姚文多 馮書興 陳凌云(航天工程大學)
近幾十年來,人類不斷加大對太空的探索利用,雖然助力了人類文明的進步,但卻導致太空垃圾密布,使得太空環境變得日益惡劣。為改變現狀,很多國家和組織都呼吁建立國際空間交通管理體系,共同治理空間交通,確保太空的可持續發展。美國為了保持控制太空的絕對優勢,在2018 年發布了《航天政策3 號令》(SPD-3)—《國家空間交通管理政策》[1],著手構建本國的空間交通管理體系,并將主導建立國際空間交通管理體系作為目標之一。按照“美國至上”的理念建立的空間交通管理體系,必然會影響其他國家對太空的和平利用。對此,我國應預判未來太空利用發展趨勢,以構建空間命運共同體為指引,設計我國空間交通管理體系發展路線圖,及早創建具有我國特色的空間交通管理體系,在未來的太空競爭中占據優勢。
空間交通管理自身帶有國際屬性,只有將全球空間交通元素有機融合、科學管理,才能確保人類對太空的和平利用,有利于太空環境的可持續發展。但由于政治、軍事等因素的影響,實現國際空間交通管理之路崎嶇蜿蜒,難以在短時間內達成共識。自2009 年美俄衛星相撞事件發生后[2],為保護本國空間資產,爭奪太空資源、搶占未來太空優勢,很多國家在空間交通管理領域進行了大量投入,取得了先機。
國際層面
與空間交通管理相關的政策法規基本都涵蓋在聯合國五大空間國際公約及聯合國有關宣言、原則決議等國際文件中,這些法律文件雖然沒有規定真正意義上的空間交通管理制度,并且隨著國際形勢的變化及科技的發展,部分條款已不適應未來太空可持續發展的要求,但它們共同致力于太空活動的治理,為建立空間交通管理法律政策奠定了基礎。聯合國和平利用外層空間委員會(COPUOS)、國際電信聯盟(ITU)、機構間空間碎片協調委員會(IADC)等機構不斷致力于促進空間交通管理秩序,通過各類會議、文件傳達著國際意愿。此外,國際宇航科學院(IAA)、歐洲太空政策研究所(ESPL)等非政府性的國際學術組織對空間交通管理進行了跟蹤研究,特別是國際宇航科學院提出的空間交通管理概念及不斷發布更新的《空間交通管理—走向實施的路線圖》報告,對全球空間交通管理發展產生了重大影響,獲得了廣泛認可。
美國
美國在太空競爭中占據霸主地位,擁有絕對數量及絕對質量的空間資產,美國施行全球霸權也嚴重依賴這些空間資產。因此,美國非常重視空間交通管理的發展,從20 世紀60 年代開始,美國在空間交通管理方面的建設一直走在世界的前列,同樣也影響著國際空間交通管理的發展方向。2018 年發布的《國家空間交通管理政策》全方位描繪了美國空間交通管理的發展藍圖,標志著美國開始全面推進國家空間交通管理體系的建設,未來將會以其國家空間交通管理體系為基礎,構建國際空間交通管理體系,推進太空霸權,爭奪更多利益。
歐洲
歐洲對空間交通管理的研究起步較早,通過國家、組織及機構等各層級進行著全方位的建設,無論是從理論研究、硬件設施、科學技術還是法規制度,都形成了一定的規模。并且,歐洲各國普遍認為要通過國際合作來確保未來空間交通安全,為共同應對太空及國際形勢的迅速變化,歐洲各國就數據資源共享、技術轉讓和其他合作項目達成了一些雙邊和多邊協議。同時也想通過努力提升自身的綜合實力,爭取更多話語權。但由于美國一再橫加干涉,導致歐洲空間交通管理體系發展受到一定的限制。
其他國家
除美國外,其他國家并未提出正式的國家空間交通管理政策,但是絕大多數航天國家都對空間交通管理進行了相關研究和建設,重點突出在以下幾個方面:
一是空間態勢感知及數據交換。通過建立本地空間態勢感知功能或空間態勢感知數據交換來建立和運行空間交通監控功能,以便獲得更準確及時的信息。在美國繼續保持全球最強大的空間態勢感知能力的同時,俄羅斯、日本和印度等其他國家也在制定空間態勢感知計劃。
二是制定、實施和驗證與空間交通管理相關的法律政策。例如,在國際級別,積極參與減少空間碎片、促進太空長期可持續性等國際準則的制定;在國家級別,制定特定的法規框架或專門的國家空間立法,以確保安全和負責任的太空行為。
三是加強空間交通協調領域的努力,特別是建立在雙邊和多邊信息共享基礎上的透明度措施。
當前,航天建設對于我國來說已成為維護國家安全的穩固基石,提升經濟社會發展的重要助手,推動科學技術發展的有力引擎,服務國家政治外交大局的有效途徑[3]。為減少我國航天建設方面的短板,規范我國空間交通管理秩序,做好與未來國際空間交通管理體系有機結合的準備,應設計符合我國國情的空間交通管理體系發展路線圖,積極構建具有我國特色的空間交通管理體系。
發展需求
(1)增強航天實力,保護空間資產的需求
通過加強空間交通管理相關理論、政策、設施、技術等方面的建設,能夠規范各類航天行為,處置突發航天事件,有效保護我國空間資產的安全,滿足我國空間交通安全的需求,有效牽引我國航天實力的整體提升。
(2) 參與國際空間交通管理建設,提升國際話語權的需求
擁有成熟空間交通管理建設成果,將會為我國在未來國際空間交通管理體系建設中獲得更多話語權,為維護我國太空利益提供保障。
(3)加強國際合作,構建空間命運共同體的需求
通過國際間溝通交流,可以有效提升我國的太空信息資源儲備,打破部分國家對太空信息的壟斷。同時,有效的空間交通管理將為建設空間命運共同體保駕護航。
指導思想
為滿足我國空間交通管理需求,以國家現有航天力量為基礎,突出主要發展方向,注重關鍵技術研發布局,建設完善應用示范工程,提升戰略支撐和保障,構建具有我國特色的空間交通管理體系,為維護空間交通交出中國范本。
發展目標
(1)2020-2025 年
完成體制機制改革,理順工作流程,制定出臺空間交通管理相關法律政策,基本完成主體功能完備的基礎設施建設,初步建成具備科技研發、設備升級和信息綜合保障的空間交通管理體系,空間態勢感知信息自主保障率達到80%,達到我國空間交通管理主要業務需要水平。
(2)2025-2030 年
完成軍民結合產業布局,使商業航天迅速發展,完成專業人才培養體系建設,形成閉合回路,深入科研攻關,促進體系科技升級,基本完成天地組網建設,空間態勢感知信息自主保障率達到85%。
(3)2030-2035 年
建設完成具有高科技含量及自主產權的天基、地基空間態勢感知系統,構建天地一體化空間交通信息網絡,組建多國多地區的信息共享平臺,空間態勢感知信息自主保障率達到100%,為全球提供全面空間交通信息,掌握多項成熟的空間碎片移除技術,有序開展移除行動,空間交通管理體系發展達到國際先進水平,空間命運共同體建設基本完成。
主要方向
(1)體制機制改革
一是建立協調決策機構。在航天系統部門成立空間交通管理協調、決策機構,實現集中統一領導,科學規劃。二是完善監管機制。通過立法方式明確各級職責、權利和義務,采取合理手段定期考評,確保相關要素得到有效監管。三是構建完善溝通機制。規范拓展不同單位之間的協調聯絡方式,提升合作質效,加大信息共享力度,促進技術互補,減少資源浪費。
(2)基礎研究及人才培養
一是加強空間交通管理發展動態的研究,系統梳理空間交通管理歷史脈絡、基本情況、發展態勢和存在的問題,建立空間交通管理研究基線。二是加強空間交通管理基礎理論的研究,開展體系構建、機制運行、主要特征和發展演變的研究。三是聯合軍隊、科研院所、企業,協同培養一批具有太空專業素養及熟悉國際空間交通管理形勢、空間法和空間發展戰略的專業人才,為體系建設積蓄力量。
(3)法律政策體系建設
一是突出空間交通法律政策的地位作用。加快推進航天立法[4],將空間交通管理作為重要環節突出出來。二是合理構建空間交通管理法律政策體系。區分不同層次,例如公約、規則和標準等制定相適應的法律政策,突出發射許可、物體登記、信息數據共享等政策制度,讓體系建設有尺可量,編纂過程需保證有航天政策、管理、技術和法律等領域的專家參與,保證法律政策科學性。
(4)軍民結合發展
一是激發商業力量參與熱情。通過政策引導,鼓勵商業力量進入航天領域[5],特別是空間交通管理相關產業,提升體系的發展速度和質量,帶動高新技術產業發展。二是構建資源共享平臺。提升資源整體使用效益,加強信息共享、設施調用等機制,統籌軍民重大基礎設施使用,編纂軍民重大試驗設施共享目錄,提升空間信息獲取能力,增強國際競爭力。

我國空間交通管理體系發展路線圖構想
(5)空間安全監管
一是加強航天資產監督管理。嚴格監督行為體是否按照法律政策實行登記報告等制度,認真組織對重大空間交通管理基礎設施的監督檢查[6]。二是強化航天活動監督管理。對航天活動的各類要素,從準入資質、科研制造、許可認證、在軌運行、空間應用、回收處理等方面進行全方位監管。三是重視航天環境監測。強化提升對航天環境的監測能力,積極發現并及時應對空間自然環境和敵對勢力對我國空間資產的影響。
(6)國際交流合作
一是積極參與國際空間法律建設,增強話語權。積極參與相關國際組織的法律建設會議,提出具有建設性的意見建議,積累立法經驗,增強國際影響力。二是搭建交流平臺,推進全球布局。深化國際間航天合作機制,主動搭建信息交流平臺,推進信息數據共享,積極參與空間碎片清除的交流合作,幫助更多國家提升空間交通管理能力。三是構建空間命運共同體[7],提升國際影響力。堅持太空可持續發展理念,加強國際合作交流,爭取得到更多國家和組織的支持,努力為構建空間命運共同體提供良好國際環境。
關鍵技術研發布局
(1)可靠性技術
一是提升可靠性度量水平。研究創新衡量可靠性指標和參數的技術方法,嚴格把控航天器可靠性要求,確保航天器在全壽命周期的可靠性[8]。二是增強航天器可靠性。通過高超工程技術,提升航天器可靠性,達到防碰撞、抗干擾、機動性強、智能維護等目的。三是保持航天器可靠性。在航天器全壽命周期內,全程監督管理,確保航天器的可靠性水平始終滿足任務要求。
(2)空間操作技術
一是在軌維護與服務技術。具備故障維修能力,能夠檢測和維護航天器,具備軌道救援能力,確保航天器不受侵害,具備在軌裝配與加工能力,增強航天器使用功能。二是空間碎片清除技術。創新發展空間碎片清除技術,構建基于微小衛星的空間碎片清除系統,采用空間技術試驗驗證目標探測識別和交會對接技術,提升清除能力。
(3)高新技術
一是大數據技術。加速新一代信息技術在空間交通管理方面的應用,提升數據實時接入、在線處理、數據融合和輔助決策等能力。二是人工智能技術。將人工智能技術應用于空間交通管理系統中,使系統能夠智能分析空間態勢感知數據,預測太空環境變化、空間碎片運行軌跡、空間資產碰撞預警及設計規避方案等。三是數據通信技術。利用新一代移動通信技術作為空間交通管理體系的通信基礎支撐技術,發揮其傳輸速度快、延時低、帶寬大、可靠性強的特點,構建“互聯網+空間交通管理”新運作模式。
應用示范工程
(1)調整空間態勢感知體系結構應用示范工程
整合空間態勢感知優勢力量,優化空間態勢感知體系,鼓勵開發和充分利用商業空間態勢感知力量,形成整體合力,改變空間態勢感知系統分散、獲取信息資源途徑單一的現狀。
(2)提升空間態勢感知信息獲取能力應用示范工程
大力開發光學成像、導航衛星、通信衛星等關鍵技術,搭建微小衛星平臺,實現衛星組網,構建強大的天基空間態勢感知系統;研究更新光電望遠鏡、雷達、無線電等傳統地基空間態勢感知系統,全面增強空間目標監測識別能力;加強應用系統的升級改造,提升信息獲取能力。
(3)天地一體化系統及組網技術應用示范工程
構建安全可靠、運行穩定、開放自主的天地一體化空間交通管理系統。強化空間態勢感知系統組網建設,加強多元信息融合技術的研究攻關,提升全維度空間態勢感知能力,努力達成全天候監測、無觀測盲區的目標。
(4)“一帶一路”空間信息走廊應用示范工程
加速建設“一帶一路”空間信息走廊[9],增強戰略信任,為國家政治外交大局服務。搭建與“一帶一路”沿線國家的空間交通管理交流合作平臺,開展技術合作,加強需求對接,共享空間態勢信息,完善空間基礎設施,逐步推進全球發展布局。
戰略支撐和保障
(1)依托法律政策保障,完善組織建設機制
加快航天立法,推進空間交通管理專項法律政策制定。充分利用體制機制改革時機,合理優化機構設置、調整資源配置、改善協調機制,達到科學決策和規范管理的要求。
(2)改進人才培養機制,加大科研投入力度
構建科學合理的人才引進及培養機制,優化教育方式,整合優勢教育資源,加強聯合培養,強化團隊建設。在重點發展領域加大科研投入力度,將智能化、數字化、云計算等最新科技成果應用于空間交通管理系統,不斷探索空間交通管理前沿陣地。
(3)強化國際合作交流,推進全球發展布局
積極參與國際法律會議,主動發聲,提升國際影響力,維護我國發展權益。借助“一帶一路”等平臺,加強國際間溝通交流,深化合作機制,幫助更多發展中國家建設航天基礎設施,提供培訓和開展技術合作,推進全球發展布局。
隨著我國體制機制深化改革的逐步推進,以強化空間交通信息收集處理能力為基礎,以國家航天產業快速發展為契機,以高新技術融合為推動力,打造面向2035 年的空間交通管理體系,將會成為我國由“航天大國”向“航天強國”的有力推手,為實現空間命運共同體提供不竭動力。