小衛星蓬勃發展為當前航天管理體系帶來挑戰

李云 陳建光 王聰 （中國航天系統科學與工程研究院）

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小衛星蓬勃發展為當前航天管理體系帶來挑戰

李云 陳建光 王聰 （中國航天系統科學與工程研究院）

小衛星在國際上通常是指質量低于500kg的衛星。經過長期的技術突破與發展積累，國外小衛星近期在功能、成本、研制部署效率及應用廣度與深度等方面開始呈現質的飛躍。這一方面為軍事航天裝備變革、小微航天企業創立發展及航天起步國家快速入門帶來了良好機遇；而另一方面，大規模的小衛星發射入軌又可能對包括法規、政策等在內的現行航天管理體系帶來一定挑戰，需要我們及早關注、積極應對。

1　國外小衛星蓬勃發展，其地位和作用將發生重大轉變

進入21世紀，隨著微電子、微機電和微光機電系統、新材料、先進制造、納米技術等群體性高新技術的發展和突破，在基于一體化結構、即插即用、模塊化等創新設計理念的牽引下，國外小衛星技術突飛猛進，芯片衛星、手機衛星、立方體衛星、母子衛星、分離模塊航天器等概念層出不窮。小衛星發射數量持續增長，尤其在近兩年呈爆炸性增長。2012、2013、2014和2015年全球分別發射小衛星49顆、138顆、162顆和149顆，分別占當年發射衛星總數的35%、64%、62%和58%。與20世紀相比，當前小衛星在功能密度、設計壽命、自主生存能力上均大幅提升，除了在技術驗證、科學實驗以及工程教育等傳統領域進一步發揮作用之外，還開始在對地觀測與通信領域實現業務運行。

美國作戰響應空間-1衛星在軌示意圖

小衛星盡管單星能力尚不能與大衛星比肩，但成本優勢明顯、發射部署快，通過多星組網可實現不同于大衛星的獨特應用。美軍在推動天基信息系統從戰略應用向戰術應用擴展的探索中，一直將小衛星作為有效解決途徑并取得突破。美軍2011年發射的作戰響應空間-1（ORS-1）衛星（質量468kg）和2012年提出的“提高軍事作戰效能的空間系統”（SeeMe）衛星（質量45kg）計劃，均直接面向戰場基層人員提供戰場態勢感知能力，且前者已投入業務運行。

小衛星的涌現，降低了衛星技術和市場準入門檻。除了波音、洛馬等傳統企業和日本千葉理工大學等高等院校，中小企業甚至中學亦加入小衛星研制發射以及運營的大軍，充分調動了社會力量在航天技術與應用方面的創新活力。2013年，美國發射了全球首顆由高中生研制的衛星。此外，一些航天起步國家亦依靠小衛星敲開了航天的大門，例如，2013年，秘魯和奧地利借助納衛星實現了各自衛星發射零的突破。

研制運行小衛星的商業遙感公司或通信公司通過挖掘市場新機遇，將帶動相關產業發展變革。天空盒子成像公司通過24顆100千克級衛星組網，將提供分辨率1米級圖像與視頻，并具備8h全球數據更新能力，并融合互聯網思維創新性地提供在線訪問能力和云服務平臺，允許第三方開發個人定制應用工具。這將促進衛星遙感服務從面向團體用戶進一步朝定制化服務和個性化服務轉變。

小衛星的發展成熟，還將推動未來軍事航天裝備的體系變革。2013年，美軍頒布了《彈性與分散空間體系》白皮書，提出將傳統大型衛星系統的功能分解到組網的多顆小衛星中，在確保系統功能和性能的前提下實現去中心化、分散風險，使潛在對手無法通過攻擊節點衛星而使整個體系癱瘓；同時利用小衛星的快速研制、發射和補網能力，提高整個空間系統彈性。

小衛星技術與應用發展勢頭持續強勁，將推動其在整個衛星體系中的地位和作用發生轉變。小衛星在此前很長時間內一直充當大中型衛星的“配角”或“補充”，其無論在性能還是應用潛力上均與大中型衛星相距甚遠，基本以實施教育工程與技術驗證為主。而現在，小衛星已成為衛星發展的一個主流方向，其未來非常可能與大中型衛星“平分秋色”。

全球首顆由高中生研制的衛星“托馬斯·杰斐遜立方體衛星”

2　小衛星相關活動應遵循現行相關航天管理規則

一般情況下，小衛星無論多大尺寸、多大質量或執行哪類任務，與大衛星一樣，都同屬空間物體的范疇。因此，小衛星的發射和運營等航天活動，均應遵循現行國際或國家航天管理規則，包括國際條約、國家法律，相關的規章、準則、原則和條例等。現行航天管理規則總體情況如下。

國際航天法確立了全球探索與利用外層空間的基本原則和制度

國際航天法五大條約為：《外層空間條約》（1967年）、《營救協定》（1968年）、《責任公約》（1972年）、《登記公約》（1976年）和《月球協定》（1979年）。五大條約與《各國探索和利用外層空間活動的法律原則宣言》（1963年）、《各國利用人造地球衛星進行國際直接電視廣播所應遵循的原則》（1982年）、《關于從外層空間遙感地球的原則》（1986年）等一系列聯合國大會決議共同構成了國際航天法的主體。這些法規明確了外層空間的法律地位，確立了探索和利用外層空間的基本原則和制度，對外層空間和平利用、國家應擔負的國際責任以及外層空間物體登記等進行了規定。需要指出的是，國際航天法中的決議、決定、宣言、建議或標準等屬于軟法范疇，其不具備法律約束力，但又具備一定法律效果。

越來越多的國家注重頒布或完善航天法

目前，國際上已有十幾個國家頒布了國家航天法，其中包括美國、俄羅斯、英國、法國、日本等傳統航天大國。近年來，隨著小衛星等航天技術的普及與推廣，航天準入門檻降低，許多國家通過發射小衛星開始躋身航天國家行列，這些新興航天國家也陸續制定了本國的航天法規，如，奧地利、比利時和荷蘭等。

許可證授權是管理航天活動最普遍最重要的工具

根據國際法，《外層空間條約》締約國須依照“授權和持續監督”規定，管理政府與非政府的外層空間活動，履行相關國際職責。其中，管理航天活動最普遍、最重要的工具，是來自指定政府機構的許可證授權，這為國家和申請人之間建立起法律聯系。美國、俄羅斯、瑞典、英國、法國、印度、比利時、荷蘭、澳大利亞等國，均已出臺相關許可法規，對航天發射、衛星運行等航天活動進行約束規范。其中，俄羅斯《關于空間活動許可證發放條例》規定，不僅要對衛星發射和運營進行許可審批，還要對火箭和衛星系統的研制與存儲活動進行許可審批。

3　小衛星蓬勃發展對現行航天法規帶來新的挑戰

進入外層空間的小衛星數量急劇增加，可能會對衛星許可證、太空物體登記、頻譜利用、空間碎片等方面的工作帶來一定挑戰。如果管理不到位，可能會影響其他航天任務的安全和航天活動的可持續發展。

小衛星活動規范需明確納入航天法規

目前許多國家的航天法規存在空白，難以對小衛星或一些執行特殊航天活動的大衛星起到約束作用。

加拿大2013年3月發射的“近地物體監視衛星”（NEOSSat）質量約65kg，軌道高度800km，是用于探測跟蹤行星和衛星的空間望遠鏡。但加拿大現行的《加拿大遙感航天系統法案》對遙感衛星系統的許可證規定中，沒有一條適用于“近地物體監視衛星”。因此，該衛星雖已發射，卻并未獲得加拿大外事與國際貿易部（DFAIT）的許可審批。即便如此，依照國際法，加拿大作為發射國，依然必須為“近地物體監視衛星”擔負相關國際責任和義務。

加拿大麥克唐納-德特威勒聯合公司（MDA）正在研制用于開展“在軌燃料加注和在軌衛星服務”活動的小衛星，而加拿大現行航天法規缺乏對這類活動的規范，相應的衛星也很難在現行規范框架下獲得航天許可證。

事實上，許多國家（包括傳統航天國家在內）都缺乏有效有序管理“小衛星發射和利用”等新興航天活動的法律法規。

小衛星許可審批制度需適度放松

大多數國家的衛星發射或運營需要通過相關機構的許可審批。以美國為例，其商務部所屬的國家海洋與大氣管理局（NOAA）負責頒發遙感衛星系統許可證。美國所有計劃發射大小遙感衛星的個人、大學和企業均需向國家海洋與大氣管理局提交許可申請，并遵從眾多繁雜的要求。國家海洋與大氣管理局在審批過程中，會綜合考慮國際義務、國家安全、衛星運行控制維護、數據采集與分發、壽命末期衛星處理等眾多問題。但對于小衛星，國家海洋與大氣管理局卻很難要求其符合現有法規，尤其是“一些立方體衛星在設計上很難滿足標準許可證條件，比如，當國家安全需要時，限制衛星成像操作”。

針對這樣的問題，國家海洋與大氣管理局認為除了制定并執行合理的準則、章程，還應修改目前的遙感條例，使其有權決定“執行地球成像任務的立方體衛星”是否需要許可證。未來，美國小衛星許可證申請制度有可能會放松。不過，當小衛星執行“大”任務時，管理起來仍應慎重，管理的關鍵不是衛星的“尺寸”或“質量”，而是“能力”。

小衛星需加強履行太空物體登記規則

盡管太空物體登記是強制的，但許多國家近年來已經逐漸放松履行太空物體登記職責。1975年，國際太空物體登記率達到100%；到2004年下降到69.5%，并且仍在不斷下降。國際登記沒有具體的時間限制，如果衛星由外國運載火箭發射或衛星在軌時間較短，一些國家很容易延遲或干脆不將所需信息發送至聯合國。

未來，將會有越來越多在軌時間很短的皮衛星或納衛星入軌。屆時，發射國如果不向聯合國登記這些衛星，就可能會給小衛星的辨識帶來困難。一旦遇到“衛星在外層空間發生事故”或“再入時未被毀盡而撞擊地球”等事件，更多麻煩將接踵而至。

小衛星頻譜資源分配申報規則需合理改進

為避免有害干擾，國際社會和各國均對頻譜資源進行管理。國際上，針對大衛星、小衛星以及微衛星的頻譜資源分配工作，主要由國際電信聯盟（ITU）來進行規范管理。大多數小衛星的頻譜均屬于國際電信聯盟無線電規則的“業余衛星服務”頻段。而這些頻段在技術和管理方面，均有一定的限制。隨著小衛星的增多，“業余衛星服務”頻段已變得越來越擁擠。有鑒于此，國際電信聯盟在2012年無線電通信大會上通過決議，要求考慮一個有益于推動納衛星和皮衛星部署和運行的“空間網絡申報程序”。

在很多情況下，小衛星還應當獲得國家頻譜許可證。在美國，聯邦通信委員會（FCC）根據《通信法案》和《聯邦衛星通信規則》對所有衛星進行頻率許可管理。對小衛星來講，這將是一個冗長且耗時的無線電頻譜許可申請程序，若需要通過國際電信聯盟進行國際協調，則耗時更長。2013年3月15日，美國聯邦通信委員會發布了《小衛星許可證獲取指南》，方便參與者們為其小衛星（包括皮衛星、納衛星和立方體衛星等）辦理頻譜利用許可證申請等相關事宜。

小衛星會給空間碎片消除準則實施帶來困難

低地球軌道上的小衛星普遍壽命短，大量這類衛星在完成任務后失效，直接變成空間碎片。空間碎片增加導致太空物體碰撞的危險增加，并可能再入地球，對地面上的人、財產和環境形成威脅。

關于空間碎片減緩問題，一些國際組織發布過一些標準和準則：歐洲航天局于2002年發布了《歐洲空間碎片安全與消除標準》；機構間空間碎片協調委員會（IADC）于2002年發布了《空間碎片減緩指南》；聯合國外層空間和平利用委員會（COPUOS）以機構間空間碎片協調委員會的《空間碎片減緩指南》為基礎，于2007年亦發布了一份《空間碎片減緩指南》。需要注意的是，這些指南主要通過國家機制實施，不具備與國際法類似的法律約束力。

小衛星要符合這類指南，不僅在技術上要滿足一定的要求，而且需要有關國家出臺或完善相應的管理機制。

4　結束語

小衛星繁榮發展對現行航天管理體系形成的挑戰，是全球所有小衛星發展國家可能面臨的共同問題，國際上一些機構或組織已經開始著手考慮應對方案。鑒于我國越來越多的高等院校、民營企業或其他社會團體開始參與小衛星技術與應用活動，且我國尚未出臺航天法，如何制定或完善國內現行航天相關政策規章，引導規范小衛星快速健康發展，確保國家安全和外交利益，恰當履行國際責任和義務應納入我國當前航天管理體系建設工作范疇，并慎重予以解決。

祁首冰/本文編輯

A New Challenge to Space Management Systems Brought by Small Satellites