微小衛(wèi)星用頻現(xiàn)狀及國際空間法規(guī)應(yīng)用研究

孫茜 范晨 鄭馳（中國空間技術(shù)研究院通信衛(wèi)星事業(yè)部）

微小衛(wèi)星因其質(zhì)量輕、成本低、體積小、發(fā)射靈活等特點，廣泛被國際航天界所關(guān)注，美、日、歐等衛(wèi)星強國均制定了微小衛(wèi)星發(fā)展計劃。我國自2007年以來成功發(fā)射了多顆微小衛(wèi)星，發(fā)展較為迅速，但并不是所有的微小衛(wèi)星都能按照國際規(guī)則履行申報及相關(guān)程序。隨著技術(shù)的發(fā)展及創(chuàng)新型應(yīng)用模式的不斷突破，我國微小衛(wèi)星數(shù)量勢必成幾何級增長趨勢，必須提前策劃、及早應(yīng)對由微小衛(wèi)星快速發(fā)展而帶來的國內(nèi)政策法規(guī)管理方面的問題。因此，本文針對微小衛(wèi)星用頻現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢進行了調(diào)研與分析，并對國際組織及典型國家制定的與微小衛(wèi)星任務(wù)特點相契合的組織管理和研制發(fā)展模式進行了研究，梳理、總結(jié)了為確保微小衛(wèi)星安全、有序、健康、長遠發(fā)展所必須遵循的國際法律法規(guī)，并對我國微小衛(wèi)星的發(fā)展進行了建議。

1 微小衛(wèi)星用頻現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

從微小衛(wèi)星申報的空間業(yè)務(wù)類型來看，當前絕大多數(shù)微小衛(wèi)星的用頻集中在衛(wèi)星業(yè)余業(yè)務(wù)、空間操作業(yè)務(wù)、空間研究業(yè)務(wù)、衛(wèi)星地球探測業(yè)務(wù)、衛(wèi)星移動業(yè)務(wù)、衛(wèi)星氣象業(yè)務(wù)和衛(wèi)星間業(yè)務(wù)這7種無線電業(yè)務(wù)。通過對國際電信聯(lián)盟（ITU，簡稱國際電聯(lián)）2017年5月16日發(fā)布的數(shù)據(jù)庫進行分析，約有60%的微小衛(wèi)星申報使用衛(wèi)星業(yè)余業(yè)務(wù)，其次為衛(wèi)星地球探測業(yè)務(wù)約占11%，空間操作業(yè)務(wù)、空間研究業(yè)務(wù)等也都有所涉及。其中，包括立方體衛(wèi)星在內(nèi)的眾多微小衛(wèi)星廣泛使用衛(wèi)星業(yè)余業(yè)務(wù)的頻率劃分，這些衛(wèi)星大多由高校、科研機構(gòu)出于教育、新技術(shù)試驗和驗證等目的而研制。而空間研究業(yè)務(wù)和空間操作業(yè)務(wù)通常用于微小衛(wèi)星的在軌操作與控制。

從微小衛(wèi)星申報使用的頻段范圍來看，受限于微小衛(wèi)星低成本、低可靠性的客觀約束，目前大部分微小衛(wèi)星使用的頻率范圍集中在100MHz～10GHz。自20世紀50年代后期起，隨著甚高頻（VHF）無線電設(shè)備的成本大幅度下降，微小衛(wèi)星使用VHF業(yè)余無線電頻段成為活動熱點；20世紀70年代后期，特高頻（UHF）無線電設(shè)備價格顯著下降，一部分微小衛(wèi)星活動轉(zhuǎn)向UHF頻段，很多發(fā)達國家甚至在這個階段形成了全國性的VHF/UHF業(yè)余無線電中繼網(wǎng)。隨著微小衛(wèi)星技術(shù)的不斷發(fā)展及創(chuàng)新性突破，新的應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷催生新的頻譜需求。例如，某些光學/微波遙感微小衛(wèi)星系統(tǒng)使用S頻段劃分給空間研究業(yè)務(wù)和空間操作業(yè)務(wù)的頻率資源做高速數(shù)據(jù)回傳及測控；美國國家航空航天局（NASA）在研的用于深空探測的微小衛(wèi)星計劃

微小衛(wèi)星業(yè)務(wù)類型申報情況統(tǒng)計

E1-空間研究業(yè)務(wù)（有源）；E3-衛(wèi)星地球探測業(yè)務(wù)（有源）；EA-衛(wèi)星業(yè)余業(yè)務(wù)；EC-衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)；ED-遙控業(yè)務(wù)；EH-空間研究業(yè)務(wù)；EK-跟蹤；EM-衛(wèi)星氣象業(yè)務(wù)；ER-遙測業(yè)務(wù)；ES-衛(wèi)星間業(yè)務(wù)；ET-空間操作業(yè)務(wù)；EU-衛(wèi)星移動業(yè)務(wù)；EW-衛(wèi)星地球探測業(yè)務(wù)

微小衛(wèi)星頻率申報情況統(tǒng)計

HF：3 ～30MHz；VHF：30～300MHz；UHF：300 ～500MHz；L：1～ 2GHz；S：2～3GHz；C：3～6GHz；X：7～8GHz；Ku：9～13GHz；Ka：30～33GHz使用7145～7190MHz和8400～8450MHz頻段；還有一些在研項目計劃使用更高頻段，例如Ku頻段；對于微小衛(wèi)星星座，還將涉及星間通信業(yè)務(wù)頻段等等。

我國部分微小衛(wèi)星使用頻段

我國微小衛(wèi)星使用的頻段主要集中于測控的S頻段以及衛(wèi)星業(yè)余業(yè)務(wù)、空間操作業(yè)務(wù)的UHF、VHF頻段。S頻段主要是由于和我國現(xiàn)有的S頻段測控網(wǎng)相兼容，使用S頻段便于統(tǒng)一載波測控體制；UHF和VHF頻段主要由于器件可實行性強。未來，我國微小衛(wèi)星的使用頻段還將繼續(xù)集中在這些頻段，但同國際發(fā)展趨勢一致，不可排除拓展新頻段的可能性。

2 微小衛(wèi)星國際空間法規(guī)

近年來，隨著微小衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量的急劇增加，微小衛(wèi)星可能產(chǎn)生的大量空間碎片和無線電頻譜干擾，以及對其他運行航天器安全的影響等問題，引起了國際社會的廣泛關(guān)注。但從目前來說，國際上并沒有統(tǒng)一而權(quán)威的微小衛(wèi)星組織管理機構(gòu)，也沒有特別針對微小衛(wèi)星制定的國際規(guī)則。

聯(lián)合國外空委相關(guān)法律法規(guī)

2007年，聯(lián)合國和平利用外層空間委員會（UNCOPUOS）通過《聯(lián)合國外空委空間碎片減緩指南》，對航天器壽命末期的處理進行了相應(yīng)的規(guī)定，包括：限制航天器和運載火箭軌道級在任務(wù)結(jié)束后長期存在于低地球軌道（LEO）區(qū)域，在任務(wù)結(jié)束后應(yīng)離軌（最好是直接再入大氣層）或機動到處置軌道，靠大氣阻力限制其在軌壽命。目前普遍認為，LEO軌道航天器任務(wù)結(jié)束后25年離軌是合理和合適的壽命限制；地球靜止軌道（GEO）航天器在任務(wù)結(jié)束后應(yīng)機動到距離GEO軌道保護區(qū)足夠遠的區(qū)域，近地點高度應(yīng)至少提升300km，并明確了壽命即將結(jié)束的GEO軌道衛(wèi)星離軌處理的軌道偏心率不得大于0.003，以保證離軌處置后的廢棄衛(wèi)星日后不會由于攝動影響重新進入GEO軌道受保護區(qū)域。

機構(gòu)間空間碎片協(xié)調(diào)委員會《lADC空間碎片減緩指南》

出于對遏制空間碎片環(huán)境日益惡化趨勢的共同愿望，世界上主要航天國家于1993年成立了機構(gòu)間空間碎片協(xié)調(diào)委員會（IADC）。IADC于2002年推出了《IADC空間碎片減緩指南》，2007年又推出其第一次修訂升級版，規(guī)定了在航天器和運載火箭上面級的飛行任務(wù)規(guī)劃、設(shè)計制造和操作（發(fā)射、運行和處置）階段應(yīng)該遵循的七條準則。

準則1：限制在正常運作期間分離碎片；

準則2：最大限度地減少操作階段可能發(fā)生的分裂解體；

準則3：限制軌道中意外碰撞的可能性；準則4：避免故意自毀和其他有害活動；準則5：最大限度地降低剩存能源導致的任務(wù)后分裂解體的可能性；

準則6：限制航天器和運載火箭軌道級在任務(wù)結(jié)束后長期存在于LEO軌道區(qū)域；

準則7：限制航天器和運載火箭軌道級在任務(wù)結(jié)束后對GEO軌道區(qū)域的長期干擾。

該文件所提出的空間碎片減緩方案得到了世界主要航天國家的高度認可，具有很強的技術(shù)權(quán)威性。

3 微小衛(wèi)星用頻管理規(guī)定

國際電聯(lián)的《無線電規(guī)則》

為避免航天器之間的無線電磁波干擾，國際電聯(lián)作為統(tǒng)一管理無線電頻率和軌道這一國際資源的聯(lián)合國專門機構(gòu)，制定了衛(wèi)星頻率和軌道位置申請及協(xié)調(diào)的一系列國際規(guī)則：

第一，衛(wèi)星頻率和軌道資源的“先申報先搶占”原則。各國根據(jù)自身需要，向國際電聯(lián)申報所需要的衛(wèi)星頻率和軌道資源，先申報的國家具有優(yōu)先使用權(quán)，其目的在于防止不同國家在同一軌道位置或相鄰軌道同時放置衛(wèi)星而造成的無線電頻率干擾及碰撞危險。

第二，防止有害干擾的原則。按照申報順序確立優(yōu)先地位次序，相關(guān)國家之間要遵照國際規(guī)則開展國際頻率協(xié)調(diào)談判，后申報國家應(yīng)采取措施，保障不對先申報國家的衛(wèi)星產(chǎn)生有害干擾。該原則有利于空間交通的安全，有效防止無線電頻率干擾。

第三，公平劃分頻率和軌道資源。為防止少數(shù)發(fā)達國家借助其技術(shù)和經(jīng)濟實力，搶占所有的衛(wèi)星頻率和軌道資源，《無線電規(guī)則》通過公平規(guī)劃的手段，在某些頻段上，為世界各國相對公平地分配一定數(shù)量的衛(wèi)星頻率和軌道資源。

值得注意的是，上述所有適用于大衛(wèi)星的國際規(guī)則均適用于對微小衛(wèi)星的管理和審批，大衛(wèi)星所具有的國際權(quán)利和責任同樣也適用于利用微小衛(wèi)星開展的空間活動。

然而，隨著越來越多的微小衛(wèi)星投入使用，國際電聯(lián)開始注意到其獨特的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及在軌運行特點，開始著手研究《無線電規(guī)則》中的相關(guān)規(guī)章是否能夠滿足微小衛(wèi)星在申報協(xié)調(diào)過程中的特殊需求。2015年11月召開的世界無線電通信大會（WRC-15）中的9.1.8議題，專門就是否為皮納衛(wèi)星進行規(guī)則修改問題展開研究。在研究初期，參與討論的大多數(shù)國家從技術(shù)角度出發(fā)，列舉了各國在皮納衛(wèi)星研制發(fā)射周期中申報協(xié)調(diào)皮納衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)過程中所遇到的種種問題，主要集中在：①皮納衛(wèi)星的研制周期非常短，從簽約到發(fā)射通常情況為1～2年，按照目前國際電聯(lián)申報流程，從提交到登記通常需要3年的時間。那么，是否有必要縮短申報流程？②皮納衛(wèi)星包括研制、發(fā)射、運營費用可能僅幾百美元，獲取頻率使用資格費用相比而言較高。那么，是否有必要減少申報費用？③皮納衛(wèi)星通常不會單獨發(fā)射，因此發(fā)射時間和軌道不能提前預(yù)知，那么，是否有必要更改相應(yīng)的申報特性？但是，由于皮納衛(wèi)星技術(shù)尚屬于比較新的高科技領(lǐng)域，目前只有少數(shù)國家高校和科研機構(gòu)進行研究和制造，因此當這些國家提出要對國際規(guī)則進行修改的時候，引起了更多國家對修改規(guī)則的擔憂，認為修改規(guī)則的前提是不能對其他任何業(yè)務(wù)造成影響。因此，在WRC-15研究周期內(nèi)只是對皮納衛(wèi)星的技術(shù)參數(shù)以及規(guī)則現(xiàn)狀進行了研究，并不涉及修改規(guī)則。

國際業(yè)余無線電聯(lián)盟相關(guān)管理規(guī)定

國際業(yè)余無線電聯(lián)盟（IARU）是由各國家（地區(qū)）業(yè)余無線電組織的國際聯(lián)合會，其遵守國際電聯(lián)相關(guān)法規(guī)，并且相關(guān)活動受到國際電聯(lián)的贊許和依法保護。

當微小衛(wèi)星操作者按照《無線電規(guī)則》向國際電聯(lián)提交包含衛(wèi)星業(yè)余業(yè)務(wù)頻段劃分的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)資料時，國際電聯(lián)會建議該衛(wèi)星操作者向國際業(yè)余無線電聯(lián)盟提交相關(guān)參數(shù)信息，并尊重國際業(yè)余無線電聯(lián)盟在衛(wèi)星業(yè)余業(yè)務(wù)之間所作出的協(xié)調(diào)努力，認可國際業(yè)余無線電聯(lián)盟的協(xié)調(diào)結(jié)果。

國際業(yè)余無線電聯(lián)盟鼓勵擬采用衛(wèi)星業(yè)余業(yè)務(wù)開展應(yīng)用的衛(wèi)星操作者盡早提交相關(guān)材料，國際業(yè)余無線電聯(lián)盟的工作原則是鼓勵衛(wèi)星操作者所屬主管部門負責解決國家內(nèi)部衛(wèi)星業(yè)余業(yè)務(wù)之間、衛(wèi)星業(yè)余業(yè)務(wù)與業(yè)余業(yè)務(wù)之間的頻率兼容問題，國際業(yè)余無線電聯(lián)盟的工作重點則是協(xié)調(diào)不同國家之間的衛(wèi)星業(yè)余業(yè)務(wù)能夠兼容共用。國際業(yè)余無線電聯(lián)盟鼓勵衛(wèi)星操作者積極按照《無線電規(guī)則》向國際電聯(lián)履行申報、協(xié)調(diào)、通知程序，因為衛(wèi)星業(yè)余業(yè)務(wù)往往還涉及與國際衛(wèi)星操作者在其他業(yè)務(wù)上的協(xié)調(diào)和兼容分析。

4 典型國家微小衛(wèi)星管理措施

由于國際上并沒有統(tǒng)一的微小衛(wèi)星管理機構(gòu)，所以國外微小衛(wèi)星發(fā)展呈現(xiàn)“百花齊放”的態(tài)勢，政府民用部門、軍方機構(gòu)以及商業(yè)公司均提出了大量微小衛(wèi)星項目。各國在組織實施微小衛(wèi)星任務(wù)時，立足微小衛(wèi)星低成本、低技術(shù)復(fù)雜度、短研制周期等特點，摸索實踐了與微小衛(wèi)星任務(wù)特點相契合的組織管理和研制發(fā)展模式。

政府主導的微小衛(wèi)星組織管理

政府主導的微小衛(wèi)星任務(wù)具有比較明確的任務(wù)屬性。由政府空間科研或管理機構(gòu)負責任務(wù)的具體組織、管理和運行；主管部門組織來自政府、軍方、研究機構(gòu)和工業(yè)企業(yè)的代表組成評審委員會，對申請項目進行審查，確定入圍項目并確定優(yōu)先級清單；對項目申請部門則具有較大開放性和包容性，通常情況下允許軍、民科研機構(gòu)，以及大學、工業(yè)企業(yè)提交申請。

在任務(wù)實施過程中，主管部門具有決策權(quán)和監(jiān)督權(quán)。對于政府主導的微小衛(wèi)星研制任務(wù)，政府承擔其衛(wèi)星研制費用；對于政府主導的微小衛(wèi)星搭載發(fā)射任務(wù)，政府負責提供免費或低價的發(fā)射機會，并審查微小衛(wèi)星與火箭接口兼容問題，并不為衛(wèi)星研制提供經(jīng)費支持。

美國作為世界航天技術(shù)第一強國，在微小衛(wèi)星領(lǐng)域具有絕對的技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢，但目前美國尚未成立專門組織、管理微小衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)發(fā)展的機構(gòu)，微小衛(wèi)星在不同應(yīng)用領(lǐng)域仍然遵守現(xiàn)有大衛(wèi)星的管理政策，但隨著微小衛(wèi)星的快速發(fā)展，已經(jīng)在很多方面暴露出現(xiàn)行法規(guī)政策的問題。目前，美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）和美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）紛紛表示，根據(jù)微小衛(wèi)星運營商的反饋，目前的管理條例需要進行改進，但需要經(jīng)過立法程序。

2013年3月5日，美國聯(lián)邦通信委員會頒布了《小衛(wèi)星發(fā)射許可指南》，要求在申請發(fā)射許可時，微小衛(wèi)星運營商需提供一份空間碎片評估報告，該評估報告需要滿足美國NASA空間碎片減緩標準，同時還需要提供衛(wèi)星的軌道機動高度。由于微小衛(wèi)星大部分壽命結(jié)束后再入大氣層燒毀，因此在指南中特別呼吁衛(wèi)星運營商對衛(wèi)星材料的選擇要保證部件在再入過程中完全燃盡，以確保不造成地球上人員傷亡。

多方合作的微小衛(wèi)星組織管理

多方合作的微小衛(wèi)星任務(wù)一般由一個發(fā)起方提出任務(wù)主題、設(shè)想、合作原則和條件等基本信息，面向國際上的科研和教育機構(gòu)發(fā)出邀請。通常發(fā)起方在項目組織管理中發(fā)揮主要作用，對應(yīng)也承擔更多的責任與義務(wù)。此類微小衛(wèi)星任務(wù)與政府主導的任務(wù)在組織管理方面有相似之處，但也有一些特有的組織管理要求，主要體現(xiàn)在：①任務(wù)主題清晰明確，研究范圍較窄，多集中在科學、教育領(lǐng)域；②任務(wù)發(fā)起方制定任務(wù)目標并提供公用載荷，負責提供發(fā)射機會，衛(wèi)星研制費用一般由研制方負責。歐洲QB50項目是典型的多方合作項目。

商業(yè)微小衛(wèi)星組織管理

商業(yè)公司主要關(guān)注對地觀測和通信微小衛(wèi)星，其核心目的是以低成本微小衛(wèi)星發(fā)展天基能力，面向用戶提供商業(yè)產(chǎn)品和服務(wù)。整體來看，商業(yè)公司主導的微小衛(wèi)星任務(wù)是一種市場行為，將根據(jù)公司業(yè)務(wù)能力、業(yè)務(wù)重點和效費比等因素，采取不同的組織管理方式。一般講，商業(yè)公司會與衛(wèi)星制造商和發(fā)射服務(wù)提供商簽訂商業(yè)合同，待衛(wèi)星入軌正常工作后，再接管衛(wèi)星運營工作。但隨著大量創(chuàng)新微小衛(wèi)星公司涌現(xiàn)，這種模式正逐步改變。初創(chuàng)公司為最大化降低成本，從全壽命周期引入了創(chuàng)新技術(shù)和創(chuàng)新管理模式。

5 我國微小衛(wèi)星管理政策建議

與國際情況類似，我國同樣尚未成立專門組織、管理微小衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)發(fā)展的機構(gòu)，也沒有特別針對微小衛(wèi)星制定國內(nèi)管理法規(guī)，而是與傳統(tǒng)衛(wèi)星一樣管理。因此，隨著我國微小衛(wèi)星發(fā)展規(guī)模的不斷擴大，從安全、合法使用無線電頻率和軌道資源的角度來看，我國微小衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)可能會面臨違規(guī)用頻的風險。一方面是由于微小衛(wèi)星操作者往往并不了解相關(guān)政策法規(guī)；另一方面，也是由于國家層面缺乏有效的監(jiān)管渠道以及相應(yīng)的政策、技術(shù)手段。因此，為確保我國微小衛(wèi)星安全、有序、健康、長遠地發(fā)展，建議從以下幾方面規(guī)范國內(nèi)微小衛(wèi)星的組織與管理：

第一，組建統(tǒng)管微小衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)發(fā)展的專門機構(gòu)。建議國家層面成立統(tǒng)一組織、管理微小衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)發(fā)展的專門機構(gòu)，全面負責規(guī)范國內(nèi)微小衛(wèi)星發(fā)射及用頻管理，有效落實聯(lián)合國外空委和國際電聯(lián)框架下關(guān)于發(fā)射到外空的空間物體注冊、無線電頻率協(xié)調(diào)注冊以及空間碎片減緩指南等國際法規(guī)要求。同時，加強微小衛(wèi)星操作者對現(xiàn)行國際、國內(nèi)政策法規(guī)的理解和認識，加大研究機構(gòu)、大學、商業(yè)企業(yè)及無線電愛好者等新興衛(wèi)星操作者對相關(guān)規(guī)章制度的遵守力度。

第二，盡快出臺規(guī)范微小衛(wèi)星操作實施的規(guī)章制度。國家主管部門應(yīng)注意到微小衛(wèi)星頻率協(xié)調(diào)流程方面的特殊性，組織國內(nèi)微小衛(wèi)星管理、研制、生產(chǎn)、運營單位通過召開座談會、研討會等形式，梳理、總結(jié)微小衛(wèi)星區(qū)別于傳統(tǒng)衛(wèi)星的特性，以及需要在現(xiàn)行法律法規(guī)中進行哪些適應(yīng)性的修改，有針對性地制定關(guān)于微小衛(wèi)星國內(nèi)管理辦法的專門規(guī)章制度，以確保微小衛(wèi)星項目長期、穩(wěn)定的發(fā)展。

第三，建立微小衛(wèi)星登記備案制度。引入國內(nèi)微小衛(wèi)星登記、備案和通報機制，建立包含微小衛(wèi)星用頻、軌道、發(fā)射、質(zhì)量、應(yīng)用等關(guān)鍵信息的國內(nèi)統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺，為微小衛(wèi)星的協(xié)調(diào)管理提供依據(jù)。

第四，建立必要的獎懲機制。引入保險機制及賠償機制，規(guī)范微小衛(wèi)星操作者遵守國際和國家法律，對未按照相關(guān)管理條例和流程進行申報、登記的，對其他衛(wèi)星系統(tǒng)造成有害干擾和威脅的微小衛(wèi)星操作者進行懲罰。

6 結(jié)束語

我國微小衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)正在經(jīng)歷前所未有的巨大發(fā)展，未來應(yīng)用前景廣闊，但從無線電頻率合法、有序使用的角度來看，為避免違規(guī)用頻，操作者在了解相關(guān)政策法規(guī)等方面尚有較大的提升空間，同時也需要國家主管部門對于微小衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展給予充分重視，提前謀劃，積極摸索、實踐與微小衛(wèi)星任務(wù)特點相契合的組織管理和研制發(fā)展模式，對其進行規(guī)范管理，避免微小衛(wèi)星系統(tǒng)之間、微小衛(wèi)星與其他衛(wèi)星系統(tǒng)之間的有害干擾，營造、維護一個安全、有序、合理的無線電頻率共用環(huán)境，對我國微小衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)健康、長遠的發(fā)展是十分必要，也是十分有利的。