空間交通管理促進(jìn)外空活動長期可持續(xù)發(fā)展

王冀蓮，任迪

（1.中國空間技術(shù)研究院，北京100094；2.錢學(xué)森空間技術(shù)實驗室，北京100094）

1 引言

外空是全人類共同的財富，外空的安全可持續(xù)發(fā)展直接關(guān)系到人類的和平與發(fā)展。

自1957年人類第一顆人造地球衛(wèi)星發(fā)射升空以來，各國對外層空間的和平探索和利用給人類經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展帶來了巨大福祉，對促進(jìn)人類社會進(jìn)步、支持全球可持續(xù)發(fā)展和實現(xiàn) 《千年發(fā)展目標(biāo)》作出了重大貢獻(xiàn)，外空活動已成為人類現(xiàn)代生活須臾不可缺少的重要組成部分。與此同時，隨著人類探索和利用外層空間的逐步深入，外空活動所面臨的挑戰(zhàn)也同步上升。

2 外空活動面臨新威脅、新挑戰(zhàn)

當(dāng)前，外空活動面臨的新威脅、新挑戰(zhàn)集中表現(xiàn)在五個方面：

一是空間碎片碰撞風(fēng)險持續(xù)上升。截至2021年1月，外空在軌編目空間物體已經(jīng)超過28000個，質(zhì)量超過9200t，厘米級碎片多達(dá)90多萬個，毫米級碎片更是數(shù)以億計［1］。日益增長的空間碎片既占據(jù)了大量寶貴的軌道資源，又導(dǎo)致空間碰撞概率大增，使得航天器碰撞解體等空間事件頻發(fā)。特別是對于1～10cm的碎片，由于目前監(jiān)測預(yù)警能力不足，難以進(jìn)行有效規(guī)避，航天器自身又不能進(jìn)行有效的防護(hù)，碰撞的風(fēng)險和危害極大。我國目前在軌運(yùn)行航天器超過400顆，未來隨著航天強(qiáng)國的加速建設(shè)，每年將有數(shù)以百計的衛(wèi)星發(fā)射入軌，空間碎片的急劇增加，將極大威脅我國空間資產(chǎn)的安全，空間碎片已經(jīng)成為影響外空活動可持續(xù)發(fā)展的重要因素。

二是低軌大規(guī)模星座引發(fā)新的安全挑戰(zhàn)。低軌大規(guī)模星座在全球移動寬帶通信和全球高時間分辨率衛(wèi)星遙感等領(lǐng)域的巨大價值開始顯現(xiàn)，以太空探索技術(shù)公司 （SpaceX）、一網(wǎng) （OneWeb）為代表的商業(yè)航天企業(yè)紛紛推出建設(shè)低軌大規(guī)模星座計劃，SpaceX公司提出42000顆衛(wèi)星構(gòu)成的星鏈 （Starlink）計劃，這一數(shù)量是過去60多年來人類發(fā)射的所有空間物體的數(shù)倍，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了目前人類可跟蹤編目的目標(biāo)數(shù)量。截至2021年4月7日，SpaceX公司已經(jīng)完成24次組網(wǎng)發(fā)射，已發(fā)射 “星鏈”衛(wèi)星總數(shù)達(dá)到1445顆［2］，低軌道大規(guī)模開發(fā)利用的 “軌道革命”正在發(fā)生。低軌大規(guī)模星座不僅使空間變得越來越擁擠，碰撞風(fēng)險大大增加，而且致使發(fā)射窗口縮短，同時也給地面天文觀測帶來負(fù)面影響；大量密集的低軌頻譜申請對現(xiàn)有用頻規(guī)則也構(gòu)成巨大沖擊，雖然國際電聯(lián)的WRC-19里程碑規(guī)則可以在一定程度上限制對頻率軌道資源的掠奪式搶占，但仍無法解決頻率資源的緊張態(tài)勢。

三是頻率軌位等外空資源爭奪激烈，外空長期可持續(xù)發(fā)展空間受限。頻率及軌位資源作為外空活動的基本保障條件，已成為各國尤其是航天國家激烈爭奪的對象。出于政治、經(jīng)濟(jì)、軍事等多方面的考慮，各國都加強(qiáng)了對衛(wèi)星頻率及軌位資源的搶占力度，使得本已趨于應(yīng)用飽和的頻率軌位呈現(xiàn)更加稀缺的態(tài)勢。此外，美國、盧森堡等國家還通過立法賦予私人實體享有開發(fā)開采外空資源的財產(chǎn)權(quán)，爭奪外空資源開發(fā)權(quán)。

四是美國謀求外空絕對優(yōu)勢，不利于外空活動中各方利益的穩(wěn)定和諧發(fā)展。美國特朗普總統(tǒng)就任以來，針對外空領(lǐng)域提出了一系列的改革舉措，包括大幅增加軍事航天預(yù)算，重建國家航天委員會等，相繼出臺 《航天政策指令》、新版《國家安全戰(zhàn)略》《國家航天戰(zhàn)略》《國防太空戰(zhàn)略》等，強(qiáng)調(diào)美國領(lǐng)導(dǎo)、美國優(yōu)先，謀求絕對優(yōu)勢?！秶野踩珣?zhàn)略》中指出美國國家安全戰(zhàn)略將保衛(wèi)國家，促進(jìn)和平，擴(kuò)大美國的影響力［3］?！秶捞諔?zhàn)略》中聲稱中國和俄羅斯對美國的外空活動構(gòu)成了最直接、最嚴(yán)重的威脅，將在外空中建立全面的軍事優(yōu)勢。此外，美國還積極布局外空集體安全機(jī)制，已與25個國家、2個國際組織和78個商業(yè)實體簽署外空態(tài)勢感知數(shù)據(jù)共享協(xié)議，采用技術(shù)支持、數(shù)據(jù)共享、服務(wù)輸出等策略拉攏盟國，構(gòu)建以美國為核心的 “外空聯(lián)盟”，鞏固外空國際事務(wù)的領(lǐng)導(dǎo)力。

五是航天大國大力發(fā)展外空軍事力量。近期，美國、法國、日本、印度大力推動本國外空力量改革或提出相關(guān)計劃，面向未來外空斗爭構(gòu)建組織形態(tài)優(yōu)勢。法國于2019年7月提出計劃在法國空軍內(nèi)部成立新的太空司令部。2019年12月，美國特朗普總統(tǒng)依法授權(quán)組建天軍，2020年1月，雷蒙德將軍宣示就職美國第一任天軍指揮官，美國天軍將在保衛(wèi)美國衛(wèi)星免受外國威脅的國家安全中發(fā)揮核心作用。日本國會于2020年4月批準(zhǔn)建立第一支 “外空作戰(zhàn)部隊”。印度也在著力發(fā)展反衛(wèi)星能力的同時，加緊改革外空軍事力量，謀劃成立新的外空機(jī)構(gòu)。

3 空間交通管理概念產(chǎn)生

面對諸多新威脅和新挑戰(zhàn)，外空的長期可持續(xù)性成為攸關(guān)人類生存與發(fā)展的戰(zhàn)略問題，得到了國際社會的廣泛關(guān)注。

早在1997年7月，第三次聯(lián)合國探索及和平利用外層空間會議就明確提出空間系統(tǒng)在支持全球可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮著重要作用。此后，國際社會在聯(lián)合國框架下對外空有關(guān)可持續(xù)發(fā)展方面的討論不斷加深。

近期最重要國際規(guī)則是，2010年聯(lián)合國外空委科技小組委員會第47屆會議確定增設(shè)的 “外空活動長期可持續(xù)性”（LTS）議題，聯(lián)合國外空委成立專門的工作組，組織研究制訂 “外層空間長期可持續(xù)性準(zhǔn)則”，旨在增進(jìn)各國在外空治理中的互信與合作，在和平利用外層空間領(lǐng)域共同尋求制定 “透明和建立信任措施”，促進(jìn)國際社會對外層空間的和平利用和世代永續(xù)利用。

這項工作在2019年6月聯(lián)合國外空委第62屆會議上取得了成果。在本屆會議上各國就LTS準(zhǔn)則的序言案文和21條準(zhǔn)則案文達(dá)成一致，大會予以通過，鼓勵各國和國際政府間組織自愿采取措施，未來還將在外空委科技小組下設(shè)立為期5年的工作組，交流各國自愿執(zhí)行通過準(zhǔn)則方面的經(jīng)驗、做法和問題，并針對外空活動面臨的新的威脅和挑戰(zhàn)，研究制定新的準(zhǔn)則以適應(yīng)形勢發(fā)展的需要。

LTS準(zhǔn)則談判過程曲折艱辛，是參與磋商國家利益訴求不斷交鋒和妥協(xié)的產(chǎn)物，加之準(zhǔn)則不具法律約束力，僅單純依靠各國自愿執(zhí)行，既難以系統(tǒng)化、體系化、全面地解決外空活動面臨的挑戰(zhàn)和問題，也無法滿足確保外空活動長期可持續(xù)發(fā)展的需要。由此，空間交通管理問題再次成為被國際社會廣泛關(guān)注并討論的話題。

早在1982年，捷克學(xué)者魯博斯·帕瑞克就在其論文中提出了太空交通管理的概念。2009年美國和俄羅斯衛(wèi)星發(fā)生人類歷史上首次 “空間交通事故”，標(biāo)志著在軌衛(wèi)星的直接相撞由理論上的威脅變成了事實的存在。

國際宇航學(xué)會 （IAA）于2006年發(fā)表了 《空間交通管理研究報告》，報告中將空間交通管理界定為 “促進(jìn)安全進(jìn)入外層空間、在外層空間的運(yùn)行和從外層空間返回地球而不受物理或射頻干擾而制定的技術(shù)和管理規(guī)定?！边@種表述沒有界定什么是空間交通管理，只是指出了空間交通管理涉及到技術(shù)和管理兩個層面，并涵蓋了航天器發(fā)射、在軌運(yùn)行和航天器再入三個階段，以及空間交通管理的目標(biāo)。

2017年歐洲發(fā)布的白皮書將空間交通管理界定為：為確保安全的載人和無人的洲際飛行、亞軌道飛行及穿越近地空間和空氣空間的飛行，實施所有必要管理、監(jiān)督和控制運(yùn)行措施。歐洲的概念強(qiáng)調(diào)基于國際協(xié)作，確保歐洲的話語權(quán)；強(qiáng)調(diào)共同管理、監(jiān)督及控制運(yùn)行；突出了穿越空氣空間和亞軌道區(qū)域的飛行管理要求。

2018年6月，美國發(fā)布 “3號航天政策令”，其中將空間交通管理定義為：指為提高外空環(huán)境中行動的安全性、穩(wěn)定性和可持續(xù)性，而對外空活動進(jìn)行的規(guī)劃、協(xié)調(diào)和在軌同步工作。國家空間交通管理政策是美國和全世界首份完整、綜合性空間交通管理政策，從中可以看出，美國更加強(qiáng)調(diào)自身資產(chǎn)的絕對安全，強(qiáng)調(diào) “他國對美的空間透明”。

在聯(lián)合國框架內(nèi)，聯(lián)合國外空委2016年第55屆法律小組會議上設(shè)立了 “空間交通管理所涉法律問題的一般性交換意見”議題，后續(xù)每年都討論該議題延續(xù)至今。2019年2月召開的聯(lián)合國外空委科技小組會議上空間交通管理成為熱門話題之一，歐洲空間政策研究所 （ESPI）專門組織“通向空間交通管理運(yùn)營的前進(jìn)道路”邊會；美國商務(wù)部代表作了 “美國空間交通管理政策實施情況”技術(shù)報告。可以預(yù)見，聯(lián)合國外空委作為外空國際規(guī)則談判制定的核心平臺，空間交通管理將成為其熱點議題。

此外，值得注意的是，2019年9月，日本媒體報道美國和日本兩國政府即將達(dá)成協(xié)議，共同打造覆蓋全球的空間交通管理系統(tǒng)，對各國在軌衛(wèi)星進(jìn)行有效管理，以避免發(fā)生衛(wèi)星相撞事件，同時針對威脅美日衛(wèi)星的武器系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)警。2020年2月，俄羅斯也表示要發(fā)起制定 “空間規(guī)則”。美國、俄羅斯、日本等國的一系列動作表明，空間交通管理已經(jīng)成為外空治理的新焦點、新手段和新高地，對于促進(jìn)外空活動長期可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

4 空間交通管理助力外空活動長期可持續(xù)

各國實施空間交通管理的目標(biāo)不同，決定了其對空間交通管理的定義也各不相同，當(dāng)前，國際社會對此尚未形成統(tǒng)一的認(rèn)識。

但從空間交通管理的內(nèi)容看，它涉及進(jìn)入空間、在軌運(yùn)行及再入過程中保障航天器安全和不受外界干擾的各種技術(shù)和政策、法規(guī)、規(guī)則以及基礎(chǔ)設(shè)施。具體包括發(fā)射管理、在軌管理、任務(wù)后處置、頻譜管理、空間交通服務(wù)等。

發(fā)射管理：包括基于制定的航天發(fā)射規(guī)范，對發(fā)射行為進(jìn)行登記、管理，對運(yùn)載火箭在軌段處置等提出要求，促進(jìn)航天發(fā)射有序進(jìn)行。

在軌管理：依據(jù)制定的航天器工作流程、規(guī)避技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)規(guī)范，對任務(wù)壽命期內(nèi)在軌航天器活動實施管理，協(xié)調(diào)航天器與其它航天器的活動，在保障安全的前提下，實現(xiàn)對軌道資源的充分利用，保證航天器正常在軌運(yùn)行。

任務(wù)后處置：在航天器完成任務(wù)壽命后，基于返回再入與主動離軌規(guī)范形成的航天器返回再入與壽命末期主動離軌管理機(jī)制，協(xié)調(diào)航天器返回再入或在壽命期末主動或被動離軌，保證在軌運(yùn)行航天器、返回航天器以及地面人員與財產(chǎn)安全。

頻譜管理：空間頻率與軌道資源管理包括當(dāng)前已經(jīng)成熟并廣泛應(yīng)用的規(guī)則框架，以及空間頻率與軌道資源態(tài)勢感知。通過綜合利用完善的規(guī)則框架和實時感知數(shù)據(jù)，優(yōu)化空間頻率軌道資源的利用。

空間交通服務(wù)：主要目的是在正常工作環(huán)境下，防止航天器之間、航天器與空間碎片及其它物體之間發(fā)生碰撞，維持有秩序的空間交通活動；在緊急情況下，進(jìn)行應(yīng)急監(jiān)測和應(yīng)急處置，協(xié)調(diào)在軌航天器應(yīng)急規(guī)避或采取主動防御措施，保證航天器及地面人員與財產(chǎn)安全?？臻g交通服務(wù)包括空間氣象服務(wù)、空間環(huán)境監(jiān)測服務(wù)、（航天器）預(yù)警服務(wù)、應(yīng)急事件響應(yīng)服務(wù)、空間態(tài)勢感知信息共享服務(wù)等。

總之，空間交通管理涉及發(fā)射、在軌運(yùn)行、空間操作、測控、數(shù)據(jù)共享、再入返回、空間碎片、空間態(tài)勢感知等眾多領(lǐng)域，具有重要的政治、軍事、外交、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等意義，是促進(jìn)外空活動長期可持續(xù)的重要手段。

5 后續(xù)發(fā)展建議

發(fā)展空間交通管理既是 “人類命運(yùn)共同體和全球治理”理念下空間系統(tǒng)發(fā)展的必然，也是我國建設(shè)航天強(qiáng)國的急需，更是我國爭奪國際話語權(quán)的有力武器?？臻g交通管理牽扯面廣，利益糾葛復(fù)雜，會引起更加復(fù)雜的問題和挑戰(zhàn)，需要提前做好應(yīng)對準(zhǔn)備。

（1）開展空間交通管理頂層框架和法律法規(guī)體系的深入研究。結(jié)合國際公域管理的概念體系［4］，依據(jù)我國的需求，提出有中國特色的空間交通管理的概念，在人類命運(yùn)共同體的理念指導(dǎo)下，從有效管理空間的定位出發(fā)，提出我國空間交通管理的定位、頂層框架、法律法規(guī)體系、發(fā)展路線圖及管理體制。

（2）建立協(xié)調(diào)機(jī)制，加快立法進(jìn)程［5］。研究出臺我國空間交通管理國家政策，指導(dǎo)我國空間交通管理體系的發(fā)展和建設(shè)，為相關(guān)立法奠定基礎(chǔ)。加快我國的航天立法進(jìn)程，為盡快啟動我國空間交通管理法規(guī)體系建設(shè)和后續(xù)的國際合作及國際立法提供法律基礎(chǔ)和規(guī)則制定的實踐經(jīng)驗。

（3）深度參與國際空間交通管理規(guī)則制定。積極參與空間交通管理領(lǐng)域相關(guān)法律規(guī)則制定的全過程，在國際制度、標(biāo)準(zhǔn)制定時爭取有更多的話語權(quán)。積極參與國際上已有的交會事件協(xié)調(diào)、碎片信息共享、碎片聯(lián)測等常態(tài)化預(yù)警通報機(jī)制活動，提升影響力。

（4）建立空間交通管理應(yīng)用示范系統(tǒng)?；谌斯ぶ悄?、大數(shù)據(jù)、云計算等前沿技術(shù)，將我國目前已有的衛(wèi)星和空間碎片監(jiān)視與預(yù)報能力、測控能力、指揮調(diào)度能力整合集成為一個有機(jī)整體，以現(xiàn)有航天器在軌狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷與預(yù)警、運(yùn)行態(tài)勢管理等為基礎(chǔ)核心，構(gòu)建天地一體化空間交通管理應(yīng)用服務(wù)平臺，驗證空間交通管理規(guī)則與服務(wù)的有效性，支撐空間交通管理標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)則的制定。

人類共同面對的是同一個外空，外空活動能否長期可持續(xù)發(fā)展不僅關(guān)乎人類的當(dāng)下，還關(guān)乎人類的未來?？臻g交通管理作為促進(jìn)外空活動長期可持續(xù)發(fā)展的重要規(guī)則和手段，已經(jīng)成為外空戰(zhàn)略博弈的新焦點。我們應(yīng)秉承人類命運(yùn)共同體理念，構(gòu)建空間交通管理體系，與國際社會共同應(yīng)對外空威脅與挑戰(zhàn)，促進(jìn)外空長期可持續(xù)發(fā)展。