dolarů ročně a předpovídaly růst na více než 1,5 miliardy do začátku 30. let 21. století ^[40] – což ukazuje, kolik dalších hráčů se zapojuje.

Několik konkrétních čísel: postavit jednoduchý 1U CubeSat ze stavebnice může stát asi 50 000 $ ^[41]. Složitější 3U nebo 6U CubeSaty s vědeckými přístroji se mohou pohybovat ve stovkách tisíc (když započítáte testování, práci atd.), a ty nejpokročilejší CubeSaty (s pohonem, rozkládacími panely nebo špičkovými senzory) mohou stát v nižších milionech. Například LightSail-2 CubeSat (3U družice, která demonstrovala solární plachtění) stál několik milionů dolarů na stavbu a provoz – hlavně kvůli inovativnímu nákladu – zatímco „typický“ 3U CubeSat lze realizovat za zlomek této ceny ^[42]. Pro srovnání, i levná tradiční satelitní mise (například mikrosatelit) by pravděpodobně stála alespoň 10–20 milionů dolarů. Snížení nákladů je o jeden až dva řády.

Co se týče startu, jak bylo zmíněno, vypuštění CubeSatu může stát jen asi 100 000 $ v rámci sdíleného letu, zvláště pokud sdílíte slot s dalšími. Některé akademické týmy CubeSatů uváděly celkové rozpočty misí v rozmezí 100 000–200 000 $ včetně satelitu i startu, zejména pokud byl start dotován. Pro srovnání, 10 CubeSatů po 50 000 $ lze postavit za cenu jednoho tradičního satelitu v hodnotě kolem 500 milionů dolarů – což je ohromující rozdíl. Ve skutečnosti tržní zpráva poznamenala, že i na horní hranici „CubeSaty jsou obvykle mnohem levnější na výrobu“ než běžné satelity, někdy se uvádí rozmezí 5 000 až 50 000 $ za kus při sériové výrobě (bez započtení startu) ^[43]. I kdyby byla některá čísla optimistická, není pochyb, že CubeSaty jsou ekvivalentem ekonomických aut v kosmickém průmyslu.

Kdo může získat přístup do vesmíru prostřednictvím CubeSatů? Odpověď: mnohem širší komunita než kdy dříve. Průkopníky byly univerzity – studenti postavili první CubeSaty a nadále je staví jako vzdělávací projekty. Nyní střední školy postavily CubeSaty (s pomocí mentorů), které letěly do vesmíru. Malé země využily programy CubeSat k získání opory ve vesmírném výzkumu; jak bylo zmíněno, v mnoha případech byl CubeSat prvním satelitem země – například první estonský satelit (ESTCube-1 v roce 2013) byl CubeSat postavený studenty ^[44], a podobné příběhy platí pro země od Ghany po Nepál a Filipíny v 10. letech 21. století. Organizace spojených národů a agentury jako JAXA mají programy (např. KiboCUBE s OSN), které poskytují rozvojovým zemím příležitost vypustit CubeSat z ISS, čímž snižují vstupní bariéru pro země, které nikdy předtím neměly vesmírný program.

Soukromé společnosti, dokonce i velmi malé startupy, si mohou dovolit postavit prototyp CubeSatu, aby otestovaly podnikatelský nápad na oběžné dráze. V 20. letech 21. století jsme díky tomu zaznamenali nárůst vesmírných startupů – podnikatelé mohou získat několik set tisíc dolarů od investorů nebo prostřednictvím crowdfundingu a skutečně dostat satelit na oběžnou dráhu, aby předvedli službu, což bylo v dřívějším paradigmatu nemožné. Tomu se říká „demokratizace“ vesmíru. Jak napsal Peter Platzer, „stejně jako osobní počítač přinesl výpočetní výkon masám… nanosatelity přinášejí vesmír světu tím, že snižují náklady a zvyšují dostupnost o řády.“ ^[45] Vesmír už není výhradní doménou supervelmocí nebo miliardových programů; motivovaná skupina lidí v laboratoři (nebo dokonce v garáži) se může zapojit.

To vše neznamená, že CubeSaty jsou snadné – stále vyžadují specializované znalosti pro stavbu a provoz a mnoho věcí se může pokazit. Ale příležitost zkusit to a poučit se z neúspěchů je mnohem větší, když je cenovka nízká. Univerzita si může dovolit, aby studentský satelit za 50 000 dolarů selhal na oběžné dráze; nikdy by si nemohla dovolit pokusit se o satelit za 50 milionů. Tato tolerance k riziku je ve skutečnosti zabudována do filozofie CubeSat: rychle selhat, poučit se a zkusit to znovu. A skutečně, mnoho raných CubeSatů selhalo nebo mělo krátkou životnost, ale každý přinesl cenné lekce, které zlepšily další generaci. Nyní, s vyspělejší technologií, dokázaly CubeSaty, které fungují, postavit i středoškolské týmy.

Stručně řečeno, CubeSaty drasticky snížily nákladovou bariéru pro vstup do vesmíru. To umožnilo inovace, praktické vzdělávání a vstup nových vesmírných aktérů po celém světě. Výsledkem je živější a inkluzivnější vesmírný sektor než kdy dříve.

Aplikace napříč sektory

Ačkoli jsou CubeSaty malé velikostí, prokázaly svou schopnost v široké škále aplikací. Zpočátku byly používány převážně pro technologické experimenty, nyní však plní skutečné mise v oblasti vědy, komunikace, pozorování Země a dalších. Nedávný komplexní přehled misí CubeSat poznamenal, že se rozšířily od „základních technologických demonstrací ke komplexním schopnostem misí, včetně pozorování Země, telekomunikací, astronomického výzkumu, biologických experimentů a průzkumu hlubokého vesmíru.“ ^[46] Níže jsou uvedeny některé z hlavních oblastí využití CubeSatů s příklady:

Pozorování Země a dálkový průzkum: Toto je jedna z nejúspěšnějších aplikací CubeSatů. Konstelace CubeSatů může poskytovat časté, nízkonákladové snímky Země. Planet Labs to průkopnicky umožnila vypuštěním flotily 3U CubeSatů „Dove“ vybavených kamerami. Provozují největší konstelaci pro snímkování Země v historii, s desítkami CubeSatů, které denně snímají celou planetu v rozlišení ~3–5 metrů. Do roku 2023 Planet vypustil více než 450 snímkovacích CubeSatů (z toho 72 v jediném roce 2023) ^[47], což umožňuje výzkumníkům, firmám a vládám získávat denní fotografie jakéhokoli místa – užitečné pro zemědělství, monitorování životního prostředí, reakci na katastrofy a další. Jiné společnosti používají podobné malé satelity pro monitorování skleníkových plynů (např. nanosatelity GHGSat sledující emise) a meteorologických jevů. Dokonce i předpověď počasí může těžit: NASA a NOAA nasadily konstelace CubeSatů ke sběru teplotních a vlhkostních profilů měřením zkreslení signálu GPS (např. mise TROPICS s 3U CubeSaty v roce 2023 pro sledování tropických bouří). Schopnost CubeSatů nést multispektrální kamery, radiometry nebo dokonce radar se syntetickou aperturou (s rozkládacími anténami) znamená, že stále více zvládají úkoly, které byly dříve vyhrazeny velkým satelitům pro pozorování Země, byť s nižšími náklady a rozlišením.
Komunikace a IoT: Komunikace je dalším sektorem, který přijímá malé satelity. Zatímco jeden CubeSat má omezenou šířku pásma a výkon, velké množství jich může tvořit sítě. Spire Global provozuje konstelaci více než 100 CubeSatů (převážně 3U), které sbírají globální data a zároveň plní určité komunikační role ^[48]. Jejich CubeSaty Lemur například sbírají signály Automatického Identifikačního Systému (AIS) z lodí a signály ADS-B z letadel po celém světě, což je jak forma dálkového průzkumu, tak komunikačního přenosu. Swarm Technologies (nyní součást SpaceX) vypouští miniaturní 1/4U satelity SpaceBEE, aby vytvořily síť Internetu věcí (IoT), v podstatě orbitální textovou službu pro velmi nízkorychlostní data z připojených zařízení kdekoli na Zemi. Satelit Swarm je velký jen 11×11×2,8 cm (opravdu „kousková“ velikost), přesto s jejich flotilou poskytují globální pokrytí pro sledování majetku nebo přenos dat ze senzorů. Tyto příklady ukazují, jak CubeSaty umožňují služby „internet z vesmíru“ s minimálním rozpočtem. Kromě toho některé CubeSaty slouží jako amatérské rádiové satelity, fungují jako opakovače nebo vysílají obrázky a telemetrii, které mohou přijímat radioamatéři – čímž pokračují v dlouhé tradici vzdělávacích a amatérských komunikačních experimentů.
Věda a průzkum: Vědci začali používat CubeSaty jako miniaturní vesmírné sondy a výzkumné přístroje. Na nízké oběžné dráze Země mnoho CubeSatů studuje zemskou atmosféru, vesmírné počasí a magnetické pole. Například skupina CubeSatů může zkoumat, jak plazma interaguje se zemskou magnetosférou, nebo měřit kosmické záření s nízkými náklady. Některé nesou miniaturní dalekohledy nebo detektory pro astronomická pozorování (i když jejich schopnosti omezuje malý průměr optiky). Významné je, že biomedicínský výzkum byl prováděn na CubeSatech – například jeden CubeSat obsahoval kolonie kvasinek ke studiu poškození DNA kosmickým zářením (mise BioSentinel). CubeSaty také vynikají jako technologické demonstrátory pro průzkum: Mise NASA MarCO v roce 2018 vyslala dva CubeSaty (každý velikosti 6U) na cestu k Marsu. Tyto se staly prvními CubeSaty, které pracovaly v hlubokém vesmíru, když přenášely živá data ze sestupu přistávacího modulu InSight na Marsu zpět na Zemi ^[49]. MarCO ukázal, že i miniaturní satelity zvládnou náročné podmínky meziplanetárního letu a mohou plnit klíčové komunikační úkoly na vzdálenost 150 milionů kilometrů. Poté NASA vyslala CubeSaty k Měsíci – v roce 2022 byl CubeSat CAPSTONE (velikost 12U) vyslán k Měsíci, aby prozkoumal novou oběžnou dráhu, a stal se prvním CubeSatem na oběžné dráze Měsíce ^[50]. CubeSaty byly také součástí mise Artemis I: NASA a partneři umístili 10 CubeSatů do rakety Artemis I, aby provedly různé lunární a hlubokovesmírné experimenty ^[51]. I když nebyly všechny úspěšné, ukazuje to, že i vlajkové průzkumné programy nyní zahrnují CubeSaty jako doplňkové mise pro získání dalších vědeckých dat. Lze očekávat, že budoucí mise na Mars nebo asteroidy s sebou vezmou CubeSaty jako průzkumníky nebo pro sběr dat paralelně s většími sondami.
Vzdělávání a výcvik: Toto byl původní účel CubeSatů a zůstává základní aplikací. Univerzity po celém světě zařazují projekty CubeSat do svých studijních programů leteckého inženýrství nebo přírodních věd, což studentům poskytuje praktické zkušenosti. Mnoho CubeSatů nese jednoduché vědecké experimenty nebo technologické testy navržené studenty. Vzdělávací dopad je obrovský – celá generace mladých inženýrů nyní postavila hardware, který letěl do vesmíru, což je nesmírně inspirující. Programy jako ESA „Fly Your Satellite!“ a vzdělávací startovací iniciativy NASA výslovně podporují tyto studentské mise. I když je hlavním cílem vzdělávání, tyto CubeSaty často přispívají užitečnými daty do vědeckých studií (např. měření vlastností dolní termosféry nebo testování nových senzorů). Některé CubeSaty jsou stavěny mezinárodními studentskými týmy, což podporuje globální spolupráci. Dostupnost CubeSatů znamená, že se mohou zapojit i školy s omezenými prostředky nebo země, které jsou ve vesmíru nováčky, a budovat tak místní lidský kapitál v oborech STEM.
Vojenské a obranné aplikace: Obranné organizace také zkoumají CubeSaty pro své potřeby. Jejich nízké náklady a rychlý vývoj jsou atraktivní pro testování nových taktických vesmírných schopností. Například armády vypustily CubeSaty nesoucí experimentální komunikační zařízení, senzory pro pozorování Země/průzkum s omezeným rozpočtem, nebo aby sloužily jako kalibrační cíle a trénink pro vesmírný dohled. Americká armáda a letectvo sponzorovaly programy CubeSat (například zobrazovací CubeSat Kestrel Eye pro taktickou podporu pozemního snímkování, nebo různé malé satelitní výzvy agentury DARPA). CubeSaty nenahradí velké špionážní satelity pro snímkování ve vysokém rozlišení nebo bezpečnou komunikaci, ale mohou je doplňovat a poskytovat redundanci. Například skupina levných zobrazovacích CubeSatů by mohla být rychle nasazena k získání „dostatečně dobrých“ snímků nad oblastí zájmu, nebo by roj CubeSatů mohl v budoucnu potenciálně detekovat odpaly raket nebo rušit nepřátelské radary. Tato oblast se stále rozvíjí, ale obrana je rostoucí částí uživatelské základny CubeSatů. Pozoruhodné je, že zpravodajské agentury a armáda zpočátku byly vůči CubeSatům opatrné, ale jak technologie dozrála, rozpoznaly jejich hodnotu; nyní dokonce i americký National Reconnaissance Office (NRO) pravidelně vypouští CubeSat payloady pro technologický rozvoj.
Vývoj technologií a komerční služby: Nakonec jsou CubeSaty často samy o sobě aplikací – to znamená, že firmy používají CubeSaty k testování a ověřování nových vesmírných technologií (například nových miniaturizovaných senzorů, pohonu nebo AI na čipu ve vesmíru), které lze později rozšířit. Stále častěji také nabízejí přímé služby: komerční podniky využívají CubeSaty k poskytování denních snímků (Planet), meteorologických dat (Spire), sledování lodí a letadel (Spire, HawkEye 360), obousměrného zasílání zpráv pro IoT (Swarm), globálního sledování lodí přes AIS (exactEarth prostřednictvím malých satelitů Orbcomm) a dokonce potenciálně i cloud computingu nebo reklamy z vesmíru (některé startupy navrhly využití malých satelitů k promítání billboardů nebo zpracování dat nad atmosférou). Dá se říci, že žijeme v éře „služeb malých satelitů“, z velké části postavené na hardwaru třídy CubeSat. Tyto služby jsou často prodávány podnikům nebo vládním agenturám, které oceňují nižší náklady a možnost časté obnovy satelitní sítě novými technologiemi (protože CubeSaty mají kratší životnost, lze konstelace průběžně aktualizovat vylepšenými modely).

Je důležité poznamenat, že CubeSaty mají svá omezení: jejich malá velikost omezuje výkon a aperturu, takže nemohou dělat všechno, co zvládne velký satelit. Část inovace však spočívá v přizpůsobení misí tomu, co CubeSaty mohou dělat dobře. Létáním mnoha z nich lze překonat individuální omezení (tato myšlenka rozdělení úkolů napříč konstelací). Jak se technologie v malých balíčcích zlepšuje (lepší kamery, lepší rádia, rozkládací struktury atd.), hranice možností CubeSatů se neustále posouvá. V roce 2025 jsme již viděli, jak CubeSaty objevují exoplanety (CubeSat ASTERIA použil malý teleskop k úspěčné detekci tranzitů exoplanet), měří ledové mraky (NASA IceCube 3U měřil atmosférický led), testují sluneční plachty (LightSail-2) a dokonce se pokoušejí o setkání s asteroidy (japonské CubeSaty OMOTENASHI a ArgoMoon byly vypuštěny k Měsíci na misi Artemis I). Šíře aplikací stále roste.

Jak říká Peter Platzer ze společnosti Spire, „Malé, levné satelity mají sílu měnit podnikání a zachraňovat životy.“ ^[52] Od sledování nelegálního rybolovu po zlepšování předpovědí počasí v odlehlých regionech, CubeSaty přímo přispívají k řešení reálných problémů způsobem, který byl dříve nepraktický. A tím, že zpřístupnily vesmír, uvolnily kreativitu napříč sektory – od zemědělství přes logistiku až po klimatologii – a daly vzniknout novým aplikacím, které využívají aktuální globální data z oběžné dráhy.

Hlavní hráči a organizace zapojené

Vzhledem k rozmanitým aplikacím uvedeným výše není překvapením, že se v oblasti CubeSatů angažuje široké spektrum subjektů. Zde uvádíme hlavní kategorie a příklady klíčových organizací:

Vesmírné agentury (NASA, ESA atd.): Vládní vesmírné agentury byly mezi prvními podporovateli a uživateli CubeSatů. NASA zejména přijala CubeSaty prostřednictvím programů jako CubeSat Launch Initiative (která, jak bylo zmíněno, vypustila více než 150 vzdělávacích CubeSatů) a začlenila CubeSaty do vědeckých misí (např. MarCO na Marsu, Lunar Flashlight, BioSentinel atd.). NASA používá CubeSaty k „překlenutí strategických znalostních mezer“ a jako levné testovací platformy pro nové technologie ^[53]. ESA (Evropská kosmická agentura) rovněž provozuje programy CubeSat, často prostřednictvím své vzdělávací kanceláře (program „Fly Your Satellite!“ pro univerzitní týmy) a jako součást misí na demonstraci technologií. Obě agentury, NASA i ESA, financují vývoj pokročilých technologií pro CubeSaty (například miniaturní pohon, mezisatelitní komunikace atd.), aby rozšířily možnosti těchto minisatelitů. Další národní agentury – např. JAXA (Japonsko), ISRO (Indie), Roskosmos (Rusko), CNSA (Čína) – všechny vypustily CubeSaty nebo podpořily jejich vývoj na univerzitách/ve firmách. Ve skutečnosti má dnes téměř každá vesmírná velmoc nějakou aktivitu v oblasti CubeSatů. Dokonce i menší národní agentury v zemích jako Jižní Korea, Austrálie, Kanada a mnohé v Jižní Americe a Africe investují do projektů CubeSat jako způsob, jak posílit své vesmírné schopnosti za nízké náklady. Pro vesmírné agentury jsou CubeSaty skvělým způsobem, jak zapojit novou generaci, naplnit specifické datové potřeby a rychle vyzkoušet nejmodernější technologie. Agentury však obvykle nespoléhají na CubeSaty pro kritické operační potřeby (například byste zcela nenahradili velké meteorologické satelity NOAA pouze CubeSaty – ale můžete je doplnit nebo nejprve otestovat nové senzory na CubeSatech).
Univerzity a výzkumné instituce: Role akademické sféry je zásadní. Univerzitní CubeSat je prakticky samostatný žánr. Desítky univerzit po celém světě mají laboratoře nebo kluby zaměřené na vývoj CubeSatů. Cal Poly a Stanford s tím začaly, ale mnoho dalších převzalo štafetu: MIT, University of Michigan, Georgia Tech, UT Austin, Cornell a mnoho dalších v USA, stejně jako mezinárodní hráči jako TU Delft (Nizozemsko), University of Tokyo (Japonsko), Surrey (Velká Británie), UPC Barcelona (Španělsko) atd. Tyto instituce společně vypustily stovky CubeSatů. Často spolupracují s agenturami (kvůli startu nebo financování) a někdy i s průmyslem. Univerzitní CubeSaty obvykle směřují k publikaci vědeckých výsledků nebo demonstraci nového nápadu (protože „měnou“ akademické sféry je výzkumný výstup a vzdělávání studentů). Zvláštní zmínku si zaslouží, že některé střední školy a vzdělávací neziskové organizace se také zapojily, aby inspirovaly studenty před nástupem na vysokou školu. Význam univerzit znamená, že CubeSaty se staly nástrojem pro rozvoj pracovní síly v letectví a kosmonautice – mnoho absolventů, kteří získali zkušenosti na CubeSatech, později nastupuje do vesmírných firem nebo zakládá vlastní.
Soukromé společnosti – operátoři CubeSatů: Řada soukromých firem se specializuje na provozování konstelací CubeSatů za účelem poskytování služeb. Některé jsme již zmínili: Planet Labs (snímkování), Spire Global (počasí, data o lodích/letadlech, analýza dat o Zemi), Swarm (IoT messaging). Tyto firmy jsou v podstatě poskytovatelé vesmírných dat poháněných hardwarem CubeSatů. Další je GeoOptics (sběr meteorologických dat pomocí GPS radiookultace, podobně jako Spire) a HawkEye 360, která používá o něco větší malé satelity ke sledování rádiových emisí (pro mapování spektra, signální zpravodajství atd.). Existují také firmy jako AST SpaceMobile a OneWeb, které vypouštějí malé satelity pro širokopásmové připojení – i když tyto jsou mikrosatelity, nikoli CubeSat formátu, ukazuje to, jak myšlenka mnoha satelitů v konstelaci, inspirovaná CubeSaty, pronikla do průmyslu. Podle analýz odvětví jen několik komerčních hráčů tvoří velkou část všech CubeSatů vypuštěných v posledních letech. V letech 2019–2024 bylo téměř polovina všech vypuštěných CubeSatů od pouhých čtyř firem: Planet, Spire, Swarm (nyní součást SpaceX) a firmy Sitronics (která provozuje CubeSaty pro pozorování Země) ^[54]. Samotná Planet vypustila v tomto období přibližně 270 CubeSatů (v průměru ~45 ročně), aby udržela a rozšířila svou flotilu ^[55]. Tyto firmy si obvykle satelity vyrábějí samy (Planet i Spire, jak bylo zmíněno), protože je pro jejich podnikání zásadní rychle inovovat design a nahrazovat satelity, které zaniknou nebo zastarají ^[56]. Jejich úspěch prokázal životaschopnost podnikání založeného na CubeSatech a přilákal investice do tohoto sektoru.
Soukromé společnosti – výrobci a dodavatelé: Kromě těch, kteří satelity provozují, existuje celý ekosystém firem, které staví CubeSaty nebo dodávají komponenty jako službu ostatním. Příklady zahrnují AAC Clyde Space (vzniklá spojením Clyde Space ve Skotsku a ÅAC Microtec ve Švédsku), GomSpace (Dánsko), NanoAvionics (Litva/USA), Blue Canyon Technologies (USA), Tyvak (USA), ISISpace (Nizozemsko), Pumpkin Inc. (jeden z prvních dodavatelů CubeSat sad), Sinclair Interplanetary (nyní součást Rocket Lab, známý pro reakční kola a magnetorquery pro CubeSaty) a mnoho dalších. Tyto společnosti vám prodají hotové CubeSat busy nebo vám na zakázku postaví satelit pro vaši misi. Obsluhují jak komerční operátory, kteří nechtějí vše stavět interně, tak vládní/akademické zákazníky, kteří mají nápad na misi, ale potřebují pomoc průmyslu s jeho realizací. Jak však poznamenává jedna analýza, čelí konkurenci v podobě interní výroby velkých konstelací ^[57]. Přesto je „dodavatelský řetězec CubeSatů“ dobře zavedený. Dokonce i poskytovatelé startů jako SpaceX a Rocket Lab mají dceřiné společnosti nebo programy pro integraci vypouštění CubeSatů (např. Rocket Lab koupil Sinclair a nabízí zákazníkům kompletní „satelit jako službu“).
Poskytovatelé vesmírných startů: Ačkoliv nejsou přímo staviteli CubeSatů, jsou klíčovými hráči. Společnosti jako SpaceX (se svým rideshare programem) a Rocket Lab (malé dedikované starty) umožnily rozmach CubeSatů tím, že nabízejí cenově dostupná místa pro start. Existují také zprostředkovatelé jako Spaceflight Industries a NanoRacks, kteří sdružují starty CubeSatů. Tito hráči se někdy objevují v diskusích o CubeSatech jako „hlavní hráči“, protože bez nich by se žádný z těchto malých satelitů nedostal na oběžnou dráhu. Synergie mezi levnými znovupoužitelnými raketami (SpaceX) a množstvím CubeSatů je důležitou součástí ekosystému. V roce 2023 stanovily časté mise SpaceX Transporter rekordy v počtu vypuštěných satelitů – jediný Falcon 9 může vypustit přes 100 malých satelitů, z nichž mnoho jsou CubeSaty. To v poslední době učinilo ze SpaceX dominantního poskytovatele startů pro CubeSaty ^[58]. Mezitím může dedikovaná menší raketa Rocket Lab vynést CubeSaty na oběžné dráhy, kam by se velké rakety nemusely dostat (například na specifické inklinace). Noví poskytovatelé startů (Firefly, nyní již zaniklý LauncherOne od Virgin Orbit, Astra a připravované jako Terran od Relativity nebo SSLV od ISRO) cílí právě na tento trh malých satelitů. Jde o konkurenční oblast poháněnou poptávkou, kterou CubeSaty pomohly vytvořit.
Organizace a konsorcia: Za zmínku také stojí různé organizace, které spravují zdroje pro vývojáře CubeSatů. Například CubeSat Project na Cal Poly udržuje aktuální CubeSat Design Specification a pořádá workshopy pro vývojáře. Nanosatellite & CubeSat Database (od Erika Kulu) je známý veřejný zdroj sledující všechny CubeSat starty ^[59]. Profesionální konference jako každoroční SmallSat Conference v Utahu a CubeSat Developers Workshop v Kalifornii jsou místy setkání všech těchto aktérů. A průmyslové skupiny v oblasti kosmonautiky včetně Space Foundation (která ocenila CubeSaty) a různé národní vesmírné společnosti propagují činnost CubeSatů.

Shrnuto, revoluce CubeSatů je úsilím mnoha hráčů: NASA a ESA poskytly počáteční podporu a využívají je pro vědu; společnosti jako Planet a Spire z nich udělaly životaschopné podnikání; univerzity po celém světě je využívají jako tréninkové prostředí a testovací platformy pro inovace; a podpůrný průmysl výrobců a poskytovatelů startů vznikl, aby uspokojil poptávku. Tato propojená síť neustále posouvá hranice toho, co CubeSaty dokážou.

Významné mise CubeSat

Abychom ocenili dopad CubeSatů, podívejme se na výběr významných misí (minulých i současných), které ilustrují jejich úspěchy:

První CubeSaty (2003): První start v červnu 2003 zahrnoval CubeSat XI-IV (postavený Tokijskou univerzitou) a několik dalších z univerzit jako Cal Poly a partneři Stanfordu ^[60]. Tyto 1U CubeSaty byly podle dnešních měřítek primitivní – jejich cílem bylo často jen vyslat jednoduchý majákový signál, pořídit jednu fotografii nebo prokázat, že elektronika postavená studenty přežije start. Přesto tato mise prokázala životaschopnost konceptu a odstartovala celosvětové hnutí CubeSat.
GeneSat-1 (2006): Jeden z prvních CubeSatů NASA Ames Research Center (3U), který nesl živé bakterie ke studiu jejich reakce na vesmírné prostředí. GeneSat-1 byl jedním z prvních biologických experimentů v CubeSatu a úspěšně fungoval, což ukázalo, že i výzkum v oblasti biologických věd lze provádět na této malé platformě.
PhoneSat (2013): Série malých 1U CubeSatů postavených NASA Ames, které doslova používaly Android smartphone jako centrální avioniku. PhoneSat 1.0 a 2.0 byly vypuštěny v roce 2013, aby se zjistilo, zda senzory/fotoaparáty telefonu mohou fungovat ve vesmíru a řídit satelit ^[61]. Přenášely fotografie a prokázaly, že telefon za 300 dolarů může být mozkem satelitu – působivá ukázka filozofie COTS. (Jeden z PhoneSatů byl vtipně pojmenován „Alexander“ po Alexanderu Grahamu Bellovi a z oběžné dráhy poslal zprávu „Hello, world“ v Morseově abecedě.)
Flock Constellation (2014–současnost): Toto je probíhající mise Planet Labs. „Flock-1“ byl poprvé vypuštěn z ISS na začátku roku 2014: skupina 28 CubeSatů, každý 3U Dove snímkovací satelit, byla vypuštěna na oběžnou dráhu, aby začala snímkovat Zemi. Šlo tehdy o největší jednorázové vypuštění CubeSatů. Od té doby Planet neustále vypouští Flocky vylepšených Dove (včetně „SuperDoves“ s lepšími snímači). Mezi jejich významné úspěchy patří: první soukromá společnost, která denně snímkuje celou Zemi, první, která provozuje více než 100 satelitů najednou na oběžné dráze, a ukázka toho, jak rychle iterovat návrh satelitů (používají agilní vývoj, nové verze vypouštějí každých pár měsíců). V polovině 20. let 21. století je konstelace Planet ukázkovým příkladem komerčního úspěchu CubeSatů, s vysokou spolehlivostí a obrovským množstvím nasbíraných dat. Již v roce 2015 měli více než 30 aktivních CubeSatů s plány na více než 100 ^[62] a tohoto cíle dosáhli během několika let.
ESTCube-1 (2013): Vyzdvihuji jej jako zástupce „prvních národních CubeSatů“. ESTCube-1 byl první estonský satelit (1U), postavený studenty, který odstartoval v roce 2013 ^[63]. Nesl unikátní experiment: rozvinutí elektrického solárního plachtového lana ve vesmíru. Ačkoliv rozvinutí lana částečně selhalo, satelit odeslal cenná data a zařadil Estonsko na vesmírnou mapu. Podobně první litevský satelit LitSat-1 a lotyšský satelit Venta, peruánský Chasqui, ghanský GhanaSat-1 a mnoho dalších v letech 2014–2017 byly CubeSaty. Každý je významný pro svou zemi a prokazuje, že vesmír je díky CubeSatům přístupný novým účastníkům.
MarCO – Mars Cube One (2018): Snad jedna z nejdramatičtějších misí CubeSat. MarCO se skládal ze dvou 6U CubeSatů (přezdívaných WALL-E a EVE), které postavila NASA JPL ^[64]. Byly vypuštěny v květnu 2018 spolu s přistávacím modulem InSight směřujícím na Mars. Když InSight v listopadu 2018 přistával na Marsu, CubeSaty MarCO prolétly kolem planety a v reálném čase přijímaly telemetrii přistávacího modulu, kterou přeposílaly zpět na Zemi – v podstatě fungovaly jako miniaturní komunikační družice obíhající Mars. To umožnilo NASA získat okamžité potvrzení o úspěšném přistání InSightu. Byla to riskantní demonstrace (nikdy předtím CubeSaty neoperovaly mimo oběžnou dráhu Země), ale uspěla brilantně. Dokonce pořídily fotografie Marsu malými kamerami ^[65]. MarCO ukázal, že CubeSaty mohou mít roli v misích do hlubokého vesmíru a přidávat schopnosti za relativně nízkou cenu (celkem 18,5 milionu dolarů za projekt MarCO) ^[66]. Jak řekl hlavní inženýr JPL Andy Klesh, „Tato mise byla vždy o posouvání hranic miniaturizované technologie a o tom, jak daleko nás může zavést… Zasadili jsme kůl do země. Budoucí CubeSaty mohou jít ještě dál.“^[67]
LightSail-2 (2019): 3U CubeSat vyvinutý The Planetary Society (neziskovou organizací podporující kosmonautiku) k demonstraci technologie sluneční plachty. Byl vypuštěn v polovině roku 2019 a úspěšně rozvinul velkou reflexní mylarovou plachtu (~32 čtverečních metrů) z malého rámu CubeSatu. LightSail-2 dokázal zvýšit svou oběžnou dráhu pomocí tlaku slunečního záření – poprvé CubeSat (nebo jakákoliv družice) použil sluneční plachtění k pohonu na oběžné dráze Země. Tato mise naplnila dlouhodobou vizi využití CubeSatů k odvážnému zkoušení nových technik kosmických letů. Zapojila také veřejnost (financována z darů) a dokázala, že i pohon světlem je v miniaturní družici možný. LightSail-2 fungoval více než 2 roky před zánikem v atmosféře, což výrazně překonalo plánovanou misi a ukázalo robustnost, které lze u dobře navrženého CubeSatu dosáhnout.
CubeSat mise Artemis I (2022): Když NASA v listopadu 2022 vypustila misi Artemis I (první let rakety SLS a kosmické lodi Orion) k Měsíci, nesla s sebou 10 CubeSatů jako sekundární náklad ^[68]. To bylo bezprecedentní – vyslat deset CubeSatů do cislunárního prostoru. Mise zahrnovaly: CAPSTONE (který úspěšně dosáhl lunární oběžné dráhy, aby prověřil zamýšlenou dráhu pro budoucí stanici Gateway) ^[69]; LunaH-Map (6U mapující lunární vodík – bohužel mu selhal pohon); NEA Scout (CubeSat se solární plachtou pro návštěvu asteroidu – po vypuštění se však nikdy neozval); BioSentinel (biologický experiment s kvasinkami – v současnosti funguje za Měsícem); ArgoMoon (italský CubeSat, který pořídil snímky horního stupně mise a Měsíce); OMOTENASHI (malý japonský pokus o měsíční přistání – nepodařilo se stabilizovat a havaroval); a několik dalších zaměřených na různé vědecké úkoly. Ne všechny uspěly, což ukazuje, že CubeSaty ve vzdáleném vesmíru jsou stále výzvou. Ale samotná přítomnost CubeSatů na měsíční misi signalizovala, že jsou nyní součástí průzkumné sady NASA, zahrnuté i do těch nejvýznamnějších misí.
Planet’s SuperDove & Pelican (2020s): Vylepšení konstelace Planet – CubeSaty SuperDove (3U) mají vylepšené zobrazovače s více spektrálními pásmy pro environmentální monitorování. A Planet nyní vyvíjí některé satelity na o něco větší malé družice „Pelican“ pro vyšší rozlišení, což ukazuje trend, kdy společnosti s CubeSaty přecházejí na větší platformy pro větší schopnosti, jakmile jejich počáteční konstelace prokáže trh. Je to pozoruhodné jako trend misí: začít s CubeSaty, a poté případně přejít na větší, jakmile se prosadí.
Spire’s Constellation (2010s–2020s): Spireovy 3U CubeSaty, nazývané LEMUR, tvoří víceúčelovou konstelaci. Každý CubeSat LEMUR nese přijímač AIS (pro sledování lodí), přijímač ADS-B (pro sledování letadel) a přístroj pro GPS radio-okultaci (pro meteorologická data). Vypustili jich už přes 100, což činí Spire druhým největším provozovatelem CubeSatů po Planet ^[70]. Významnou misí v rámci toho je Zlepšení předpovědi počasí: Spire poskytuje data meteorologickým agenturám z měření CubeSatů, která doplňují tradiční meteorologické družice tím, že vyplňují mezery, zejména nad oceánem. To ukazuje, že konstelace CubeSatů přímo přispívá k něčemu tak každodenně důležitému, jako je předpověď počasí.
Akademické vědecké mise: Několik příkladů: QB50 (2017) – koordinované vypuštění 36 CubeSatů z 23 zemí, všechny studovaly dolní termosféru a jevy spojené se zánikem družic v atmosféře. Šlo o velký mezinárodní projekt (sponzorovaný EU), jehož cílem bylo zapojit mnoho univerzit do jedné vědecké kampaně. MinXSS – CubeSat Coloradské univerzity, který pozoroval měkké rentgenové spektrum Slunce za účelem studia slunečních erupcí. Přinesl cenná data pro sluneční fyziku. ASTERIA (2017) – CubeSat JPL/MIT velikosti 6U, který úspěšně provedl přesná měření světla za účelem hledání tranzitů exoplanet (dokonce detekoval malou exoplanetu a získal za to malou cenu NASA za vědu). Tyto příklady ukazují, že kromě korporátních a průzkumných misí přispívají CubeSaty i k špičkovému vědeckému výzkumu.

Existuje mnoho dalších, které by bylo možné vyjmenovat (každý CubeSat má obvykle chytrou zkratku a vlastní znak mise!), ale výše uvedené ukazují šíři záběru: od prvních malých kostek, které jen pípaly, až po planetární průzkumníky a provozní konstelace. A každý rok přicházejí nové „poprvé“: první CubeSat u Marsu (MarCO), první u Měsíce (CAPSTONE), první sluneční plachta, první měření toho či onoho jevu atd. CubeSaty se staly běžnou součástí kosmických novinek ^[71] – něco se děje téměř každý týden, ať už univerzita oznamuje, že má hotový satelit, raketa vypouští 50 najednou, nebo nový startup slibuje službu založenou na desítkách CubeSatů.

Trendy ve vypouštění CubeSatů a růstu trhu

Růst aktivity v oblasti CubeSatů za poslední dekádu byl exponenciální a vše nasvědčuje tomu, že tento trend bude pokračovat (byť s určitými změnami v tom, jak jsou CubeSaty využívány). Některé klíčové statistiky a trendy do roku 2025:

Rychlý nárůst počtu: „Od doby, kdy byl v roce 2003 vypuštěn první CubeSat, jejich počet exponenciálně roste.“ ^[72] Ke konci roku 2014 bylo vypuštěno přibližně 75 CubeSatů ^[73]; posuňme se na konec roku 2023 a bylo celkem vypuštěno přes 2 300 CubeSatů ^[74]. Toto zrychlení je pozoruhodné: 1000. CubeSat byl vypuštěn někdy kolem roku 2018 – trvalo to přibližně 15 let, než se dosáhlo 1 000 – ale 2000. byl dosažen začátkem roku 2023, tedy za méně než 5 let poté ^[75]. Ve skutečnosti „prvních tisíc trvalo téměř 16 let, a druhých tisíc jen asi 4 roky,“ jak poukázala jedna analýza ^[76]. Tempo v roce 2020 je na úrovni několika stovek CubeSatů ročně. Rok 2023 stanovil nový rekord s 359 vypuštěnými CubeSaty v tom roce (z celkových 390 nano-satelitů) ^[77]. To znamená, že CubeSaty tvořily významnou část všech satelitů vypuštěných po celém světě. Část tohoto nárůstu je způsobena mega-rideshare starty a růstem komerčních konstelací.
Růst konstelací vs. jednotlivé mise: Dříve byly většinou CubeSaty jednorázové mise. Nyní vidíme, že velké konstelace tvoří velkou část startů. Průběžné vypouštění satelitů Planet a doplňování konstelace Spire znamená desítky startů ročně jen od těchto dvou společností. Objevujícím se trendem však je, že některé z těchto společností začínají stavět nebo používat o něco větší satelity, jak jejich služby dozrávají (například Planetovy satelity nové generace Pelican jsou větší než třída CubeSat a některé IoT společnosti přešly z 1U na 6U návrhy pro větší schopnosti). V nedávných datech je poznámka, že „většina komerčních konstelací přechází na větší satelity, [ale] nanosatelity nikam nemizí.“ ^[78] To naznačuje, že zatímco některé velkoobjemové programy CubeSat mohou s přechodem na větší satelity ustupovat, nové aplikace pro CubeSaty je nahradí. Formát CubeSat pravděpodobně zůstane populární pro technologické demonstrace, akademické mise a nové startupy, i když vyspělé konstelace se budou vyvíjet.
Projekce trhu: Trh s malými satelity (včetně CubeSatů) je jedním z nejrychleji rostoucích segmentů v letectví a kosmonautice. Odhady se liší, ale jedna zpráva odhadla velikost trhu s CubeSaty na 516 milionů dolarů v roce 2024, s očekávaným ročním růstem ~15 %, což by mělo dosáhnout přibližně 1,55 miliardy dolarů do roku 2032 ^[79]. Jiný pohled: do roku 2024 bylo vypuštěno přes 2 500 CubeSatů a projekce ukazují, že během příští dekády by mohlo být vypuštěno přes 10 000 CubeSatů (do poloviny 30. let 21. století), pokud budou současné trendy pokračovat ^[80]. To by znamenalo ještě přeplněnější nízkou oběžnou dráhu Země, ale také mnohem větší průmysl. Hnacími silami růstu jsou rostoucí poptávka po datech z pozorování Země, snaha o globální IoT konektivitu a využití ve vědeckých a obranných oblastech. Růst by se mohl dále zrychlit, pokud dojde k průlomům (například pokud by CubeSaty získaly schopnost nových misí do hlubokého vesmíru nebo nových komerčních služeb).
Technologické trendy: CubeSaty také směřují k větší schopnosti. Standardní 3U a 6U ustupují u některých misí 12U+ variantám, jak již bylo zmíněno. Také je patrný trend k modularitě a plug-and-play komponentům, což usnadňuje novým hráčům stavět funkční satelity. Dalším trendem je spojování CubeSatů do koordinovaných rojů nebo formací – místo toho, aby jeden satelit dělal vše, letí jich několik, které spolu komunikují (například pro 3D měření atmosféry Země nebo jako distribuované anténní pole). Tento koncept získává na popularitě ve vědeckých návrzích. Také vidíme trend, kdy CubeSaty míří za oběžnou dráhu Země: po MarCO a Artemis cubes jsou plánovány CubeSaty pro průzkum asteroidů, přistání na povrchu Měsíce (miniaturní přistání je extrémně obtížné, ale týmy to zkoušejí) a dokonce i koncepty rojů CubeSatů na Marsu nebo v pásu asteroidů. Do konce 20. let by mohla být pokusně realizována první meziplanetární síť CubeSatů, pokud se uskuteční ambiciózní plány NASA nebo ESA (například ESA zvažovala CubeSaty doprovázející misi k zachycení komety).
Spolehlivost a životnost: První CubeSaty měly vysokou míru selhání (mnohé se nikdy neozvaly nebo rychle zanikly). Jak se průmysl učil, spolehlivost se zlepšuje. Přesto mají akademické CubeSaty pověst omezené životnosti – často 6 měsíců až rok provozu. Komerční, stavěné s většími zdroji, vydrží déle (nejnovější SuperDoves od Planet mají projektovanou životnost 3–4 roky na oběžné dráze, omezenou převážně výškou zániku). Studie z roku 2024 shromáždila data o životnosti a položila otázku: zvyšuje se počet selhání s rostoucím počtem akademických CubeSatů? Závěr byl, že metriky se liší – částečně funkční složitý CubeSat může být vědecky cennější než jednoduchý, který funguje perfektně ^[81]. Každopádně vidíme pomalé zlepšování kontroly kvality, jak projekty CubeSatů dospívají. Mnoho univerzit nyní testuje své CubeSaty v termo-vakuových komorách a provádí důkladné kontroly, což před deseti lety nebylo běžné.
Ekonomika: Náklady na jednotku schopnosti neustále klesají. Nyní je běžné hovořit o nákladech na satelit místo nákladů na misi. Některé společnosti vyrábějí satelity sériově (Planet proslul použitím technik podobných výrobě elektroniky). S růstem výroby mohou náklady dále klesat. Novým faktorem je však fenomén megakonstelací (například SpaceX Starlink s tisíci ~260kg satelity). I když to nejsou CubeSaty, ovlivňují průmysl malých satelitů tím, že zabírají kapacitu pro vynášení a spektrum. Některé společnosti s malými satelity musely kvůli Starlinku nebo OneWeb upravit své plány. Na druhou stranu obrovská poptávka po vynášení megakonstelací snížila cenu vynášení pro všechny – což CubeSatům prospělo.

Celkově je trajektorie CubeSatů růst a další růst, ale také vývoj. Nemusíme jim vždy říkat „CubeSaty“, pokud překročí tvar krychle, ale princip malých, cenově dostupných satelitů vypouštěných ve velkém počtu nezmizí. V blízké budoucnosti očekávejte větší integraci malých satelitů s technologiemi jako AI (zpracování dat na palubě pro snížení potřeby přenosu na Zemi), mezisatelitní propojení (CubeSaty komunikující mezi sebou například pomocí laserových spojů pro vytvoření sítí ve vesmíru) a hybridní konstelace (kombinace velkých a malých satelitů).

Odborníci z oboru budou také sledovat, jak se trh vyvine – dojde ke konsolidaci (fúzím) mezi mnoha společnostmi s malými satelity? Vzniknou díky datům z těchto konstelací nové obory v analytice (což se již děje u startupů v oblasti geoinformační analytiky)? A jak zareagují velcí hráči – například začnou tradiční výrobci satelitů sami sériově vyrábět mikrosatelity nebo CubeSaty? Například v roce 2020 Airbus (známý velkými satelity) oznámil plány na sériovou výrobu malých satelitů, což naznačuje, že model popularizovaný CubeSaty ovlivňuje celý průmysl.

Je třeba poznamenat: není vše růžové, některé dřívější optimistické předpovědi (z poloviny 2010s) byly přehnané – byly předpovědi desítek tisíc CubeSatů do začátku 2020s, což se zcela nenaplnilo, částečně proto, že některé plánované konstelace se neuskutečnily nebo přešly na větší satelity ^[82]. Nicméně v polovině 2020s skutečně vidíme tisíce, takže šlo možná jen o několik let rozdílu. Současný konsenzus je, že trh s malými satelity bude silně růst minimálně v příští dekádě, přičemž CubeSaty budou tvořit významnou část.

Regulační a orbitální odpadové otázky

Nevýhodou vypouštění tolika malých satelitů je otázka: Zaneřádíme vesmír a vytváříme nebezpečí? Orbitální odpad a řízení satelitního provozu se staly žhavými tématy, protože CubeSaty (a satelity obecně) se množí. Existuje několik konkrétních obav a reakcí:

Doba života na oběžné dráze a vesmírný odpad: Malé satelity, zejména ty bez pohonu, mohou zůstat na oběžné dráze mnoho let a po ukončení své činnosti se potenciálně stát „vesmírným odpadem“. Běžným doporučením (stanoveným NASA a přijatým mezinárodně) bylo, že každý satelit na nízké oběžné dráze Země by měl do 25 let od ukončení mise zaniknout, aby se zabránilo dlouhodobému znečištění. Mnoho CubeSatů vypouštěných do výšky asi 500 km přirozeně zanikne díky atmosférickému odporu hluboko před uplynutím 25 let. V počátcích však byly některé CubeSaty vysílány na vyšší oběžné dráhy (600–800 km), kde mohly zůstat desítky až stovky let. Studie NASA z roku 2015 zjistila, že z 231 CubeSatů vypuštěných v letech 2000–2014 by 46 (asi 1 z 5) zůstalo na oběžné dráze déle než 25 let, a tedy by nesplnily směrnice pro snižování odpadu ^[83]. To vyvolalo v kosmické komunitě poplach: pokud budou každoročně vypouštěny stovky nových CubeSatů a mnohé zůstanou na oběžné dráze desítky let, riziko kolizí poroste.

CubeSaty jsou fyzicky malé (10–30 cm), ale i tak mohou při srážce kvůli oběžným rychlostem zničit nebo vážně poškodit jiný satelit. Jsou také obtížněji sledovatelné než velké satelity (i když od poloviny 2010s americká sledovací síť prokázala, že může sledovat v podstatě všechny CubeSaty až do velikosti 1U ^[84]). Takže vědět, kde se nacházejí, je menší problém než to, jak dlouho zůstávají na oběžné dráze a představují riziko.

Odpovědná volba oběžné dráhy: Jedním z jednoduchých opatření je vypouštět CubeSaty na nižší oběžné dráhy. Mnoho provozovatelů s tím začalo dobrovolně. Jak bylo zmíněno, Planet Labs si pro první vypuštění zvolila nízkou oběžnou dráhu přes ISS právě proto, aby jejich CubeSaty „samy zanikly“ během několika měsíců ^[85]. Chris Boshuizen, spoluzakladatel Planet, v roce 2015 řekl: „Máme velmi přísné politiky pro snižování odpadu… naším hlavním opatřením je vypouštět na velmi nízké oběžné dráhy, které se samy čistí.“ ^[86]. Šli příkladem tím, že zajistili, aby každý nefunkční satelit rychle zanikl v atmosféře. Boshuizen také zdůraznil kulturu transparentnosti: Planet otevřeně sdílí svá data o sledování satelitů s ostatními, aby všichni znali jejich polohu, protože věří, že „společný prostor vesmíru musí být respektován a každý je zodpovědným aktérem… nechceme být tou firmou, která to pokazí pro všechny.“^[87]. Tento přístup je nyní mezi provozovateli CubeSatů široce přijímán: nikdo nechce být známý jako zdroj problému s vesmírným odpadem.
Nová nařízení (pravidlo 5 let): Vzhledem k rostoucímu zahlcení začali regulátoři zpřísňovat pravidla. V září 2022 přijala americká Federal Communications Commission (FCC) mnohem přísnější požadavek: každý satelit na nízké oběžné dráze Země, který ukončil svou misi, musí být deorbitován do 5 let, ne do 25 ^[88]. Toto „pravidlo 5 let“ platí pro satelity, které potřebují licenci FCC (v podstatě všechny americké nebo v USA vypuštěné satelity, které používají rádiové vysílání, což zahrnuje většinu CubeSatů). Jde o významnou změnu, která má přímo snížit budoucí množství trosek. Evropská kosmická agentura (ESA) obdobně aktualizovala svou politiku a požaduje likvidaci po ukončení mise do 5 let u projektů ESA ^[89]. Tyto kroky signalizují celosvětový trend směrem k přísnějším standardům pro snižování množství trosek. Článek v Nature v roce 2025 tyto kroky ocenil, ale poznamenal, že celosvětové dodržování i starého pravidla 25 let bylo zatím „vlažné“ ^[90] – což znamená, že klíčové bude vymáhání. V roce 2023 FCC skutečně udělila svůj první pokutu za nedodržení pravidel ohledně vesmírného odpadu, když potrestala společnost (Dish Network) za to, že řádně neprovedla deorbitaci satelitu (šlo o velký geostacionární satelit, ne CubeSat, ale vytvořilo to precedent, že to regulátoři myslí vážně) ^[91].

Pro výrobce CubeSatů znamená pravidlo 5 let, že pokud vypustíte satelit na oběžnou dráhu, kde přirozený zánik potrvá déle než 5 let, musíte mít plán na aktivní deorbitaci (například pomocí brzdicí plachty nebo pohonu) na konci životnosti. Jinak nedostanete licenci k provozu. To fakticky odrazuje od umisťování CubeSatů nad ~600 km výšky, protože tam není zajištěn zánik do 5 let bez zvláštních opatření ^[92]. Lze očekávat, že budoucí CubeSaty na vyšších drahách budou vybaveny systémy jako rozkládací brzdicí zařízení nebo malými motory, aby splnily tento požadavek. Některé firmy již prodávají brzdicí plachty určené pro CubeSaty, které po rozvinutí výrazně urychlí návrat do atmosféry.

Vyhýbání se kolizím: Většina CubeSatů historicky neměla žádný pohon, takže pokud byla detekována hrozba kolize, nemohly se pohnout. Odpovědnost tak byla na ostatních operátorech satelitů (obvykle větších satelitů s možností manévrování), aby se vyhnuli, pokud byla předpovězena blízká setkání (konjunkce). To stále platí pro mnoho z nich. Nicméně stále více CubeSatů je nyní stavěno s pohonem (i když jen s malými tryskami pro drobné úpravy). Jak tento trend pokračuje, můžeme se dočkat CubeSatů, které aktivně samy vyhýbají kolizím, což by bylo velkým přínosem pro řízení kosmického provozu. V současnosti však pohon u CubeSatů není samozřejmostí – obvykle je u větších (6U/12U) nebo u těch se specifickými požadavky mise.
Řízení a sledování kosmického provozu: Samotný počet malých satelitů urychlil snahy o zlepšení sledování a koordinace. Americká vojenská síť pro sledování vesmíru sleduje více než 45 000 objektů >10 cm (a miliony menších úlomků) ^[93]. CubeSaty přispívají k počtu sledovatelných objektů, i když stále tvoří jen malý zlomek ve srovnání s troskami, jako jsou staré části raket. Obava není jen ze stávajících trosek, ale i z potenciálního vzniku dalších v případě kolizí. Často diskutovaným „nočním scénářem“ je Kesslerův syndrom – řetězec kolizí, který by učinil vesmír nepoužitelným ^[94]. Samotné CubeSaty to pravděpodobně nespustí (větší riziko představují velké satelity nebo vyhořelá těla raket), ale každý kousek odpadu zvyšuje hustotu a CubeSat se určitě může stát součástí kolize, která vytvoří další trosky. Proto je integrace CubeSatů do budoucích systémů řízení kosmického provozu zásadní. Orgány jako FCC, NASA a mezinárodní partneři pracují na lepším sdílení dat a možná i na povinných technologiích, jako jsou aktivní transpondéry na satelitech pro snadnější identifikaci.
Návrh pro zánik a znovuvstup: Dalším zajímavým aspektem je zajistit, aby CubeSat při znovuvstupu do atmosféry zcela shořel (aby se předešlo riziku zranění na zemi). Obecně platí, že cokoli pod cca 100 kg většinou zcela zanikne, a CubeSaty jsou velmi malé, takže to obvykle nevadí. Pokud však CubeSat obsahuje obzvlášť odolné komponenty (např. díly z titanu nebo nerezové oceli, nebo husté bateriové bloky), existuje malá šance, že některé části přežijí zánik v atmosféře. Proto nyní existují doporučení pro konstruktéry satelitů používat materiály, které zaniknou při znovuvstupu, zejména u větších malých satelitů nebo těch s velkými kusy. CubeSaty většinou vyhovují díky své malé velikosti a tenkým hliníkovým stěnám, ale jak budou větší (12U+), může se to začít více řešit. Iniciativa ESA „Clean Space“ a další podobné aktivity takové postupy podporují ^[95].
Iniciativy Zero Debris: Některé organizace volají po budoucí normě „nulové tvorby odpadu“ – což znamená, že každý satelit by měl mít spolehlivý plán likvidace a možná by měl být navržen tak, aby aktivně deorbitoval jiné satelity nebo zachycoval odpad. I když je to velký požadavek, je pozoruhodné, že některé mise CubeSat byly dokonce navrženy k řešení odpadu – například CubeSat, který by mohl vypustit síť nebo lano na kus smetí (tyto technologie byly testovány v malém měřítku misí RemoveDEBRIS, která nebyla CubeSat, ale smallsat). Je představitelné, že budoucí roje CubeSatů by mohly pomáhat s úklidem odpadu, pokud budou správně vybaveny.
Právní odpovědnost: Provozovatelé CubeSatů podléhají stejnému mezinárodnímu vesmírnému právu jako ostatní – odpovědnost za jakékoli škody nese vypouštějící stát. Pokud by tedy CubeSat způsobil kolizi, země, která jej vypustila, by mohla nést následky. Toto zatím nebylo testováno u soudu (zatím jsme nezaznamenali známou kolizi způsobenou CubeSatem), ale motivuje to vlády, aby zajistily, že CubeSaty, které vypouštějí, splňují bezpečnostní normy. V roce 2019 došlo k incidentu, kdy startup Swarm Tech vypustil čtyři malé satelity bez schválení FCC (pomocí indické rakety) – což vedlo FCC k ostré kritice a následnému zpřísnění procesů. Tyto satelity byly pod hranicí sledovatelné velikosti, což vyvolalo poplach. Společnost čelila následkům a od té doby se nikdo o neschválené vypuštění znovu nepokusil, což ukazuje, že regulační dohled dohnal éru CubeSatů.

Shrnuto, komunita se aktivně zabývá obavami z orbitálního odpadu spojeného s CubeSaty. Nově vznikající pravidlo 5 let a podobná opatření jsou zásadní změnou, která by měla výrazně snížit budoucí dlouhodobý odpad z malých satelitů ^[96]. Od roku 2025 si téměř každý, kdo vypouští CubeSaty, je těchto povinností vědom a obvykle buď volí nízkou oběžnou dráhu, nebo zahrnuje plán deorbitace. Věta, kterou použil Chris Boshuizen, to shrnuje: nastavení „pevných kodexů chování, aby bylo zajištěno, že společné prostory vesmíru budou respektovány“ ^[97]. Na mezinárodní úrovni zaznívají výzvy k harmonizaci těchto přísnějších pravidel, aby je dodržovaly všechny země a aby se zabránilo tomu, že by se některá „vlajka pohodlí“ stala mezerou v systému ^[98].

Dalším důležitým krokem je rozvoj služeb Space Situational Awareness (SSA) – i pro CubeSaty si mohou provozovatelé předplácet sledovací data od U.S. Space Force nebo firem jako LeoLabs (které používají pozemní radary ke sledování odpadu), aby věděli, zda se blíží konjunkce. Mnoho týmů CubeSatů nyní aktivně monitoruje oběžnou dráhu svého satelitu a v případě, že mají pohon, plánují deorbitační manévry na konci životnosti.

Je to proces učení: revoluce CubeSat proběhla tak rychle, že regulace chvíli zaostávaly, ale do poloviny 20. let 21. století vidíme, že regulační prostředí dohání zpoždění, aby byla zajištěna udržitelnost. Budoucí mise CubeSat budou pravděpodobně muset být ještě opatrnější – např. možná budou muset mít automatizované systémy pro deorbitaci nebo prokázat životnost kratší než 5 let. Povzbudivým znamením je, že i přes tisíce vypuštěných malých satelitů žádný vážný incident s vesmírným odpadem zatím nebyl připsán CubeSatům a provozovatelé se snaží, aby to tak zůstalo, aby se předešlo jakékoli negativní reakci, která by mohla omezit celé odvětví.

Závěrem lze říci, že nanosatelity a CubeSaty změnily náš přístup ke kosmu. Za něco málo přes dvě desetiletí jsme přešli od jediného nápadu CubeSatu v univerzitní laboratoři k tisícům těchto družic obíhajících Zemi a mířících dál. Představují „dělat více s méně“ – využívají moderní technologie v miniaturním provedení k dosažení cílů, které dříve vyžadovaly vícetunové satelity. CubeSaty učinily vesmír dostupnějším, častějším a inovativnějším. Jak poznamenal spoluautor Jordi Puig-Suari, CubeSaty zavedly nové způsoby podnikání ve vesmíru, které nyní tvoří základ mnoha misí v celém odvětví ^[99].

Cesta nekončí – v mnoha ohledech teprve začíná. Schopnosti CubeSatů stále rostou a jejich přítomnost na oběžné dráze bude stejně běžná jako u velkých satelitů. Budou hrát doplňkové role: nebudou velké satelity zcela nahrazovat, ale zaplní určité mezery a umožní nové přístupy (například distribuované senzorové sítě nebo rychlou technologickou inovaci na oběžné dráze). Veřejnost je nyní součástí kosmického podnikání jako nikdy předtím – prostřednictvím vzdělávacích projektů CubeSat, občanské vědy využívající data z CubeSatů a crowdfundingových misí jako LightSail.

CubeSaty s sebou přinášejí i výzvy (řízení přeplněnosti oběžné dráhy, koordinace rádiových frekvencí atd.), ale globální kosmická komunita je řeší lepšími předpisy a technickými řešeními. Celkový výsledek je obecně vnímán pozitivně: demokratičtější a dynamičtější využívání kosmického prostoru.

Jak řekl Andy Klesh z JPL po úspěchu Mars Cube One: „Zabodli jsme kůl do země… Budoucí CubeSaty mohou jít ještě dál.“ ^[100] Skutečně, od nízké oběžné dráhy Země po Mars a dál můžeme očekávat, že tyto miniaturní satelity (nebo jejich následovníci) budou i nadále rozšiřovat hranice kosmického průzkumu a využití a dokazovat, že někdy velké dopady přicházejí v malých baleních.

Zdroje:

Citace Jordi Puig-Suari o vlivu CubeSat ^[101]
Zprávy Cal Poly o historii a dopadu CubeSat ^[102]
Definice CubeSat a počty startů (Wikipedia/ESA) ^[103]
Data Nanosats.eu o hmotnostních třídách satelitů a velikostech CubeSat^[104]^[105]
NASA prezentace „Co jsou CubeSaty“^[106]
Statistiky startů CubeSat (Erik Kulu, 2024)^[107]^[108]
Analýza CubeSat průmyslu od Ill-Defined Space (komerční vs akademický) ^[109]
Peter Platzer o revoluci nanosatelitů (WEF) ^[110]
SpaceNews/Spaceflight Now o troskách a politikách Planet Labs ^[111]
Nature Communications Engineering o nových 5letých pravidlech deorbitace ^[112]
Citace Andyho Kleshe (NASA/JPL) o misi MarCO ^[113]
Wikipedia o MarCO a CubeSatech pro hluboký vesmír ^[114]
NASA CAPSTONE tisková zpráva (měsíční oběžná dráha) ^[115]
Průzkum trhu o růstu odvětví CubeSat ^[116]
MDPI recenze 2025 o aplikacích a růstu CubeSat ^[117]
Fórum NASA Spaceflight / Údaje FCC o nákladech na sdílené lety ^[118], ^[119]
Wiki o PhoneSatech a CubeSatech z ISS ^[120]
Spaceflight Now o studii životnosti CubeSatů na oběžné dráze ^[121]
Citace Ryana Nugenta (Cal Poly CubeSat Lab) o velikosti odvětví ^[122]
Ostatní dle citací výše. ^[123], ^[124], ^[125] atd.