衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)：亟需加強(qiáng)國際治理

譚笑間

2020年11月25日，美國太空探索技術(shù)公司（SpaceX）進(jìn)行了第16次“星鏈”衛(wèi)星發(fā)射，其衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)計劃的衛(wèi)星總數(shù)達(dá)到了901顆，一躍成為目前擁有在軌衛(wèi)星數(shù)量最多的機(jī)構(gòu)。這引發(fā)了人們對衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，以及由這一技術(shù)發(fā)展引發(fā)的網(wǎng)絡(luò)空間和外層空間國際治理等問題的廣泛關(guān)注。

何為衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)是一種近年來取得飛速發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)連接技術(shù)，主要通過衛(wèi)星和空間通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信。它通過發(fā)射數(shù)百至數(shù)萬顆衛(wèi)星組網(wǎng)飛行，形成一個包圍地球的球狀“衛(wèi)星網(wǎng)”。每顆衛(wèi)星都可以直接向地面發(fā)送網(wǎng)絡(luò)信號，也可以在衛(wèi)星與衛(wèi)星之間、衛(wèi)星與地面站之間建立網(wǎng)絡(luò)連接。這些衛(wèi)星相對地球并不是靜止的，而是處于不斷運(yùn)動之中，因此需要多個衛(wèi)星協(xié)力實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信號的不間斷覆蓋。

目前，全球互聯(lián)網(wǎng)99%仍依靠海底光纜、陸地光纖和移動基站組成的陸海網(wǎng)絡(luò)，但衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)未來發(fā)展和應(yīng)用前景更加廣闊。根據(jù)摩根士丹利集團(tuán)報告分析，到2040年以衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)為代表的太空經(jīng)濟(jì)總量保守估計將從2017年的3000億美元增長至1.1萬億美元，涵蓋衛(wèi)星發(fā)射、太空旅游、小行星采礦、太空設(shè)備制造等十大行業(yè)。而衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)作為連接一切太空系統(tǒng)與地面設(shè)施之間的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，將對太空經(jīng)濟(jì)起到核心驅(qū)動作用。

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)將有助于降低偏遠(yuǎn)地區(qū)和發(fā)展中國家的數(shù)字連接成本。目前，全球仍有30億左右人口尚未接入互聯(lián)網(wǎng)，約占全球總?cè)丝诘囊话?。而以覆蓋面積計算，地球上仍有75%以上的面積未覆蓋互聯(lián)網(wǎng)。以目前的互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展模式，越是互聯(lián)網(wǎng)還沒有覆蓋到的地區(qū)，其接入互聯(lián)網(wǎng)的成本就會越高，而社會經(jīng)濟(jì)的數(shù)字化又使得這些地區(qū)的支付能力隨著遠(yuǎn)離城市等發(fā)達(dá)地區(qū)而直線下降。衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)則不然，無論身處地球何處，只要能看到天空，就可以接入互聯(lián)網(wǎng)。這使得衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)有望成為彌合數(shù)字鴻溝、引領(lǐng)全人類進(jìn)入數(shù)字時代的關(guān)鍵。

長遠(yuǎn)來看，隨著自動駕駛、無人機(jī)等技術(shù)的興起，以及人類從信息社會向智能社會的過渡，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)“無所不在”的優(yōu)勢將隨著時間推移而愈發(fā)凸顯。當(dāng)前，制約新基建發(fā)展的主要瓶頸在于如何實(shí)現(xiàn)海量設(shè)備的供電和網(wǎng)絡(luò)連接。如移動互聯(lián)網(wǎng)覆蓋主要局限于地表，難以實(shí)現(xiàn)城市上空的覆蓋問題，由此就制約了無人機(jī)運(yùn)輸?shù)刃屡d產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。若能夠采用衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)以及無線供電技術(shù)，就能夠使其獲得全球不間斷的電力與信息傳輸，徹底解放新領(lǐng)域，釋放數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展新動能。

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)近年來的飛速發(fā)展得益于相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步。量產(chǎn)小衛(wèi)星技術(shù)，主要指質(zhì)量小于100千克的衛(wèi)星。研發(fā)小衛(wèi)星的一個原因在于其可采用模塊化結(jié)構(gòu)，便于在工廠大規(guī)模生產(chǎn)，降低衛(wèi)星制造、調(diào)試和報廢的成本。目前使用最先進(jìn)技術(shù)制造一顆衛(wèi)星的速度已經(jīng)從過去的幾個月一顆變?yōu)橐粋€月制造幾十顆甚至上百顆。火箭發(fā)射技術(shù)，主要包括一箭多星和可回收火箭技術(shù)。目前衛(wèi)星發(fā)射中總成本的90%以上是火箭發(fā)射的費(fèi)用，因此盡可能地采用一箭多星技術(shù)、可回收火箭技術(shù)將大大降低太空發(fā)射的成本。通信技術(shù)，主要包括微型天線技術(shù)和星間鏈路技術(shù)。由于衛(wèi)星距地面數(shù)百公里之遙，普通移動電話無法將信號直接發(fā)送至衛(wèi)星，需要專用的天線才能維持與地面之間的信號連接。目前，這種天線已經(jīng)小至與一本書大小相當(dāng)。而星間鏈路則是指利用無線電和激光等手段實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星與衛(wèi)星之間的信號連接，無需借助地面站。這使得衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)徹底擺脫主權(quán)國家領(lǐng)土范圍的制約，通過太空實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)跨洲跨洋連通。

主要大國競相發(fā)展

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展和廣闊應(yīng)用前景，引發(fā)了世界主要力量的密切關(guān)注，各國爭相加大投入，力圖占領(lǐng)技術(shù)制高點(diǎn)。

美國是太空能力最強(qiáng)的國家，也是最早啟動衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用的國家。早在1990年，摩托羅拉公司就推出“銥星”計劃，成為衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的鼻祖。在過去10年間，已有133億美元涌入太空經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的初創(chuàng)企業(yè)，僅2015年就有超過50家風(fēng)險投資公司投資衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)領(lǐng)域。當(dāng)前，美國在衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的翹楚非“星鏈”莫屬。該計劃由太空探索技術(shù)公司總裁馬斯克于2015年提出，計劃發(fā)射多達(dá)1.2萬顆衛(wèi)星，以實(shí)現(xiàn)全球互聯(lián)網(wǎng)覆蓋，預(yù)計將于2027年完成部署。從目前的測試結(jié)果看，下載速度最高已超過每秒100兆比特，達(dá)到甚至超過4G網(wǎng)絡(luò)的速度，而此前各方擔(dān)心的網(wǎng)絡(luò)延遲也被降低至20至90毫秒左右，在跨洋傳輸時甚至比海底光纜速度更快。2020年9月3日起，星鏈已開始采用第二代衛(wèi)星，其最大技術(shù)升級在于擁有星間鏈路，即通過毫米波、激光通信等手段使衛(wèi)星在太空中相互直連，無須通過地面站進(jìn)行中繼轉(zhuǎn)發(fā)。9月4日，太空探索技術(shù)公司第一次向公眾開放了“星鏈”的測試，用戶繳納499美元的設(shè)備費(fèi)和每月99美元的月費(fèi)，即可在地表任何地方享受一百兆帶寬的國際互聯(lián)網(wǎng)接入，不受任何國家政府和通信運(yùn)營商約束。與此同時，美國亞馬遜公司的“柯伊伯”計劃也在2020年7月30日通過了美聯(lián)邦通信管理局的審批，其計劃發(fā)射3236顆衛(wèi)星組成的網(wǎng)絡(luò)，擬于2021年開始商用，2029年部署完成。

英國、印度等國也非常關(guān)注衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。例如，當(dāng)前除“星鏈”外在軌衛(wèi)星總數(shù)排名第二的就是“一網(wǎng)”計劃，由英國、法國、印度、俄羅斯等聯(lián)合運(yùn)營。2014年，英國人格里格·維勒創(chuàng)建了“一網(wǎng)”公司，并于2015年1月公開宣布了包括發(fā)射650顆衛(wèi)星在內(nèi)的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)計劃，其計劃于2022年初開始運(yùn)營，2027年完全建成。建設(shè)初期，“一網(wǎng)”的股東曾一度為日本軟銀集團(tuán)。2020年7月，軟銀宣布出售其名下全部“一網(wǎng)”公司的股份，買方為英國政府和印度巴帝電信。媒體采訪中，英國政府官員表示這是將英國打造成“航天領(lǐng)域世界領(lǐng)導(dǎo)者”的“戰(zhàn)略性地緣政治機(jī)會”，而印度方面則認(rèn)為這次投資有利于本國抓住參與衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的機(jī)會。

傳統(tǒng)太空強(qiáng)國俄羅斯也有自己的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)計劃。2018年7月，俄羅斯總統(tǒng)普京在一次記者發(fā)布會上提到了俄羅斯的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)計劃“球體”。作為一項國家投資政策，球體將包括640顆衛(wèi)星，總投資約3000億盧布，計劃于2028年完成部署?！扒蝮w”可同時服務(wù)1萬套移動交通設(shè)施、1萬個互聯(lián)網(wǎng)集體接入點(diǎn)和1000萬用戶。盡管俄太空經(jīng)費(fèi)在2016年已大幅縮減至1.4萬億盧布，但2020年10月俄羅斯宇航局負(fù)責(zé)人迪米特里·羅戈津仍宣布“球體”將如期建設(shè)，并將其商業(yè)運(yùn)營提前至2021年。

帶來新安全與治理問題

雖然衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)尚處在建設(shè)初期，圍繞其可能帶來的負(fù)面影響已引起國際社會廣泛討論。

嚴(yán)重的太空光污染。由于人造衛(wèi)星距離地球的距離遠(yuǎn)比太空中其他天體要近得多，使得其反射的太陽光線亮度大大強(qiáng)于其他自然天體，甚至可能使地面的射電望遠(yuǎn)鏡致盲，嚴(yán)重影響全球天文觀測。自2019年初以來，美“星鏈”衛(wèi)星已經(jīng)導(dǎo)致世界多地的太空觀測被干擾和取消，在全球天文學(xué)界引發(fā)激烈抗議。迫于壓力，太空探索技術(shù)公司聲稱其將應(yīng)用衛(wèi)星減光罩技術(shù)，并在2020年8月7日發(fā)射的一顆星鏈衛(wèi)星中測試了該項技術(shù)，其減少反光率在55%左右。

太空安全風(fēng)險陡增。近年來，隨著地球軌道上衛(wèi)星數(shù)量的增加，衛(wèi)星之間發(fā)生碰撞的概率也隨之增加。碰撞還會產(chǎn)生新的太空碎片，每多一個碎片又會進(jìn)一步增加碰撞幾率，這一惡性循環(huán)的過程被稱為“凱斯勒綜合癥”。最壞的情況下，太空碎片將包圍整個地球，即使歷經(jīng)千年亦不會自行墜落，人類從此將再也無法安全地發(fā)射任何航天器到地外空間。隨著衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)帶來衛(wèi)星數(shù)量的激增，“凱斯勒綜合癥”已不再是危言聳聽。2009年2月10日，美國防部下屬的“銥星”第33號衛(wèi)星在西伯利亞上空與俄廢棄衛(wèi)星相撞，成為人類史上首次衛(wèi)星相撞事故。而2019年9月初新發(fā)射的“星鏈”衛(wèi)星44號又被曝險些與歐空局衛(wèi)星Aeolus相撞。若未來各國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星相繼升空，近地軌道空間將很快趨于飽和，發(fā)生“凱斯勒綜合癥”事件的幾率將大大增加。國際社會亟需建立跨國協(xié)調(diào)機(jī)制，制定更完備的太空交通規(guī)則與在軌航天器報廢后的處理方案。

加劇太空資源分配不公。衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)需要占用兩種關(guān)鍵資源：衛(wèi)星軌道資源和衛(wèi)星頻譜資源。二者都屬于稀缺性資源，且在國際上都遵循“先到先得”的開發(fā)原則。專家估計，近地軌道空間最多能夠容納10萬顆左右的衛(wèi)星，而目前僅太空探索公司一家就申請了4.2萬顆衛(wèi)星的牌照，另有近2萬顆衛(wèi)星牌照則可能被亞馬遜公司搶占。在衛(wèi)星頻譜方面，目前人類能夠利用的電磁頻譜在275GHz以下，且3GHz以下的最優(yōu)質(zhì)頻譜資源應(yīng)用趨于飽和，可開發(fā)使用的新頻譜資源越來越少。雖然近年來國際電信聯(lián)盟（ITU）的規(guī)則中逐步增加了“應(yīng)適當(dāng)照顧發(fā)展中國家權(quán)益”的表述，但并未改變先發(fā)國家的優(yōu)勢地位。為此，應(yīng)制定更加合理的國際衛(wèi)星軌道和頻譜分配規(guī)則，完善衛(wèi)星軌道與電磁頻譜的定期審核與退出機(jī)制，杜絕軌道與頻譜領(lǐng)域的“圈地運(yùn)動”，給發(fā)展中國家留下使用空間。

2020年6月26日，在美國佛羅里達(dá)州的肯尼迪航天中心，美國太空探索公司的一枚“獵鷹-9”火箭正準(zhǔn)備將“星鏈”衛(wèi)星送上太空。

引發(fā)國家主權(quán)與安全風(fēng)險。衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)從太空直接發(fā)射網(wǎng)絡(luò)信號至地面，大大降低了各國民眾連接國際互聯(lián)網(wǎng)的難度。且衛(wèi)星天線已實(shí)現(xiàn)小型化和扁平化，部分僅書本大小，可以輕易置于車頂、陽臺、樹木或建筑頂端，未來還可能出現(xiàn)可直連手機(jī)的超微型天線。這將加大各國對網(wǎng)絡(luò)空間的監(jiān)管難度。雖然《國際電信聯(lián)盟組織法》以及2003年ITU第22號、25號決議等都明確承認(rèn)各國對衛(wèi)星通信系統(tǒng)擁有審批權(quán)和管轄權(quán)，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不得向未經(jīng)審批的區(qū)域傳輸信號，但其并不具強(qiáng)制約束力。近期，伊朗核物理學(xué)家被殺事件中襲擊者就利用了衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程操縱。此類事件說明，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)可能對各國網(wǎng)絡(luò)主權(quán)和社會安全帶來巨大挑戰(zhàn)。

危及軍事安全和國際戰(zhàn)略穩(wěn)定。衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星數(shù)量龐大、軌道高度較低，具備在軌機(jī)動能力，還可搭載各種光學(xué)和紅外攝像頭，可成為平時搜集軍事情報、戰(zhàn)時進(jìn)行導(dǎo)彈攔截的不二之選。美軍在2018年7月舉行的“飽和打擊對抗”演習(xí)中，特別模擬演練了衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星與地面路基中段攔截導(dǎo)彈的配合。2020年10月，太空探索技術(shù)公司與美國防部太空發(fā)展局簽訂了價值1.4億美元的合同，用于開發(fā)利用衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星跟蹤導(dǎo)彈的系統(tǒng)，并可能組建起由300～500顆衛(wèi)星組成的太空紅外線傳感器網(wǎng)絡(luò)，專門用于監(jiān)控導(dǎo)彈發(fā)射活動?？梢韵胍姡粑磥韼啄陻?shù)萬顆衛(wèi)星全部發(fā)射升空，將給全球戰(zhàn)略穩(wěn)定帶來巨大變數(shù)。類似的在商業(yè)衛(wèi)星上搭載軍事用途傳感器的做法，在國際上尚無規(guī)則明確約束，其可能進(jìn)一步加劇大國之間的軍事緊張態(tài)勢，也將嚴(yán)重違背太空非軍事化的國際共識。

2018年7月25日，習(xí)近平主席在金磚國家工商論壇上的講話指出：“不管是創(chuàng)新、貿(mào)易投資、知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)等問題，還是網(wǎng)絡(luò)、外空、極地等新疆域，在制定新規(guī)則時都要充分聽取新興市場國家和發(fā)展中國家意見，反映他們的利益和訴求，確保他們的發(fā)展空間?！睆漠?dāng)前太空與網(wǎng)絡(luò)治理的現(xiàn)狀來看，相關(guān)國際規(guī)則的制定已大幅落后于技術(shù)發(fā)展，導(dǎo)致了明顯的“治理赤字”。在衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展領(lǐng)域，無論其是主權(quán)國家政府，還是非國家行為體，都應(yīng)當(dāng)堅持“共商、共建、共享”的原則，在充分考慮全人類共同利益的基礎(chǔ)上，謹(jǐn)慎地予以開發(fā)利用。