空間碎片減緩“5 年規(guī)則”的來龍去脈

段鋒

（國防大學軍事管理學院，北京 100091）

1 引言

2022年9月30日，獨立于白宮的美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）不顧國會勸阻，在美國國家航空航天局（NASA）重新審查《美國政府軌道碎片減緩標準做法》之際，率先發(fā)布空間碎片減緩“5年規(guī)則”，要求工作在或穿越2000 km以下低地球軌道（LEO）區(qū)域的航天器，在任務結(jié)束后須盡快離軌再入大氣層，且最晚不超過5 年［1］。該規(guī)則建立在美國航天界主流意見基礎上，反映了新航天給空間碎片環(huán)境帶來的嚴峻挑戰(zhàn)，與原“25年規(guī)則”相比，其嚴格程度大幅提升。5 年規(guī)則既是一項單純的空間碎片減緩指標，也是衡量空間碎片減緩規(guī)則體系嚴格程度的最具代表性的標志。25 年規(guī)則轉(zhuǎn)變?yōu)? 年規(guī)則，預示著空間碎片減緩規(guī)則體系整體上趨于嚴格。

2 曾經(jīng)成功的25年規(guī)則

1995 年8 月，NASA 發(fā)布《限制軌道碎片指南及評估程序》，要求“限制任務完成后的軌道壽命為25 年，或機動至處置軌道”，最早提出了適用于LEO區(qū)域的25年規(guī)則，用于規(guī)范NASA航天器的空間碎片減緩行為。這條規(guī)則隨后被美國國防部、FCC 等政府部門采納，用于規(guī)范各自職權(quán)范圍內(nèi)航天器的碎片減緩行為。2001年，第一版《美國政府軌道碎片減緩標準做法》（USGODMSP，以下簡稱ODMSP）也采納了這一規(guī)則，用于指導所有聯(lián)邦航天器的空間碎片減緩行為。2019年11月修訂的ODMSP仍然保留了該規(guī)則。

25 年規(guī)則在美國之外也具有廣泛影響力，不少國際組織和國家采納了該規(guī)則。2002 年，機構(gòu)間空間碎片協(xié)調(diào)委員會（IADC）發(fā)布的第一版《空間碎片減緩指南》采納了該規(guī)則。IADC還指出，他們考察了限制任務后軌道壽命對碰撞概率、碎片數(shù)量增長的影響，發(fā)現(xiàn)25 年是一個合理的、合適的時限［2］。在IADC 之后，國際標準化組織也在其ISO 24113《航天系統(tǒng)：空間碎片減緩要求》中采納了該規(guī)則。我國也在國標GB/T 34513-2017/ISO 24113：2011《空間碎片減緩要求》中規(guī)定：“運行在LEO保護區(qū)的航天器或運載火箭軌道級（長期或周期性出現(xiàn)在LEO保護區(qū)），應限制其任務結(jié)束后仍然出現(xiàn)在LEO保護區(qū)的累積時間最大值不超過25 年。”［3］法國的步子邁得最大，在世界上第一個將該規(guī)則寫進了本國法律（2008年《空間活動法》）［4］，使該規(guī)則的約束力大幅增強。2011年，法國退役了兩顆小型高橢圓軌道SPIRALE衛(wèi)星，兩顆衛(wèi)星都在任務完成后降低了近地點高度；法國國家空間研究中心降低了DEMETER 衛(wèi)星軌道，都是為了滿足25 年規(guī)則要求［5］。

不過，聯(lián)合國和平利用外層空間委員會的空間碎片減緩指南沒有寫入25年規(guī)則（事實上這份文件沒有任何定量要求）。一般來說，與航空航海領域相比，太空領域達成國際規(guī)則的難度要大很多，但從25年規(guī)則被接受的廣度以及持續(xù)了二十多年的事實來看，美國戰(zhàn)略與國際研究中心的一份報告認為其是“迄今為止太空領域最為成功的規(guī)則之一”［6］的判斷是比較中肯的。

3 新航天帶來的挑戰(zhàn)

1995 年提出25 年規(guī)則時，太空領域仍然處于自1957年以來的發(fā)射次數(shù)少，衛(wèi)星質(zhì)量大、造價高、數(shù)量少的模式。但進入21世紀后，以小衛(wèi)星（包括小、微、納、皮、飛衛(wèi)星）、大星座為標志的新航天（也有說第二個航天時代）逐漸興起，尤其是2013年以來入軌衛(wèi)星數(shù)量開始顯著上升。對于壽命只有幾年甚至幾個月的小衛(wèi)星，25年將是其工作壽命的數(shù)倍、數(shù)十倍。由此造成空間碎片數(shù)量和近距離會合次數(shù)急劇增加，“凱斯勒綜合癥”可能性大幅上升。多數(shù)觀點認為，25年規(guī)則已明顯不能適應形勢要求。美國航空航天公司（AEROSPACE）的分析表明，若繼續(xù)執(zhí)行當前的25年規(guī)則，那么到2100年，在LEO將形成超過10萬個棒球大小的物體，到2200年則是50萬個，而且這些數(shù)量的物體還僅僅是由21世紀20年代發(fā)射的衛(wèi)星星座產(chǎn)生的。當前的任務后處置要求已不足以防止地球軌道的“公地悲劇”［7］。所以，一直以來縮短25年時限的呼聲都很高。歐盟太空特使、歐洲對外行動署太空任務小組負責人卡里納·克拉埃博士就說：“25 年時限必須更新”“我認為LEO的離軌應盡可能地快，或者是在一個非常負責任的時限內(nèi)”［8］。不過，2019年版ODMSP仍然保留了25年規(guī)則，這令許多航天界人士感到愕然。在這次ODMSP修訂過程中，連“太空戰(zhàn)爭販子”——美國國防部都支持縮短25年時限，但牽頭修訂工作的NASA卻是最激烈的反對者之一。主要原因是NASA首席軌道碎片科學家J.-C.劉博士認為，他們的模擬研究表明，比25年更短的時限并不能實現(xiàn)軌道碎片總量增長的顯著下降，反而會增加運營商費用［1］。另外也有一份研究支持劉博士的觀點，該研究認為，任務后壽命為25 年、10 年或0 年，對200年后空間物體數(shù)量影響不大；但任務后處置50%成功率與80%以上成功率，對200年后空間物體數(shù)量的影響則存在極大差別［9］。不過，反對劉博士的人認為NASA的模型忽略了800 km以下產(chǎn)生的碎片，雖然這些碎片在數(shù)十年內(nèi)將再入大氣層，但這些碎片依然顯著增加了致命的、不可跟蹤的碰撞風險和避碰負擔［10］。

25年規(guī)則的遵守率很成問題。對于約600 km以上的空間物體，無法依靠大氣阻力自然滿足25年內(nèi)離軌的要求，往往必須消耗推進劑或是加裝各種主被動離軌裝置才能滿足要求，給運營商帶來成本上的壓力，使得25年規(guī)則的遵守情況一直不太好。在新航天時代，其后果會更加嚴重。對于一個由數(shù)千乃至數(shù)萬顆衛(wèi)星構(gòu)成的星座，即便剛好滿足90%的處置成功率，其10%的處置失敗數(shù)量也將是災難性的。據(jù)歐空局空間碎片辦公室的數(shù)據(jù)，當前，載荷的任務后處置遵守率約為60%，若排除自然遵守的（即軌道高度較低而在25 年內(nèi)自然大氣衰減的），任務后處置遵守率降至僅20%；火箭箭體的遵守率要好很多，約為80%［11］。所以，除了縮短年限，也有科學家認為，最簡單、最有效的阻止空間碎片增長的途徑是提高25年規(guī)則的遵守率［12］。

4 FCC率先提出5年規(guī)則

雖然美國制定的25年規(guī)則等標準規(guī)范有著廣泛的世界影響力，但實際上美國政府在空間碎片管理上并不太協(xié)調(diào)。目前，美國政府在空間碎片減緩領域大致存在兩條管理線。第一條由政府行政分支主導，標志性文件即白宮層面的ODMSP，用以約束國防部、NASA等部門的航天器；第二條由FCC主導，F(xiàn)CC不隸屬于政府行政分支，向國會而非白宮負責，這在很大程度上使FCC在制定空間碎片減緩規(guī)則時少了行政部門間的“掣肘”。

早在2004 年6 月FCC 就頒布了針對“軌道碎片減緩”的相關文件，正式進入空間碎片管理領域（事實上FCC是否具備空間碎片管理職權(quán)，即便在FCC內(nèi)部也存在爭議），并在實際的許可證發(fā)放過程中沿襲了NASA提出的25年規(guī)則。在規(guī)則制定方式上，F(xiàn)CC采取了“征詢—修訂—再征詢—再修訂”循環(huán)迭代的模式。2018年11月19日，F(xiàn)CC發(fā)布了針對“新太空時代的軌道碎片減緩”和“軌道碎片減緩”兩個主題的《擬定規(guī)則的通知與再審議指示》，對多項規(guī)則的修訂進行征詢，其中就包括是否需要縮短25年時限。2020年4月24日發(fā)布針對“新太空時代的軌道碎片減緩”主題的《報告與指示以及擬定規(guī)則的進一步通知》（實際上是由《報告與指示》和《擬定規(guī)則的進一步通知》合二為一）。該文件指出，2018年征詢后的大多數(shù)反饋意見支持將25年縮短，但在具體縮短至多少年、是否對所有類型航天器均適用同一標準上存在分歧，故該文件保留了25年規(guī)則，但繼續(xù)針對該問題從多個技術(shù)手段不同、嚴格程度不同的細分路徑上開展征詢，如：是否可以不用設時限的方法，而代之以對機動能力提出要求？是否采納5年時限，但允許申請者提出合理證據(jù)以延長時限？是否明確要求盡可能快地離軌，且不超過任務后5年［13］？在2022年9月針對“太空創(chuàng)新”和“新太空時代的軌道碎片減緩”主題的《第二份報告與指示》中，F(xiàn)CC進一步權(quán)衡了各航天企業(yè)、行業(yè)機構(gòu)等的反饋意見。其中，Lynk Global公司、商業(yè)小衛(wèi)星頻譜管理協(xié)會（CSSMA）、歐洲通信衛(wèi)星公司、開普勒通信公司等支持保留25年規(guī)則。SpaceX、Maxar、銥星、波音、商業(yè)航天飛行聯(lián)盟（CSF）、航空航天工業(yè)協(xié)會（AIA）等更多的機構(gòu)支持縮短至5 年。值得注意的是波音公司，其在FCC的意見征詢中一貫秉持維護企業(yè)自主、反對嚴格約束、否定FCC意見的立場，但此次也同意了5年規(guī)則。最終，《第二份報告與指示》決定采納嚴格的5年規(guī)則，但提供了兩年過渡期。

事實上，企業(yè)界對5 年規(guī)則已經(jīng)有了充分的考量。2019 年9 月，一些業(yè)務領域涵蓋了遙感、通信、發(fā)射等的老牌和新創(chuàng)航天企業(yè)，包括Maxar、國際通信衛(wèi)星公司、銥星、國際移動衛(wèi)星公司、SES、行星、一網(wǎng)、維珍軌道等公司，共同發(fā)起成立了太空安全聯(lián)盟（SSC），同時發(fā)布了題為《衛(wèi)星運行可持續(xù)性最佳做法》的一整套的40 項建議措施［14］，其中就包括“采用化學推進或電推進離軌的航天器運營商，應努力在任務結(jié)束后5年內(nèi)完成離軌工作”的建議［15］。但兩個月后出臺的新版ODMSP并未采納5年規(guī)則。兩年后FCC 采納5 年規(guī)則，在很大程度上也是這些航天企業(yè)自我覺醒的結(jié)果，這些企業(yè)在短期利益與長遠太空環(huán)境、長遠企業(yè)利益之間做出了取舍。這在一定意義上可以認為FCC 順應了企業(yè)界的建議和呼聲，做出了一個參與度較高、有著較強執(zhí)行基礎的決策。

FCC 頒布5 年規(guī)則，延續(xù)了其一貫的獨立于白宮而“自行其是”的做法。國會雖然支持空間碎片減緩，但擔心FCC 的行動會在美國空間碎片管理領域造成沖突［16］。在規(guī)則頒布前的9 月27日，眾議院科學、太空與技術(shù)委員會致信FCC，聲稱NASA 正在重新評估ODMSP，且提到了對FCC 空間碎片管理職權(quán)的質(zhì)疑，表達了對FCC 缺乏與其他部門協(xié)調(diào)的憂慮，呼吁FCC 推遲發(fā)布該文件。不過，F(xiàn)CC并未接受眾議院的意見。

5 5年規(guī)則的發(fā)展走向

美國政府內(nèi)部極有可能會統(tǒng)一于5 年規(guī)則。FCC 未接受國會的勸阻，在政府行政分支正在研究修訂ODMSP 之際發(fā)布《第二份報告與指示》，先入為主地確立5 年規(guī)則，很可能會讓后者陷入被動。不過，白宮科學技術(shù)政策辦公室太空政策主任助理埃津內(nèi)·烏佐-奧科羅的表態(tài)卻很淡定和大度，她表示，F(xiàn)CC 的指令與正在進行的對ODMSP 的審查并不沖突，“FCC 現(xiàn)在是，將來也仍然是軌道碎片機構(gòu)間工作小組的一部分”“這就是一前一后的工作，不是單獨的活動”。奧科羅還表示，進行這次審查是因為“25年太長了 ”［16］。她的表態(tài)預示著此次修訂后的ODMSP很大可能會采納5 年規(guī)則，從而與FCC 在這一關鍵的空間碎片管理標準上保持一致，避免政府內(nèi)部兩條管理線之間的沖突。

不過，5 年規(guī)則要想實現(xiàn)較好效果尚待時日。從積極的角度來說，當前全球多數(shù)大衛(wèi)星星座均為美國商業(yè)太空系統(tǒng)，它們都處在5 年規(guī)則的管轄范圍內(nèi)，有望保持較高的遵守率，獲得較好的減緩效果。從消極的角度來看，正如AEROSPACE 公司一份報告所指出，如果沒有經(jīng)濟方面或其他方面的激勵，將失效衛(wèi)星及時、可控地再入以遵守25年規(guī)則的比例將依然很低［12］，以此作參照，可以預見5 年規(guī)則在具體落實層面（尤其是在太空技術(shù)不夠發(fā)達、經(jīng)濟實力弱的航天國家）遭遇的挑戰(zhàn)會更大?？臻g碎片減緩和全球氣候問題一樣，是一個全球性問題，單靠一個或少數(shù)幾個航天國家而不是全部主要航天國家的積極參與，將很難在LEO實現(xiàn)較好的空間碎片減緩效果。而5 年規(guī)則被各國接受尚需一個過程，這期間還可能出現(xiàn)航天器登記的“方便旗”現(xiàn)象。即使各國接受了該規(guī)則，其實際規(guī)范效果也存在很大的不確定性。即便如此，F(xiàn)CC 仍然計劃再進一步——在采納5 年規(guī)則的同時，F(xiàn)CC 已經(jīng)表示還將繼續(xù)評估是否需要對大星座施行更加嚴格的1年規(guī)則。

6 5年規(guī)則的長遠影響

5 年規(guī)則將繼續(xù)在空間碎片減緩規(guī)則體系中發(fā)揮牽引作用。首先，長遠實效將是明顯的，將任務后留軌時間從25年縮短為5年意味著LEO區(qū)域大型空間碎片、潛在碎片源數(shù)量的顯著減少。其次，縮短任務后留軌時間后，一些相關問題的嚴重程度也將相應減輕，更易滿足相關標準，如聯(lián)合國外空委空間碎片減緩指南規(guī)定的“使由于所存儲能源導致的任務后解體的可能性降至最低”［17］。再次，5年規(guī)則是定量化的、可核查的標準，LEO 區(qū)域的航天器或軌道級大多處于相關國家/地區(qū)空間態(tài)勢感知系統(tǒng)監(jiān)視之下，是否遵守了5年規(guī)則是可以核查的。而對于有些規(guī)則如NASA規(guī)定的“故意解體產(chǎn)生的1 mm 以上碎片24 h碰撞概率不超過10-6”［18］，由于1 mm碎片遠超出當前各國/地區(qū)空間態(tài)勢感知系統(tǒng)能力水平，其落實程度不易得到確證。

5 年規(guī)則將被美國用來引領和塑造空間碎片減緩國際規(guī)則。事實上，利用美國龐大的市場、強大的技術(shù)實力和雄厚的規(guī)則制定能力，來引領、塑造、主導國際空間碎片減緩標準的制定，也是FCC提出5年規(guī)則的目的之一。FCC委員內(nèi)森·西明頓就表示，制定此規(guī)則是一次將其打造為事實上的國際標準的機會。參考NASA《限制軌道碎片指南及評估程序》逐步擴張影響力的路徑，可以預測5年規(guī)則在進入新一版ODMSP后，有可能進入新一版的IADC空間碎片減緩指南，再進一步進入聯(lián)合國外空委空間碎片減緩指南。這一路徑也比較符合王國語［19］所總結(jié)的美國的“技術(shù)—政策—國內(nèi)規(guī)則—國際軟法—國際法”外空策略。不過，俄烏沖突爆發(fā)后俄羅斯與美西方在太空領域的合作也受到影響，5 年規(guī)則能否進入或很快進入新一版IADC空間碎片減緩指南可能存在較大的不確定性，進入聯(lián)合國外空委空間碎片減緩指南的難度可能也很大。因此，美國采用其他路徑的可能性也很大，如以新一版ODMSP為藍本，聯(lián)合盟友制定本集團內(nèi)的空間碎片減緩規(guī)則體系，與盟友達成統(tǒng)一立場，增加在外空委層面開展規(guī)則制定博弈的砝碼。此外，將5年規(guī)則等引入ISO標準體系也是一種可能的路徑。

5 年規(guī)則將帶動空間碎片移除技術(shù)、政策、產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。與25 年規(guī)則相比，在5 年規(guī)則約束下，LEO航天器的離軌要求更為迫切。當不能在5年內(nèi)離軌時，主動碎片移除將是一個合乎邏輯的選項。當前，以Astroscale公司為代表的企業(yè)和以CONFERS為代表的行業(yè)協(xié)會正在持續(xù)積累相關的基礎技術(shù)和業(yè)務規(guī)范，但與技術(shù)的快速進步相比，相關規(guī)則、政策的發(fā)展十分緩慢。在法律層面，尚缺乏對主動碎片移除的可靠的法理支持；相關國際法尚存在許多模糊處，如缺乏公認的空間碎片定義；在空間碎片是否屬于“空間物體”上還存在爭議；在空間碎片的管轄與控制權(quán)上還存在觀點紛爭等。當然，也有觀點認為只要當事雙方簽訂合同，或國家之間簽訂諒解備忘錄或雙邊協(xié)定，即可實施主動碎片移除［20］。另一樂觀的看法也認為，“宏觀法律缺乏確切的解釋，因此合同中的微觀法律工具將發(fā)揮日益重要的作用……快速發(fā)展的商業(yè)化航天工業(yè)決不允許法律空白阻礙其各項活動”［21］。若未來向這一樂觀方向發(fā)展，5年規(guī)則將成為廓清當前政策法律模糊性、開辟新的空間碎片主動移除規(guī)則的助推劑。