衛星互聯網技術：亟需加強國際治理

譚笑間

2020年11月25日，美國太空探索技術公司（SpaceX）進行了第16次“星鏈”衛星發射，其衛星互聯網計劃的衛星總數達到了901顆，一躍成為目前擁有在軌衛星數量最多的機構。這引發了人們對衛星互聯網技術，以及由這一技術發展引發的網絡空間和外層空間國際治理等問題的廣泛關注。

何為衛星互聯網

衛星互聯網是一種近年來取得飛速發展的網絡連接技術，主要通過衛星和空間通信技術實現網絡通信。它通過發射數百至數萬顆衛星組網飛行，形成一個包圍地球的球狀“衛星網”。每顆衛星都可以直接向地面發送網絡信號，也可以在衛星與衛星之間、衛星與地面站之間建立網絡連接。這些衛星相對地球并不是靜止的，而是處于不斷運動之中，因此需要多個衛星協力實現網絡信號的不間斷覆蓋。

目前，全球互聯網99%仍依靠海底光纜、陸地光纖和移動基站組成的陸海網絡，但衛星互聯網未來發展和應用前景更加廣闊。根據摩根士丹利集團報告分析，到2040年以衛星互聯網為代表的太空經濟總量保守估計將從2017年的3000億美元增長至1.1萬億美元，涵蓋衛星發射、太空旅游、小行星采礦、太空設備制造等十大行業。而衛星互聯網作為連接一切太空系統與地面設施之間的關鍵基礎設施，將對太空經濟起到核心驅動作用。

衛星互聯網將有助于降低偏遠地區和發展中國家的數字連接成本。目前，全球仍有30億左右人口尚未接入互聯網，約占全球總人口的一半。而以覆蓋面積計算，地球上仍有75%以上的面積未覆蓋互聯網。以目前的互聯網發展模式，越是互聯網還沒有覆蓋到的地區，其接入互聯網的成本就會越高，而社會經濟的數字化又使得這些地區的支付能力隨著遠離城市等發達地區而直線下降。衛星互聯網則不然，無論身處地球何處，只要能看到天空，就可以接入互聯網。這使得衛星互聯網有望成為彌合數字鴻溝、引領全人類進入數字時代的關鍵。

長遠來看，隨著自動駕駛、無人機等技術的興起，以及人類從信息社會向智能社會的過渡，衛星互聯網“無所不在”的優勢將隨著時間推移而愈發凸顯。當前，制約新基建發展的主要瓶頸在于如何實現海量設備的供電和網絡連接。如移動互聯網覆蓋主要局限于地表，難以實現城市上空的覆蓋問題，由此就制約了無人機運輸等新興產業的發展。若能夠采用衛星互聯網以及無線供電技術，就能夠使其獲得全球不間斷的電力與信息傳輸，徹底解放新領域，釋放數字經濟發展新動能。

衛星互聯網近年來的飛速發展得益于相關領域的技術進步。量產小衛星技術，主要指質量小于100千克的衛星。研發小衛星的一個原因在于其可采用模塊化結構，便于在工廠大規模生產，降低衛星制造、調試和報廢的成本。目前使用最先進技術制造一顆衛星的速度已經從過去的幾個月一顆變為一個月制造幾十顆甚至上百顆。火箭發射技術，主要包括一箭多星和可回收火箭技術。目前衛星發射中總成本的90%以上是火箭發射的費用，因此盡可能地采用一箭多星技術、可回收火箭技術將大大降低太空發射的成本。通信技術，主要包括微型天線技術和星間鏈路技術。由于衛星距地面數百公里之遙，普通移動電話無法將信號直接發送至衛星，需要專用的天線才能維持與地面之間的信號連接。目前，這種天線已經小至與一本書大小相當。而星間鏈路則是指利用無線電和激光等手段實現衛星與衛星之間的信號連接，無需借助地面站。這使得衛星互聯網徹底擺脫主權國家領土范圍的制約，通過太空實現互聯網跨洲跨洋連通。

主要大國競相發展

衛星互聯網技術的快速發展和廣闊應用前景，引發了世界主要力量的密切關注，各國爭相加大投入，力圖占領技術制高點。

美國是太空能力最強的國家，也是最早啟動衛星互聯網技術研發與應用的國家。早在1990年，摩托羅拉公司就推出“銥星”計劃，成為衛星互聯網的鼻祖。在過去10年間，已有133億美元涌入太空經濟領域的初創企業，僅2015年就有超過50家風險投資公司投資衛星互聯網相關領域。當前，美國在衛星互聯網領域的翹楚非“星鏈”莫屬。該計劃由太空探索技術公司總裁馬斯克于2015年提出，計劃發射多達1.2萬顆衛星，以實現全球互聯網覆蓋，預計將于2027年完成部署。從目前的測試結果看，下載速度最高已超過每秒100兆比特，達到甚至超過4G網絡的速度，而此前各方擔心的網絡延遲也被降低至20至90毫秒左右，在跨洋傳輸時甚至比海底光纜速度更快。2020年9月3日起，星鏈已開始采用第二代衛星，其最大技術升級在于擁有星間鏈路，即通過毫米波、激光通信等手段使衛星在太空中相互直連，無須通過地面站進行中繼轉發。9月4日，太空探索技術公司第一次向公眾開放了“星鏈”的測試，用戶繳納499美元的設備費和每月99美元的月費，即可在地表任何地方享受一百兆帶寬的國際互聯網接入，不受任何國家政府和通信運營商約束。與此同時，美國亞馬遜公司的“柯伊伯”計劃也在2020年7月30日通過了美聯邦通信管理局的審批，其計劃發射3236顆衛星組成的網絡，擬于2021年開始商用，2029年部署完成。

英國、印度等國也非常關注衛星互聯網技術。例如，當前除“星鏈”外在軌衛星總數排名第二的就是“一網”計劃，由英國、法國、印度、俄羅斯等聯合運營。2014年，英國人格里格·維勒創建了“一網”公司，并于2015年1月公開宣布了包括發射650顆衛星在內的衛星互聯網建設計劃，其計劃于2022年初開始運營，2027年完全建成。建設初期，“一網”的股東曾一度為日本軟銀集團。2020年7月，軟銀宣布出售其名下全部“一網”公司的股份，買方為英國政府和印度巴帝電信。媒體采訪中，英國政府官員表示這是將英國打造成“航天領域世界領導者”的“戰略性地緣政治機會”，而印度方面則認為這次投資有利于本國抓住參與衛星互聯網技術發展的機會。

傳統太空強國俄羅斯也有自己的衛星互聯網建設計劃。2018年7月，俄羅斯總統普京在一次記者發布會上提到了俄羅斯的衛星互聯網計劃“球體”。作為一項國家投資政策，球體將包括640顆衛星，總投資約3000億盧布，計劃于2028年完成部署。“球體”可同時服務1萬套移動交通設施、1萬個互聯網集體接入點和1000萬用戶。盡管俄太空經費在2016年已大幅縮減至1.4萬億盧布，但2020年10月俄羅斯宇航局負責人迪米特里·羅戈津仍宣布“球體”將如期建設，并將其商業運營提前至2021年。

帶來新安全與治理問題

雖然衛星互聯網尚處在建設初期，圍繞其可能帶來的負面影響已引起國際社會廣泛討論。

嚴重的太空光污染。由于人造衛星距離地球的距離遠比太空中其他天體要近得多，使得其反射的太陽光線亮度大大強于其他自然天體，甚至可能使地面的射電望遠鏡致盲，嚴重影響全球天文觀測。自2019年初以來，美“星鏈”衛星已經導致世界多地的太空觀測被干擾和取消，在全球天文學界引發激烈抗議。迫于壓力，太空探索技術公司聲稱其將應用衛星減光罩技術，并在2020年8月7日發射的一顆星鏈衛星中測試了該項技術，其減少反光率在55%左右。

太空安全風險陡增。近年來，隨著地球軌道上衛星數量的增加，衛星之間發生碰撞的概率也隨之增加。碰撞還會產生新的太空碎片，每多一個碎片又會進一步增加碰撞幾率，這一惡性循環的過程被稱為“凱斯勒綜合癥”。最壞的情況下，太空碎片將包圍整個地球，即使歷經千年亦不會自行墜落，人類從此將再也無法安全地發射任何航天器到地外空間。隨著衛星互聯網帶來衛星數量的激增，“凱斯勒綜合癥”已不再是危言聳聽。2009年2月10日，美國防部下屬的“銥星”第33號衛星在西伯利亞上空與俄廢棄衛星相撞，成為人類史上首次衛星相撞事故。而2019年9月初新發射的“星鏈”衛星44號又被曝險些與歐空局衛星Aeolus相撞。若未來各國衛星互聯網衛星相繼升空，近地軌道空間將很快趨于飽和，發生“凱斯勒綜合癥”事件的幾率將大大增加。國際社會亟需建立跨國協調機制，制定更完備的太空交通規則與在軌航天器報廢后的處理方案。

加劇太空資源分配不公。衛星互聯網需要占用兩種關鍵資源：衛星軌道資源和衛星頻譜資源。二者都屬于稀缺性資源，且在國際上都遵循“先到先得”的開發原則。專家估計，近地軌道空間最多能夠容納10萬顆左右的衛星，而目前僅太空探索公司一家就申請了4.2萬顆衛星的牌照，另有近2萬顆衛星牌照則可能被亞馬遜公司搶占。在衛星頻譜方面，目前人類能夠利用的電磁頻譜在275GHz以下，且3GHz以下的最優質頻譜資源應用趨于飽和，可開發使用的新頻譜資源越來越少。雖然近年來國際電信聯盟（ITU）的規則中逐步增加了“應適當照顧發展中國家權益”的表述，但并未改變先發國家的優勢地位。為此，應制定更加合理的國際衛星軌道和頻譜分配規則，完善衛星軌道與電磁頻譜的定期審核與退出機制，杜絕軌道與頻譜領域的“圈地運動”，給發展中國家留下使用空間。

2020年6月26日，在美國佛羅里達州的肯尼迪航天中心，美國太空探索公司的一枚“獵鷹-9”火箭正準備將“星鏈”衛星送上太空。

引發國家主權與安全風險。衛星互聯網從太空直接發射網絡信號至地面，大大降低了各國民眾連接國際互聯網的難度。且衛星天線已實現小型化和扁平化，部分僅書本大小，可以輕易置于車頂、陽臺、樹木或建筑頂端，未來還可能出現可直連手機的超微型天線。這將加大各國對網絡空間的監管難度。雖然《國際電信聯盟組織法》以及2003年ITU第22號、25號決議等都明確承認各國對衛星通信系統擁有審批權和管轄權，衛星網絡系統不得向未經審批的區域傳輸信號，但其并不具強制約束力。近期，伊朗核物理學家被殺事件中襲擊者就利用了衛星互聯網進行遠程操縱。此類事件說明，衛星互聯網可能對各國網絡主權和社會安全帶來巨大挑戰。

危及軍事安全和國際戰略穩定。衛星互聯網衛星數量龐大、軌道高度較低，具備在軌機動能力，還可搭載各種光學和紅外攝像頭，可成為平時搜集軍事情報、戰時進行導彈攔截的不二之選。美軍在2018年7月舉行的“飽和打擊對抗”演習中，特別模擬演練了衛星互聯網衛星與地面路基中段攔截導彈的配合。2020年10月，太空探索技術公司與美國防部太空發展局簽訂了價值1.4億美元的合同，用于開發利用衛星互聯網衛星跟蹤導彈的系統，并可能組建起由300～500顆衛星組成的太空紅外線傳感器網絡，專門用于監控導彈發射活動。可以想見，若未來幾年數萬顆衛星全部發射升空，將給全球戰略穩定帶來巨大變數。類似的在商業衛星上搭載軍事用途傳感器的做法，在國際上尚無規則明確約束，其可能進一步加劇大國之間的軍事緊張態勢，也將嚴重違背太空非軍事化的國際共識。

2018年7月25日，習近平主席在金磚國家工商論壇上的講話指出：“不管是創新、貿易投資、知識產權保護等問題，還是網絡、外空、極地等新疆域，在制定新規則時都要充分聽取新興市場國家和發展中國家意見，反映他們的利益和訴求，確保他們的發展空間。”從當前太空與網絡治理的現狀來看，相關國際規則的制定已大幅落后于技術發展，導致了明顯的“治理赤字”。在衛星互聯網發展領域，無論其是主權國家政府，還是非國家行為體，都應當堅持“共商、共建、共享”的原則，在充分考慮全人類共同利益的基礎上，謹慎地予以開發利用。