空間交通管理國際競爭博弈態(tài)勢

任迪，黃宇民，汪夏

（錢學(xué)森空間技術(shù)實驗室，北京100094）

1 引言

2018年6月18日，美國總統(tǒng)特朗普簽署 “3號航天政策令”（SPD－3）—— 《國家空間交通管理政策》，首次在國家層面給出了空間交通管理概念，并積極開展管理實踐，引起了國際社會的高度關(guān)注［1］。此后，航天大國為了維護空間安全戰(zhàn)略利益和爭奪空間活動主導(dǎo)權(quán)，圍繞空間交通管理國際規(guī)則制定開展了激烈的競爭博弈。2021年1月24日，SpaceX公司的獵鷹9號火箭將143顆小型衛(wèi)星送入太陽同步軌道，在刷新一箭多星發(fā)射記錄的同時，也給空間交通管理帶來了更大挑戰(zhàn)［2］。空間交通管理已經(jīng)成為外空領(lǐng)域的熱點，新一輪外空博弈和競爭正在展開。

2 空間交通管理的產(chǎn)生背景與內(nèi)涵

2.1 空間交通管理的產(chǎn)生背景

類似航空飛行活動中的空中交通管理，航天發(fā)射與再入、航天器在軌運行、航天器任務(wù)后離軌等活動也面臨著如何確保安全、避免碰撞等交通管理問題。雖然人類早期航天活動對空間交通管理的需求不十分迫切，但是近年來，隨著更多國家和機構(gòu)參與航天活動，低軌大規(guī)模星座加速部署，空間物體、廢棄物與碎片不斷累積，空間活動秩序趨于失序，空間 “交通安全”問題越來越突出，空間交通管理需求日趨緊迫。

空間碎片數(shù)量急劇增加。根據(jù)歐空局空間碎片辦公室統(tǒng)計，截至2021年1月8日，空間監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)跟蹤編目的空間碎片數(shù)量約為28210個，近地軌道空間碎片總質(zhì)量超過9200t。通過模型計算，可對航天器造成致命破壞、尺寸介于 1～10cm的空間碎片多達90萬個，1mm至1cm的空間碎片約1.28億個［3］。2019年3月，印度首次反衛(wèi)試驗摧毀軌道高度300km的衛(wèi)星，產(chǎn)生了至少6500個大于5mm的碎片。2021年3月10日，美國退役的諾阿-17（NOAA-17）氣象衛(wèi)星在位于817km高度的軌道上發(fā)生爆炸解體，美國天軍第18空間控制中隊已經(jīng)追蹤到16塊碎片。

外空正變得愈發(fā)擁擠。自1957年蘇聯(lián)發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星以來，人類通過約6020次發(fā)射活動將約10680顆航天器送入外空，目前約有6250顆仍留在外空，其中約3900顆正常在軌運行［3］。近年來，以SpaceX、OneWeb為代表的商業(yè)航天公司提出了 “星鏈”等超大規(guī)模的小衛(wèi)星星座發(fā)展計劃，僅SpaceX公司就計劃部署約42000顆低軌小衛(wèi)星，將導(dǎo)致低軌典型軌道區(qū)域衛(wèi)星愈發(fā)密集，頻率和軌位資源日漸稀缺。

航天器在軌碰撞事件頻發(fā)。2009年發(fā)生了人類歷史上首次 “空間交通事故”，俄羅斯失效的宇宙-2251衛(wèi)星與美國銥星-33碰撞，產(chǎn)生了超過2000個可跟蹤編目的碎片，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。到2020年10月底，超過19顆衛(wèi)星因空間碎片撞擊失效或異常，全球衛(wèi)星每年機動規(guī)避碎片超過100次?！靶擎湣钡鹊蛙壌笠?guī)模星座正在加速部署，未來的航天發(fā)射將需要穿越空間目標密集區(qū)域，極大增加在軌碰撞概率，同時也將導(dǎo)致發(fā)射窗口大幅縮短。

空間活動多樣性趨勢顯著。近年來興起的太空旅游、小行星采礦、在軌服務(wù)與維護、在軌組裝與制造、空間碎片清除，以及未來可能出現(xiàn)的太空旅館、軌道工廠等商業(yè)航天活動，更多主體參與航天活動，管轄權(quán)控制權(quán)、安全區(qū)保護、損害賠償、信息通報共享、近距離空間操作風(fēng)險防范等問題給航天活動監(jiān)管帶來更多挑戰(zhàn)，同時也對空間交通管理帶來新的更高要求。

2.2 空間交通管理的內(nèi)涵

目前，國際社會對于空間交通管理的認識各不相同，美國、歐盟、俄羅斯和國際宇航科學(xué)院（IAA）等國家和國際學(xué)術(shù)機構(gòu)提出了有代表性的觀點［1］，但對空間交通管理的主要目標、管理范圍、核心功能、體系框架等的認識基本一致?？臻g交通管理不僅涵蓋航天發(fā)射監(jiān)測與跟蹤、全天域測控管理、空間目標跟蹤監(jiān)視編目預(yù)警、空間碎片預(yù)警、空間碎片主動／被動移除、星上態(tài)勢與威脅告警、空間全頻譜感知等，而且涉及與空間活動行為相關(guān)的國際規(guī)則、標準規(guī)范、政策法律、管理協(xié)調(diào)、活動監(jiān)管等問題，是全球公域治理在外空領(lǐng)域的集中體現(xiàn)。

2.2.1 管理目標與范圍

空間交通管理的目標是確?？臻g運行安全，減少日益惡化的空間環(huán)境對空間活動的負面影響，降低在軌碰撞和干擾風(fēng)險，確保航天器的安全運行和空間資源的高效利用等?？臻g交通管理的范圍涵蓋航天器發(fā)射、在軌運行、再入返回、任務(wù)后處置等全流程，同時涉及外層空間、大氣層內(nèi)空間以及電磁頻譜空間等。

2.2.2 管理要素

空間態(tài)勢感知：獲取確?？臻g活動安全、穩(wěn)定、可持續(xù)所需的空間物體和空間環(huán)境的各種特征，包括在軌物體感知、電磁頻譜感知和空間天氣感知。

發(fā)射／再入／回收：為發(fā)射活動?？沼蚴褂眠M行通報與協(xié)調(diào)，針對撞擊風(fēng)險的發(fā)射窗口安全分析，對擬發(fā)射空間物體安全審查，對有控再入風(fēng)險評估和無控再入監(jiān)測預(yù)警與風(fēng)險評估。

在軌運行：依據(jù)制定的航天器工作流程、規(guī)避技術(shù)標準和數(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)航天器間的活動，防止在軌碰撞與在軌干擾。

任務(wù)后處置：協(xié)調(diào)和實施航天器安全受控再入或在壽命期末主動／被動離軌，保證在軌運行航天器、返回航天器以及地面人員與財產(chǎn)安全。

頻率軌位申請與使用：在技術(shù)研究基礎(chǔ)上，并通過法律法規(guī)、標準、軟件等管理手段確保頻率軌位資源的安全、平等、高效利用。

2.2.3 管理體系

空間交通管理體系通常包括管理機構(gòu)、政策法規(guī)標準、管理對象、基礎(chǔ)設(shè)施等。

管理機構(gòu)：包括航天活動主管部門、無線電管理部門、軍隊有關(guān)部門等。

政策法律標準：各國空間交通管理政策，空間態(tài)勢感知、空間物體登記、信息透明與交流共享、空間碎片監(jiān)測預(yù)警與防護減緩、頻率軌位管理利用等具體標準和規(guī)則等。

管理對象：包括空間對象、空間活動和行為主體等?？臻g對象包括空間碎片、在軌航天器、運載器等；空間活動包括發(fā)射／再入／回收、在軌操作、軌道機動、在軌制造、信息獲取、信息傳輸、亞軌道飛行等；行為主體包括發(fā)射者、所有者、操作者、控制者、航天員等。

基礎(chǔ)設(shè)施：包括空間態(tài)勢感知與生成系統(tǒng)、空間風(fēng)險預(yù)警服務(wù)系統(tǒng)、星上風(fēng)險告警和自主規(guī)避系統(tǒng)、指揮與調(diào)度系統(tǒng)、空間環(huán)境治理系統(tǒng)、空間天氣監(jiān)測預(yù)報系統(tǒng)。

3 國際空間交通管理發(fā)展態(tài)勢

美國率先進入空間交通管理實操階段。在政策法規(guī)方面，2016年，美國國家航空航天局（NASA）出臺了 《軌道交通管理最終研究報告》，從國家層面提出空間交通管理架構(gòu)，為后續(xù)出臺相關(guān)政策奠定了理論基礎(chǔ)。2018年，美國以 “3號航天政策令”發(fā)布 《國家空間交通管理政策》，出臺了美國乃至世界上首份完整的空間交通管理政策，并向國際推廣其管理標準和做法，謀取國際規(guī)則制定主導(dǎo)權(quán)［4］。2020年12月 9日新版《國家空間政策》提出制定維護空間活動安全標準和最佳做法，以協(xié)調(diào)空間交通。在管理體制方面，美國商務(wù)部成立了空間交通管理辦公室，專門負責(zé)民用空間交通管理工作，2021年獲得1500萬美元預(yù)算。美國支持商業(yè)公司提供空間交通管理服務(wù)，分析圖形公司 （AGI）運營商業(yè)空間運行中心，多渠道收集空間態(tài)勢感知數(shù)據(jù)，向衛(wèi)星運營商提供碰撞預(yù)警信息。在國際合作方面，美國與25個國家、2個國際組織和78個商業(yè)實體簽署了空間態(tài)勢感知數(shù)據(jù)共享協(xié)議，向國際推廣其空間交通管理政策和服務(wù)，并計劃與日本聯(lián)合打造全球空間交通管理系統(tǒng)。

歐洲積極布局空間交通管理。歐洲在空間交通管理領(lǐng)域非常活躍，2017年4月由歐空局發(fā)布了 《執(zhí)行歐洲空間交通管理制度》白皮書，提出了歐洲空間交通管理路線圖，強調(diào)通過國際合作確立歐洲空間交通管理的話語權(quán)，推行歐盟倡議的 “外空活動國際行為準則”。歐洲空間政策研究所也開展了大量空間交通研究，近年來組織召開的歐洲空間政策大會中多次討論空間交通管理相關(guān)議題。2021年初，歐盟在 “地平線2020”計劃下投入300萬歐元啟動2項空間交通管理研究項目—— “面向21世紀空間運行的空間交通管理”和 “空間交通管理歐洲前進方式”，將研究提出空間交通管理的歐洲概念、體系框架、發(fā)展路徑等。2021年3月2日，歐洲航天工業(yè)協(xié)會發(fā)布 《空間交通管理：歐洲航天將該抓住的機遇》，呼吁歐洲各國應(yīng)抓住機遇，加強協(xié)作，減少對美國的依賴，站在空間交通管理討論議題的最前沿，構(gòu)建歐洲主導(dǎo)的規(guī)則標準體系，增強歐洲話語權(quán)和競爭力［5］。

俄羅斯由消極觀望轉(zhuǎn)向積極推動。俄羅斯雖然沒有出臺正式文件，但是多次正式表達態(tài)度。2016年，在聯(lián)合國外空委會議上強調(diào)：必須通過國際合作實現(xiàn)空間物體數(shù)據(jù)的共享，特別是在聯(lián)合國層面建立信息共享平臺；沒有有效的空間操作安全框架，空間交通管理將難以實施；需要統(tǒng)一的國際層面的基礎(chǔ)設(shè)施支撐，以及更多技術(shù)層面的研究和協(xié)商。2020年2月，俄羅斯公開表示要制定相關(guān)外空國際規(guī)則，表明其立場正在發(fā)生轉(zhuǎn)變，開始積極參與空間交通管理主導(dǎo)權(quán)的爭奪。

在聯(lián)合國框架下爭奪話語權(quán)和空間利益?？臻g交通管理是近年來聯(lián)合國及其機構(gòu)層面談判的熱點議題，各國及相關(guān)組織均積極表達各自主張、爭奪國際話語權(quán)。2016年，聯(lián)合國外空委第55屆法律小組會議上專門設(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)每年討論該議題并延續(xù)至今。2019年，在聯(lián)合國外空委科技小組會議上，空間交通管理成為當(dāng)年的熱門話題之一，歐洲空間政策研究所 （ESPI）組織召開 “通向空間交通管理運營的前進道路”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。此外，在國際電信聯(lián)盟、日內(nèi)瓦裁軍會議等多個層面的談判均涉及到了空間交通管理。

4 空間交通管理競爭博弈焦點

目前，主要航天國家在空間交通管理領(lǐng)域的利益需求和主張分歧較大，其競爭和博弈的焦點主要集中在以下方面：

一是空間活動控制權(quán)的爭奪。美國更強調(diào)本國資產(chǎn)的絕對安全，強調(diào) “他國對美國的空間透明”，拒絕任何國際 （包括美國資產(chǎn)）共同管理，其表面是為了維護外空安全，實質(zhì)是想借助其強大的空間態(tài)勢感知能力，制定有利于維持其領(lǐng)導(dǎo)地位的空間交通管理規(guī)則，掌控全球空間活動的監(jiān)視權(quán)和控制權(quán)，以達到保持領(lǐng)先空間優(yōu)勢和遏制戰(zhàn)略對手發(fā)展的目的。歐洲和俄羅斯則堅持基于國際合作開展空間交通管理，俄羅斯還倡導(dǎo)聯(lián)合建立、維護共同的數(shù)據(jù)庫，并遵循 “一致”的決策準則，抵制美國獨家控制。

二是國際規(guī)則制定話語權(quán)的爭奪。當(dāng)前，正值空間活動國際規(guī)則體系的重塑期，上世紀六七十年代建立的空間活動國際規(guī)則體系已不能適應(yīng)新的發(fā)展需要，以 “外空活動長期可持續(xù)性準則”（LTS）為代表的新一輪規(guī)則談判正在進行。然而，單純依靠各國自愿執(zhí)行的LTS準則難以確?？臻g活動的長期可持續(xù)發(fā)展，空間交通管理規(guī)則正成為新的焦點。美國和歐洲均采取主動策略，即先提出體現(xiàn)自身利益訴求的解決方案，再向國際社會推廣，爭取國際規(guī)則制定的話語權(quán)和主動權(quán)。

三是空間發(fā)展利益和競爭優(yōu)勢的爭奪。當(dāng)前，低軌大規(guī)模星座加速部署、空間碎片主動／被動移除、在軌服務(wù)與維護、在軌組裝與制造、太空旅游、外空資源開采等新興空間活動發(fā)展勢頭迅猛，導(dǎo)致頻率和軌位等戰(zhàn)略資源日益緊缺。空間交通管理規(guī)則將對新興空間活動予以規(guī)制，進一步優(yōu)化現(xiàn)有管理標準和流程，誰能掌握空間交通管理的主導(dǎo)權(quán)，誰就能在未來空間競爭中取得領(lǐng)先對手的優(yōu)勢，極大地拓展發(fā)展空間。

四是航天裝備技術(shù)發(fā)展制高點的爭奪。用于空間交通管理的空間目標跟蹤監(jiān)視編目預(yù)警空間碎片，空間碎片主動／被動移除，星上態(tài)勢與威脅告警、空間全頻譜感知等關(guān)鍵技術(shù)，既可為航天器在軌正常運行、避免碰撞與干擾提供安全保障，也可用于空間目標監(jiān)視預(yù)警、空間目標攻擊與防護等軍事目的。近年來，美國和歐洲開展了大量軍事航天或民用航天項目，以軍民兩用、寓軍于民的方式加速發(fā)展此類技術(shù)，謀求空間安全裝備領(lǐng)先技術(shù)優(yōu)勢。

5 發(fā)展建議

隨著全球外空公域治理問題日益突出，空間交通管理已成為大國競爭的焦點，主要航天國家圍繞空間交通管理開展了激烈的競爭博弈。建議我國結(jié)合國際公域管理概念體系和我國戰(zhàn)略需求，在 “人類命運共同體”理念指導(dǎo)下，深入論證并系統(tǒng)提出中國特色的空間交通管理體系，提前布局和儲備空間交通管理相關(guān)技術(shù)，加快國家空間交通管理系統(tǒng)建設(shè)，深度參與空間交通管理國際規(guī)則制定，打造面向全球并提供公共服務(wù)的空間交通管理系統(tǒng)國際平臺，為航天強國建設(shè)和外空國際治理提供堅實基礎(chǔ)。