日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)實施「革新起飛」(Kakushin Rising)任務,將多顆小型衛星送入距離地面約 540 公里的太陽同步軌道。其中,一顆邊長 10 厘米 的「摺紙」立方面體衛星 OrigamiSat-2 備受矚目。這顆衛星搭載可展開式反射陣列天線,入軌後可像摺紙一樣展開,尺寸達摺疊狀態的 25 倍。此次發射屬 JAXA「創新衛星技術驗證計劃」的最新階段。
火箭從新西蘭起飛約 53 分鐘後,任務順利完成 8 顆小型衛星的部署,相關載具將服務於地殼探測、海洋監測、極小構型多光譜成像等技術驗證與應用目標。
摺紙技術在太空工程的應用歷史
報導指出,將摺紙及相關「切紙」概念應用於工程設計,在日本及其他國家已有悠久歷史。1970 年,三浦公亮提出著名的「三浦摺」結構,最初用於便於收納與展開的大型地圖,其研究背景即與航空可展開結構相關。到 1995 年,日本「太空飛行器單元」衛星已將此結構用於太陽能電池板,使其在軌道上順利展開,並對後續航空器的太陽帆設計產生持續影響。類似思路亦應用於太陽帆飛行器。
日本設計者將此類飛行器稱為「太空遊弋」(space yacht),其原理並非依賴發動機或火箭燃料,而是利用光子壓力推動太陽帆前進。2010 年,JAXA 發射全球首個小型太陽帆飛行器 IKAROS,該航天器藉摺紙式太陽帆飛行 80800 公里,前往金星方向,成為摺紙式航天結構應用的代表案例。 在航天領域,發射成本始終是關鍵限制因素。文章引述資料顯示,早於 2000 年後,一顆常規氣象衛星建造成本約 2.
9 億美元,一顆偵察衛星約 3.9 億美元,發射費用還需額外增加 1000 萬至 4 億美元不等。大火箭每公斤載具發射成本超過 4000 美元,小型火箭則可達 14000 美元。以 2009 年的商業通訊衛星 TerreStar-1 為例,其天線與太陽能板展開後尺寸龐大,整星重約 6.91 噸,建造與保險成本約 3.5 億美元,搭乘阿里亞娜 5 號火箭發射即支付 1.
65 億美元(US$1.65 億,約 HK$12.87 億)。 相對而言,立方面體衛星體積小、重量輕、開發週期短且成本優勢明顯。大學生團隊亦能在極短週期內,以數千美元級別預算研發立方面體衛星。此類衛星重量最低可至 1 公斤,最高約 10 公斤,甚至輕至可借助「氣球火箭」等新型平台發射。文章提及,西班牙公司 Zero 2 Infinity 正在研發的 Bloostar 系統,理論上可將 140 公斤載具送入約 200 公里近地軌道,或 75 公斤載具送入約 600 公里太陽同步軌道。
OrigamiSat-2 此次採用的摺紙式反射陣列天線,亦體現出低成本高增益通訊技術的發展方向。與傳統反射面天線不同,反射陣列天線透過饋源單元與無源平面反射面協同工作,控制反射電磁波的相位,從而形成焦點波束,適用於軌道與深空任務。 值得留意的是,這是 JAXA 在 5 個月內第二次借助美國商業航天企業 Rocket Lab 執行衛星發射任務。Rocket Lab 總部位於美國加州長灘,同時在美國與新西蘭馬希亞半島運營發射設施,其 Electron 兩級火箭主要面向小載具發射,且部分構型具備回收能
力。Rocket Lab 創始人兼首席執行官 Peter Beck 表示,數月內連續兩次為 JAXA 成功執行專屬發射,並將衛星精準送入目標軌道,證明 Electron 火箭已成為國家航天機構的小型發射工具之一。文章同時指出,全球立方面體產業規模已達 3.55 億美元(US$3.55 億,約 HK$27.69 億)。Rocket Lab 則稱,公司已部署超過 250 顆衛星,業務涵蓋發射服務、航天器平台、衛星組件以及在軌管理,並與 NASA、美國太空軍、DARPA 及多家機構和企業合作。




