太空環(huán)境治理領域發(fā)展：概念的演進*

杜輝，梁桂林，楊成，高峰，周佐新

（1.北京空間飛行器總體設計部，北京 100094；2.北京航天飛行控制中心，北京 100094）

1 引言

太空活動與國家安全和社會經濟發(fā)展緊密聯(lián)系，重要性與日俱增。隨著太空活動不斷發(fā)展，空間天氣、空間碎片、電磁干擾、太空網絡干擾、行星保護、行星防御等傳統(tǒng)和非傳統(tǒng)環(huán)境風險因素不斷增多或加劇，軌道空間、空間頻譜、月球南極長期光照區(qū)等有限自然資源變得越來越稀缺。與此同時，越來越頻繁的太空活動對處于地面的經濟社會活動的負面影響也越來越多地浮現(xiàn)出來。太空活動安全性和長期可持續(xù)性正受到前所有未的巨大挑戰(zhàn)。人類在低軌巨型星座快速部署、不斷走向更深遠空間的背景下，更進一步認識自然太空環(huán)境，分析太空運行所面臨的人為威脅以及太空活動對地面人員和活動的影響，并開展綜合性治理，是當前及未來整個人類社會必須解決的一項重要任務。

自2016 年中國空間技術研究院專家在第573次香山科學會議“空間碎片監(jiān)測移除前沿技術與系統(tǒng)發(fā)展”上提出太空環(huán)境治理概念［1］以來，太空環(huán)境治理越來越受到主管部門、科研院所、高校、行業(yè)協(xié)會等的關注，太空環(huán)境治理正逐步發(fā)展成為一個新的航天發(fā)展領域。2022 年發(fā)布的《2021 中國的航天》白皮書［2］，將太空環(huán)境治理與航天運輸系統(tǒng)、空間基礎設施、載人航天、深空探測、發(fā)射場與測控以及新技術試驗并列，作為未來五年我國空間技術與系統(tǒng)發(fā)展的重點之一。

本文對人與太空環(huán)境關系認知理念進行了研究，梳理了相關概念的演進過程，分析了發(fā)展不均衡性的情況，并提出了后續(xù)發(fā)展建議。

2 人與太空環(huán)境關系的認知理念轉變

人類對待太空環(huán)境理念的演進，與人類太空技術發(fā)展緊密相關，二者互有促進。一般地，理念領先于技術，理念為技術的發(fā)展提供方向，技術的發(fā)展則為理念的落地提供了根本保證，進而催生新的前沿理念，二者如此滾動發(fā)展，共同推動人類太空事業(yè)不斷向前發(fā)展。截至目前，整體上，按照出現(xiàn)的先后順序，可將人與太空環(huán)境關系的認知理念分為“征服”“利用”“管理（控制）”和“治理”四種。

（1）太空環(huán)境征服。從進入文明社會之日起，人類就不斷嘗試克服各種環(huán)境障礙進入太空。在此理念指導下，人類不斷開發(fā)進入太空的技術，對自然太空環(huán)境的認識逐漸深入，著力突破地球引力進入地球軌道及更遠的太空，開發(fā)減緩或者消除自然太空環(huán)境對航天器安全可靠運行影響的相關技術，航天員進入太空并不斷嘗試在太空居住更長時間。時至今日，人類仍在試圖征服太空環(huán)境，開發(fā)更長壽命更可靠的航天器，進入更遠的深空，在軌道上或地外天體上存在更長的時間。征服太空環(huán)境之路永無止境。

（2）太空環(huán)境利用。太空環(huán)境利用理念主要是從人類社會經濟發(fā)展的角度出發(fā)，對待太空的理念以利用為主，主要探究如何最大化利用太空環(huán)境為人類提供更多惠益。目前，衛(wèi)星通信、導航、遙感等技術已進入業(yè)務化應用；“禮炮號”、“和平號”、國際空間站及中間空間站等空間站長期在軌運行，也為人類更好地認識太空環(huán)境，并利用太空環(huán)境開展科學實驗和新技術驗證等提供了良好的平臺。對于太空環(huán)境中所蘊藏的經濟、科學和技術等價值，人類仍處于不斷提升認知的過程中。

（3）太空環(huán)境管理（控制）。隨著空間碎片、頻率干擾等環(huán)境問題越來越頻繁地出現(xiàn)，以及空間天氣事件、近地小行星等對人類生存和生活的影響受到越來越多的關注，逐步產生了通過人類的力量來管理或者控制太空環(huán)境的理念。該理念比較強調通過人類的技術力量和強制性的手段來對太空環(huán)境出現(xiàn)的問題進行管理（控制）。

（4）太空環(huán)境治理。太空環(huán)境治理強調采用綜合性的手段來解決問題，并以包容性的態(tài)度讓不同類型的主體參與。近年來，巨型星座快速部署導致頻率軌位面臨枯竭風險、電磁和網絡干擾頻繁出現(xiàn)、低軌衛(wèi)星對地基天文觀測產生負面影響、非受控再入對地面和人員設施安全威脅越來越凸顯等大量新的問題，或者曾經出現(xiàn)的問題的嚴峻程度顯著上升，保護軌道空間資源、保護頻譜資源、保護地面人員和設施免受太空活動不利影響等逐步深入人心，學者開始參考地球環(huán)境治理的理論和實踐來看待太空環(huán)境問題，保護太空環(huán)境逐漸形成共識，大家共同行動對太空環(huán)境進行綜合治理成為大勢所趨。當前，太空環(huán)境治理概念仍在發(fā)展中，與之相關的新概念，如零碎片、月球環(huán)境保護等也正不斷涌現(xiàn)。

3 太空環(huán)境治理相關概念的演進

太空環(huán)境治理是我國航天專家在世界上首次提出的概念，順應了技術發(fā)展趨勢和時代潮流，十分有必要對此概念進行深入研究，不斷豐富其內涵。太空環(huán)境治理概念并不是憑空產生的，而是歷經不同理念和概念的萌芽和醞釀后逐步演化而來的，下面按照時間順序對相關概念進行梳理。

（1）行星保護（1958 年）。1958 年成立的宇宙探測污染委員會（CETEX）以及空間研究委員會（COSPAR）一開始就將太空活動可能產生的有害生物污染納入考慮范圍。最初，COSPAR 以“行星隔離”（Planetary Quarantine）來命名有關問題，后更名為行星保護（Planetary Protection）［3］。1967年生效的《外空條約》第九條對行星保護進行了規(guī)定，“各締約國從事研究、探索外層空間（包括月球和其他天體）時，應避免使其遭受有害的污染，以及地球以外的物質，使地球環(huán)境發(fā)生不利的變化。如必要，各締約國應為此目的采取適當?shù)拇胧??！?967 年COSPAR 首次發(fā)布行星保護政策，目前COSPAR 的行星保護政策已經成為各國開展前向和后向行星保護的國際標準。

（2）避免有害干擾（1963 年）。1963 年聯(lián)大通過的《各國探索和利用外層空間活動的法律原則宣言》和1967年生效的《外空條約》均對避免有害干擾進行了規(guī)定。避免有害干擾已經成為廣為接受的開展太空活動必須遵守的基本原則。《外空條約》第九條規(guī)定，“若締約國有理由相信，該國或其國民在外層空間（包括月球和其他天體）計劃進行的活動或實驗，會對本條約其他締約國和平探索和利用外層空間（包括月球和其他天體）的活動，造成潛在的有害干擾，該國應保證于實施這種活動或實驗前，進行適當?shù)膰H磋商。締約國若有理由相信，另一締約國計劃在外層空間（包括月球和其他天體）進行的活動或實驗，可能對和平探索和利用外層空間（包括月球和其他天體）的活動，產生潛在的有害的干擾，應要求就這種活動或實驗，進行磋商?！?/p>

（3）禁止在外層空間進行核試驗（1963 年）。1963 年蘇聯(lián)、英國和美國簽署《禁止在大氣層、外層空間和水下進行核武器試驗條約》，或稱《部分禁止核試驗條約》（PTBT），同年該條約生效。我國至今沒有簽署PTBT。但是，我國于1996年9月簽署了《全面禁止核試驗條約》，并宣布暫停了核爆炸試驗（包含PTBT中規(guī)定的大氣層、外空和水下試驗）；截至2023 年3 月，該條約尚未生效。禁止在外層空間進行核試驗主要是從防止軍備競賽等角度提出的，但是對太空環(huán)境保護具有重要意義。

（4）不在外空部署核武器或其他大規(guī)模殺傷性武器（1963年）。1963年10月17日聯(lián)大一致通過的（十八屆）第1884號決議，要求各國不在繞地球軌道放置任何攜帶核武器或任何其他大規(guī)模殺傷性武器的實體，不在天體上配置這種武器。1967 年生效的《外空條約》第四條規(guī)定，“各締約國保證：不在繞地球軌道放置任何攜帶核武器或任何其他類型大規(guī)模殺傷性武器的實體，不在天體配置這種武器，也不以任何其他方式在外層空間部署此種武器。”

（5）凱斯勒效應（1978 年）。長期以來，空間碎片是航天界最為關注的太空環(huán)境治理相關問題。美國科學家唐納德·凱斯勒（Donald Kessler）在1978 年率先對空間碎片環(huán)境的演化增長趨勢進行了研究，通過分析人造衛(wèi)星在軌發(fā)生碰撞解體的頻率，指出空間碎片數(shù)量存在由于連鎖碰撞而引起雪崩式增加的可能。學界將這種空間目標之間的連鎖碰撞反應稱為凱斯勒效應，這種效應將最終導致軌道空間無法使用。1993年機構間空間碎片協(xié)調委員會（IADC）成立，并在推動制定空間碎片監(jiān)測、預警、防護與減緩等的原則和標準規(guī)范方面發(fā)揮著積極作用。聯(lián)合國外空委于2007 年通過了源于IADC 的《空間碎片減緩指南》，外空委科技小組委員會也設有空間碎片議題。

（6）防止破壞月球環(huán)境平衡和國際科學保護區(qū)（1979 年）。1979 年聯(lián)大通過、1984 年生效的《月球協(xié)定》超前地提出了“防止破壞環(huán)境平衡”概念。該協(xié)定第7 條第1 款要求，“締約各國在探索和利用月球時，應采取措施，防止月球環(huán)境的現(xiàn)有平衡遭到破壞，不論這種破壞是由于在月球環(huán)境中導致不利變化，還是由于引入環(huán)境外物質使其環(huán)境受到有害污染，或由于其他方式而產生?！薄对虑騾f(xié)定》還提出了“國際科學保護區(qū)”的概念。該協(xié)定第7 條第3 款要求，“締約各國應就月球上具有特殊科學重要性的地區(qū)向其他締約國和秘書長提出報告，以便在不損害其他締約國權利的前提下，考慮將這些地區(qū)指定為國際科學保護區(qū)，并經同聯(lián)合國各主管機構協(xié)商后，對這些地區(qū)商定特別保護辦法。”由于大部分航天國家不是《月球協(xié)定》締約國，所以《月球協(xié)定》所提出的這些概念并未得到國際社會應有的重視。

（7）太空交通規(guī)則/管理（1982年）。1982年捷克航天專家盧博斯·佩雷克（Lubos Perek）提出外空交通規(guī)則概念，這被業(yè)界公認為太空交通管理概念發(fā)展的開端。之后，很多學者對太空交通管理進行了研究。2006 年國際宇航科學院（IAA）公開發(fā)布了太空交通管理研究報告，首次系統(tǒng)地對太空交通管理進行了闡釋。2016 年，“太空交通管理所涉法律問題的一般性交換意見”議題首次成為聯(lián)合國外空委法律小組委員會議題并延續(xù)至今。2018 年，IAA 發(fā)布了《太空交通管理——面向實施路線圖》研究報告。

（8）核動力源安全使用（1992 年）。1978 年蘇聯(lián)核反應堆航天器非受控墜落加拿大事件發(fā)生后，1978年11月聯(lián)大通過決議，要求考慮在外空使用核動力源的技術問題和安全措施。根據該決議精神，聯(lián)合國外空委在其附屬的科技小組委員會之下成立了核動力源（NPS）工作組。1992 年以聯(lián)大決議形式通過的《關于在外層空間使用核動力源的原則》，確立了在外空使用核動力源的基本技術和法律原則。2009年聯(lián)合國外空委科技小組委員會與國際原子能機構通過并聯(lián)合發(fā)布了《外層空間核動力源應用安全框架》。外空委科技小組委員會常設有核動力源議題，NPS 工作組也一直在促進有關規(guī)則制定和落實方面發(fā)揮著積極作用。

（9）外空活動長期可持續(xù)性（2008）。21 世紀初，可持續(xù)發(fā)展理念逐漸被引入太空領域。2008年，法國提出外空活動長期可持續(xù)性（LTS）概念。2010 年，聯(lián)合國外空委科技小組委員會成立LTS 工作組，經過多次延期，最終外空委在2019年6月通過了首批21條指南［4］，這些指南涉及到空間頻率使用、空間物體和軌道信息分享、空間碎片監(jiān)測、交會評估、空間天氣、非受控再入、激光束使用等多個與太空環(huán)境治理相關的問題。2019 年外空委決定成立新的LTS 工作組，目前工作組主要聚焦于已通過的21 條指南的執(zhí)行，同時也有國家提出制定新指南的建議。

（10）太空環(huán)境治理（2016）。2016年，在第573 次香山科學會議“空間碎片監(jiān)測移除前沿技術與系統(tǒng)發(fā)展”上，中國空間技術研究院專家從解決空間碎片問題的視角出發(fā)首次提出了太空環(huán)境治理的概念。2020 年，在第683 次香山科學會議“空間交通管理的前沿科學問題及關鍵技術”上，中國空間技術研究院專家進一步拓展了太空環(huán)境治理概念和內涵，將其發(fā)展為可取代空間交通管理的更加綜合的路徑［5］。中國空間技術研究院專家還對太空環(huán)境治理所涉空間法問題進行了研究［6］。目前，該概念已經得到了越來越多的主管部門、企業(yè)和學者的認可，有關單位正就此概念進行深化研究，概念的內涵將得到進一步豐富和完善。

（11）黑暗與寧靜天空（2017 年）。2017 年6月，國際天文聯(lián)合會（IAU）向聯(lián)合國外空委提交文件，建議在外空委框架下成立黑暗與寧靜天空倡議，減少或消除軌道上衛(wèi)星光照對光學天文觀測的影響。隨后，聯(lián)合國外空司與IAU 聯(lián)合舉辦了研討會，對有關問題進行了討論，衛(wèi)星射頻信號對射電天文觀測的影響也納入考慮范圍。黑暗與寧靜天空從2021年開始已經成為聯(lián)合國外空委科技小組委員會的議題，聯(lián)合國外空委正醞釀成立專家組。

（12）凈零空間（2021年）。2021年11月，在第四屆巴黎和平論壇上，凈零空間聯(lián)合會提出了凈零空間倡議，發(fā)布了《凈零空間宣言》，呼吁在2030年前采取切實措施控制和減少對地球軌道環(huán)境的污染，避免進一步產生有害空間碎片，對現(xiàn)存空間碎片風險進行補救。

（13）零碎片路徑（2022 年）。2022 年上半年，為應對低地球軌道（LEO）環(huán)境的快速惡化，歐空局局長提出了零碎片路徑，目標是到2030年完全停止在高價值軌道產生碎片。2022 年下半年，歐空局組織專家研究提出了實現(xiàn)零碎片路徑的具體技術和政策措施。

通過上述研究可以看出，太空環(huán)境治理相關概念不斷向精細化和業(yè)務化的方向演進。同時，太空環(huán)境治理是一個具有包容性和前瞻性的綜合性概念，既可以兼容凱斯勒效應、太空交通管理、外空活動長期可持續(xù)性等已經較為成熟的概念，也可以兼容凈零空間、零碎片等概念，甚至是未來較長一段時期內人類可能提出的與太空環(huán)境相關的新概念。

4 發(fā)展的不均衡性

（1）軌道區(qū)域和天體之間的不均衡。當前人類對不同軌道/天體的探索、開發(fā)和利用水平存在較大的差異，導致人類對不同軌道/天體的認知也存在理念上的差異。地球靜止軌道可用軌位數(shù)量有限，已經存在較為完善的國際規(guī)則和機制，某種程度上可以說已經提前步入了“治理”階段。月球探測活動近年來快速增加，雖然學界已經超前地提出了月球環(huán)境保護、地月空間治理等概念，但是由于人類所發(fā)射的月球探測器數(shù)量仍然十分有限，尚處于“利用”的早期階段，治理需求仍不突出。月球以遠的太空活動數(shù)量更少，所關注的環(huán)境治理問題聚焦在行星保護、空間資源開采與利用等少數(shù)幾個方面，尚以“征服”理念為主。目前，低軌區(qū)域所面臨的問題最為嚴重，隨著低軌巨型星座的快速部署，LEO 軌道衛(wèi)星數(shù)量快速增加且增長速度還將加快，治理的需求極為迫切，正處于從“管理”向“治理”理念過渡的時期。

（2）國家之間的不均衡。不同國家之間航天技術水平的差異巨大，所以不同國家的認知理念也存在較大差異。部分大國太空活動頻繁，占用了大部分軌位和頻率等有限資源，走在了技術和規(guī)則發(fā)展的最前沿。但是，仍有很多發(fā)展中國家還不具備獨立研制和運行衛(wèi)星的能力，或正處于發(fā)展航天能力的早期。他們雖然可以理解太空環(huán)境治理等先進理念，但是整體實力尚以“征服”或“利用”太空環(huán)境為主，尚無能力來解決太空環(huán)境治理問題。

5 有關建議

太空環(huán)境治理是航天強國建設的重要任務，是確保人類太空活動長期可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。我國航天專家在世界上首次提出的太空環(huán)境治理概念，為更好地認識并解決太空領域的全球性挑戰(zhàn)提供了一條綜合性路徑。為促進太空環(huán)境治理領域更好發(fā)展，提出建議如下：

（1）豐富和完善太空環(huán)境治理概念的內涵，為解決外空全球治理關鍵問題貢獻中國智慧。建議將太空環(huán)境治理定義為，太空環(huán)境治理是指為確保人類太空活動安全、人類免受來自太空的威脅且太空環(huán)境可用于今世和后代，針對在太空發(fā)生的以及來自太空的可對地面造成影響的環(huán)境問題所采取的一系列技術、規(guī)則和協(xié)調機制相關措施的總和。太空環(huán)境治理既順應了技術發(fā)展趨勢和時代潮流，也代表了太空環(huán)境相關技術發(fā)展的未來方向，還充滿了人類命運共同體和人類和諧共生等中國智慧。后續(xù)，可在此文給出定義的基礎上進一步豐富和完善，并不斷向國際推廣，提升我國在此領域的話語權和影響力。

（2）盡快研究形成太空環(huán)境治理國家戰(zhàn)略和發(fā)展路線圖。太空環(huán)境治理是一個具有戰(zhàn)略意義的前沿領域，建議在我國航天專家首創(chuàng)太空環(huán)境治理概念的基礎上，加快研究提出國家戰(zhàn)略和發(fā)展路線圖，識別關鍵技術、規(guī)則和協(xié)調機制，為我國引領太空環(huán)境治理領域發(fā)展提供方向性指導。

（3）加大對太空環(huán)境治理新技術和新規(guī)則的支持力度，并積極推動構建關鍵的協(xié)調機制。太空環(huán)境治理圍繞外空全球治理的核心問題和航天強國建設的重大任務，面向我國乃至全人類未來相當長時期內太空活動的發(fā)展，將牽引一系列新技術、新規(guī)則和新協(xié)調機制的發(fā)展，有關部門應盡快對已識別的關鍵核心技術和規(guī)則進行支持，積極構建關鍵的協(xié)調機制，推動我國盡快形成落地的成果，以鞏固我國在此領域的先發(fā)優(yōu)勢。