С тех пор популярность персональных спутников стандарта «CubeSat» непрерывно растет. Если на начальном этапе в 2001 г. проектированием и производством кубикоспутников занимались только лишь 7 организаций, то уже в 2009 г. их насчитывалось 95. В космосе уже побывало более 38 пикоспутников. Стандартом кубикоспутников заинтересовались такие страны, как Дания, Норвегия, Израиль, Нидерланды, Швейцария, Турция, Колумбия, т. е. те государства, которые до настоящего времени имели весьма отдаленное отношение к освоению космоса. И вот уже в обозримом будущем ожидается, что количество работающих на околоземной орбите пикоспутников превысит тысячную отметку, а вот это, в свою очередь, уже будет требовать наведения определенного порядка в запусках пикоспутников, их распределении по орбитам, какой-никакой регистрации, снятию с эксплуатации и удалению их с орбиты. Нужна координация и жесткий контроль по использованию космического пространства, дабы не превратить космос в хаотичный, разобщенный мир движущихся на пересекающихся орбитах космических гигантов и крошечных малюток. Ибо и те, и другие представляют губительную опасность друг другу на космических скоростях.
Вопрос космического мусора наиболее серьезная проблема развития космической отрасли.
Стандарт сверхмалых космических спутников “CubeSat”определяет основные физические параметры и конструкционные особенности персонального пикоспутника. Форма этих кубикоспутников – куб с длинной ребра 10 см, материал корпусной платформы – алюминий Вес модуля – не более 1кг. Один спутниковый модуль обычно обозначается – 1U (single unit). Спутник может состоять как из одной модульной единицы, так и из нескольких совмещенных вместе. Чаще всего спутники “CubeSat” представляют собой модульные сборки типа 1U, 2U и 3U. Спутники типа 3U при этом обычно собирают в линейной конфигурации. Хотя известны спутники и более сложных конфигураций кубических модулей, например квадратный спутник конфигурации 6U.
Правда, здесь же возникает определенный нюанс в классификации. Дело в том, что спутник из одного модуля “CubeSat” по своим массе и габаритным размерам попадает в класс пикоспутников, а вот спутники из двух, трех и более модулей “CubeSat” уже являются наноспутниками, так как превышают массу в 1 килограмм и объем в 1 кубический дециметр.
Система интеграции (совмещения) спутника с ракетой-носителем P-POD позволяет выводить одновременно до трех модулей с односторонним расширением: 2U – 20*10*10 см, весом 2 кг и 3U – 30*10*10 см, весом 3 кг. Сверху на гранях располагаются или солнечные батареи, или защитные панели.

Первые разработки спутников имели очень разнообразные компоновки. Но вскоре компания Pumpkin. Inc. во главе с Эндрю Кэлмэном, профессором из того же Стэнфордского университета разрабатывает набор CubeSatKit. Pumpkin. Inc, с закрытым и открытым корпусом, для сборки модулей стоимостью $7,5тыс. Этим он как бы заложил основу для стандартной платформы спутника. Голландская компания ISIS предложила тоже два варианта компоновки – горизонтальную и вертикальную. Но и в том, и в другом случае масса монтажных панелей и крепежных узлов составляла 200 грамм.
Центральным узлом пикоспутника является бортовой компьютер. По причине того, что в космосе на пикоспутник действует жесткая космическая радиация, экстремальные температуры, то собственно и требования к подбору компьютерной элементной базы также должны быть довольно строгими. Все применяемые детали и комплектующие обязательно должны быть в «космическом» исполнении, так же как и в настоящих больших спутниках. Но из соображений экономии средств Кэлмэн предложил свой вариант комплектации персонального спутника на основе промышленных, более дешевых деталей.
При этом, двух- трех модульные кубикоспутники (2U, 3U) позволяют устанавливать более производительные вычислительные процессоры. Так на спутнике KA TU Sat использовался процессор Intel 80386, обрабатывающий почту и научную информацию и сохраняющий ее. В спутнике 2U «CubeSat» Cute-1.7+ADP – японский вариант, стояли целые компьютеры исполнения Hitachi PDA NDP-20JWL массой всего 150-200 г. Это позволило устанавливать еще и дублерующий процессор.
Обычно одномодульные персональные кубикоспутники питаются от солнечных батарей, состоящих из Si, GaAs, CIGS-элементов, размещенных на гранях куба. Спутники с краткосрочным ресурсом полета («PolySat» «Libertad») работают на аккумуляторных батареях. Также есть кубикоспутники со смешанной системой питания и на аккумуляторах, и на солнечных батареях, так как аппарат в полете находится то на солнце, то в тени. Наиболее удачными являются системы энергоснабжения японских спутников серии XI.
Двухмодульные и трехмодульные спутники могут оснащаться еще и раскрываемыми солнечными панелями. При анализе мощности энергетических запасов одномодульного спутника выяснилось, что она, в зависимости от сложности изделия, колеблется от1 Вт до 12 Вт. На борту двухмодульного – 20 Вт. Однако совершенствование аккумуляторов позволит увеличить запас энергии на борту, что предоставит возможность персональным спутникам решать в открытом космосе более серьезные задачи.
Для возможности держаться определенной траектории движения, каждый искусственный спутник снабжается следящей системой за расположением спутника относительно определенных объектов, являющихся как бы космическими маяками. В персональных спутниках стандарта «CubeSat» определение ориентации осуществляется различными методами, но в основном используется два – расположение относительно солнца и расположение относительно магнитных полей.

Точность ориентации одиночных модулей невелика и составляет около 10 градусов. Ориентирование осуществляется магнитными и солнечными датчиками. Из-за небольшого внутреннего объема одиночного модуля, расположение необходимого количества приборов по ориентации и стабилизации траектории, ограничено. Поэтому ориентирование производится с помощью магнитных и солнечных датчиков, а управление – магнитными исполнительными органами. Двойные и тройные модули имеют возможность использовать более широкий спектр оборудования ориентации и стабилизации.

Солнечные датчики ориентации – это, как правило, или солнечные батареи системы энергоснабжения, или специально установленные фотодиоды. В зависимости от расположения спутника относительно Солнца, изменяется его освещенность, что в свою очередь изменяет ток батарей или фотодиода. Так как характеристики солнечных датчиков зависят от температуры, то в систему вводятся также датчики температуры (термисторы) для температурной коррекции. Магнитные датчики – это цифровые
трехосные магнитометры. Для управления ориентацией существуют различные системы:
три взаимно перпендикулярные электромагнита, постоянные магниты, двигатели-маховики, гравитационные стабилизаторы, датчики угловых ускорений. Звездные датчики хотя и более точные, но по массогабаритным характеристикам не совместимы с одномодульными спутниками. Все чаще для определения положения спутника используются приемники GPS.

Для нормальной работы электронной начинки необходимо создать благоприятный температурный режим на борту спутника. Наружные элементы испытывают температурные перепады от минус 120 градусов до плюс 120 градусов, в зависимости от освещенности. Изменение температуры может происходить в течении нескольких минут и если не принять меры по термозащите, то возможны сбои в работе электроники, а то и вовсе выход из строя. Поэтому наружные элементы облицовываются или окрашиваются специальными составами с высокими теплоизоляционными свойствами.
Внутри спутника удалось стабилизировать температуру в диапазоне от минус 20 градусов до плюс 20 градусов. И если для электронных компонентов с рабочим диапазоном температур от минус 40 градусов до плюс 85 градусов, оговоренном техническими условиями разработчиков, этот перепад температур не представляет опасности, то для аккумуляторных батарей с рабочим диапазоном температур от нуля градусов до плюс 60 градусов, это уже критично. При нахождении пикоспутника в тени напряжение батареи неустойчиво, и возможны сбои в работе электроники. Если устанавливать аккумулятор возле тепловыделяющих элементов, данную проблему можно частично решить. Успешными образцами рациональной компоновки пикоспутника являются японские спутники XI-IV, XI-V, CUTE-I, проработавшие на орбите по несколько лет.

Для надежного управления работой пикоспутника и получения информации с его борта необходима система связи. Сигналы радиомаяка со спутника передаются кодом Морзе в диапазоне частот 430 МГц. Команды на спутник и прием данных со спутника ведется в J- режиме любительской радиосвязи (передача команд на спутник – 144 МГц, прием передачи со спутника – 430 МГц). Данные, передаваемые спутником открытым форматом, доступны всем желающим, поэтому многие радиолюбители мира следят за работой персональных пико- и наноспутников стандарта «CubeSat». В скором будущем эти спутники могут использоваться в сети любительской радиосвязи в качестве ретрансляторов и почтовых ящиков.



Пикоспутники стандарта «CubeSat» являются удобной платформой для нового направления исследований в космической технике. Это направление дает возможность отрабатывать инновационные технические идеи. Отталкиваясь от этих предпосылок в космических проектах «CubeSat» активно участвуют различные коммерческие фирмы. Например видеокамеры адаптировались под солнечные датчики системы ориентирования.
Большое внимание уделяется разработке и апробации в космосе более эффективного и совместимого с данным стандартом оборудования для создания стандартной платформы спутника. Интересным направлением является использование персонального спутника в качестве ретрансляторов любительской радиосвязи. Проявляют интерес к данному классу спутников и военные. Начиная с 2000г., запущен ряд спутников серии MEMS и MEPSI, основанные на стандарте «CubeSat».

Идеология пикоспутников заключается в максимальном использовании общедоступных деталей и комплектующих (портативных компьютеров, радиостанций, видеокамер и т.д.), чтобы дать возможность широким кругам конструкторов- любителей, изобретателей и почитателей космической тематики влиться в сообщество космических первооткрывателей. Такое положение дел становится возможным в результате относительно небольшой стоимости разработки пикоспутникового проекта – в пределах 65-80 тысяч долларов. При этом только запуск оценивается в 40 тысяч долларов, а стоимость изготовления – 10 тысяч долларов. Если стоимость разработки и запуска микроспутника оценивается в 1 миллионов долларов, то можно делать выводы. Поэтому стандарт персонального пикоспутника «CubeSat» стал наиболее распространенным типом спутников, создаваемых молодежными коллективами.
Японский астронавт Хошиде запустил с борта МКС микроспутники

При этом, стоимость создания пикоспутников "Cubesat" постоянно снижается. Если использовать стандартный конструктор "Cubesat" стоимость будет совсем минимальна. Весомую поддержку в этом оказывает государство. Формы поддержки выражаются в финансировании работ по подготовке и запуску, предоставлению оборудования, технологий, эксперементальной базы и других организационных мероприятий. В Японии эту миссию на себя взяла JAXA, в США кроме государственных структур данного направления серьезную поддержку предоставляет оборонное ведомство. Серьезно программой пикоспутников занимаются в Дании. Уже запущено несколько спутников и готовятся следующие к запуску. Намечено целый комплекс вопросов предстоящий решить этой программе. Очень поощряется тестирование в космосе электронной техники отечественного производства.