小衛星星座對空間交通管理的挑戰及完善建議

吳越（華東政法大學）

近年來，構建空間交通管理國際規則體系的呼聲日益高漲，美國等航天國家已經著手構建并完善國內的空間交通管理體系。由于利益訴求各不相同，空間交通管理的概念至今尚未達成共識。但空間態勢感知和空間碎片治理作為空間交通管理的重要方面，其對外空可持續發展的重要意義得到了國際共識。小衛星星座的迅速發展對這兩方面的挑戰尤為明顯，因此加強小衛星星座的空間態勢感知，減緩小衛星星座產生的空間碎片，對空間交通管理具有重要意義。中國也應積極構建國內空間交通管理體系，爭取國際規則的制定權。

1 空間交通管理實踐現狀

2009年，俄羅斯宇宙－2251（Cosmos－2251）衛星與美國銥星－33（Iridium－33）衛星相撞，上演了人類歷史上首次“空間交通事故”，暴露出現有空間交通管理體系的缺陷。隨著小衛星星座計劃的廣泛開展，衛星之間的碰撞概率將大大增加，空間交通管理研究更顯必要性與緊迫性。從國內視角看，空間交通管理著眼于國家自身航天活動管理和航天能力建設；從國際視角看，空間交通管理致力于應對空間活動開展過程中可能面臨的安全威脅等問題。無論是從國內還是國際視角出發，空間交通管理的終極目標都是為了保證空間活動安全和長期可持續發展。

聯合國層面

在聯合國層面，空間交通管理是目前磋商的熱點議題，已經成為空間治理和安全問題的重要方面。2001年，國際宇航科學院（IAA）受聯合國委托成立研究小組，啟動了關于空間交通管理的課題研究。2006年IAA發布《外空交通管理研究報告》，該報告將空間交通管理界定為“為保障安全、不受干擾地進入外層空間、在外層空間運行及從外層空間返回地球的一套技術和法律規范”，具體包括空間態勢感知、空間碎片減緩、空間安全標準發展等方面。該報告中的概念目前在國際上受到廣泛認可，但該報告并沒有提供一般意義上可以操作的指南，比如，新型小衛星星座的發射是否應作為被管理的對象。因此，此份研究報告中所闡述的空間交通管理概念有待進一步研究加以完善。

美國方面

2018年6月18日，美國發布《航天政策3號令》（SPD－3），這是美國首份完整且全面的空間交通管理政策。該政策指出，擁擠的太空給美國空間活動帶來了挑戰，需要通過空間交通管理，建立安全、穩定和可持續運行的空間環境。SPD－3中空間交通管理包含的內容極廣，包括發射前、運行中和再入時的行為規范和約束、技術準則等。政策還明確了空間態勢感知是進行空間交通管理的前提，空間態勢感知數據很大程度上決定了在軌航天器碰撞預警、減緩和清除空間碎片等行動能否順利開展。此外，對于失效的航天器是否屬于空間碎片這一存在爭議的問題。SPD－3表示，不再具有任何使用目的的人造空間物體是空間碎片，明確表達了美國認為失效的空間物體屬于空間碎片的觀點。美國空間交通管理政策立足國內，但從長遠來說，意在向國際社會推廣其空間交通管理標準和做法，當越來越多的國家認可并實踐之后，美國標準也就會成為國際慣例或者國際標準，從而為其爭得國際規則制定的主導權奠定基礎。從SPD－3不難看出，美國希望與其他航天國家就空間交通管理建立雙邊和多邊協議，并在聯合國和平利用外層空間委員會（COPUOS）、機構間空間碎片協調委員會（IADC）等國際組織中分享其計劃，鼓勵國際社會采用由美國制定的空間行為規范和做法，以期建立可擴展到國際空間交通管理規則框架的國家體系。

歐洲方面

早在2017年，歐洲航天局（ESA）就發表了《實施歐洲外空交通管理制度》白皮書，認可了空間交通管理的必要性。白皮書指出，空間交通管理應該圍繞法律監管程序、安全和操作標準、歐洲空間態勢感知、飛行計劃和調度設施等方面展開，并將空間交通管理的落腳點定義為“必要的措施”。與美國提出的概念相比，ESA的白皮書更加強調國際協作與共同治理。2021年3月2日，歐洲航天工業協會（EUROSPACE）發布《空間交通管理：歐洲航天業應該抓住的機遇》立場文件，進一步明確了歐洲目前對空間交通管理的立場及態度。文件指出，空間交通管理旨在對空間活動進行規劃和協調，以增強空間環境的安全性、穩定性和可持續性。在全球空間活動快速發展的背景下，歐洲航天業的公平競爭和可持續發展都面臨風險。值得注意的是，該立場文件特別提到，遵守一套由美國制定的空間交通管理指導方針和最佳實踐，會增強歐洲對美國的固有依賴，如空間態勢感知數據方面，這可能會影響歐洲自主進入太空的可持續性、甚至歐洲的主權。

2 小衛星星座對空間交通管理的挑戰

對空間態勢感知的挑戰

空間態勢感知是進行空間交通管理的前提，小衛星星座可能會對空間態勢感知造成嚴重挑戰。首先，小衛星體積小、數量多，難以追蹤。這樣一來，就很難對小衛星的各種數據進行收集分析，從而無法對小衛星之間的相遇概率、再入風險等進行預測，發生碰撞的概率大增。其次，小衛星星座的所有者大多為私營主體，出于成本考慮，其在數據共享方面缺少主動性，而空間態勢感知得以順利開展的一個重要前提就是共享數據。從目前現有的國際條約來看，《關于登記射入外層空間物體的公約》（簡稱《登記公約》）第4條對登記的數據提出了要求，它規定每一個登記國向聯合國秘書長提供空間物體的基本軌道參數，包括交點周期、傾斜角、遠地點和近地點。如此，便可根據各登記國提供的數據確定小衛星的具體位置。但是在實踐中，要想對小衛星星座進行全面協調仍舊比較困難，這不僅需要小衛星星座本身的空間態勢感知數據，更需要其他衛星運營商提供的周遭小衛星、空間碎片的空間態勢感知數據。并不是所有的衛星運營商都愿意花費高昂成本對衛星進行跟蹤監測，甚至有的衛星運營商連最基礎的登記報告義務都難以履行，這使得空間態勢感知并不能對小衛星星座及其周遭環境進行準確認知。

對空間碎片治理的挑戰

小衛星星座由數量巨大的小衛星組成，較容易成為空間碎片。小衛星的低成本和批量化生產等特點，導致故障率增加，不再具有任何使用目的的小衛星就成為了空間碎片。如果對這些發生故障的小衛星進行替換，需要重新向軌道上發射新的小衛星，而發射本身就存在著風險，這可能會導致新的空間碎片的產生。其次，多數小衛星不會裝載推進系統，在部署后無法進一步操縱，小衛星不能主動避免碰撞或偏離軌道，發生碰撞從而產生空間碎片的概率上升。此外，根據2002年4月第20屆IADC會議正式通過《IADC空間碎片減緩指南》的建議，失效的航天器應在25年內脫離低地球軌道，而目前小衛星星座中能遵守這一規定的衛星比例極少。加之設計之初對成本的考慮，小衛星很難犧牲正常運轉的時間而將燃料留給離軌機動，因此強制私營運營商執行衛星廢棄后的離軌措施相當困難。由于上述問題，空間碎片碰撞級聯效應假設—“凱斯勒現象”可能在小衛星星座大量部署后悄然發生。小衛星的低成本與高回報，吸引著源源不斷的社會資本涌入，但不容忽視的是，要消除小衛星星座產生的空間碎片以及空間碎片可能對空間安全帶來的潛在影響，則需要高昂的成本。為了保證空間活動安全和長期可持續發展，小衛星星座活動必須在空間交通管理規則的指導下開展，否則由此產生的大量空間碎片將使人類再難走出地球。

3 小衛星星座空間交通管理的完善建議

加強針對小衛星星座的空間態勢感知

各發射國應積極督促本國衛星運營商嚴格按照國際電信聯盟（ITU）的《無線電規則》，在小衛星星座發射前向國際電信聯盟的主席團提交所要求的數據清單。《無線電規則》中要求衛星發射國提供的數據清單不僅完全涵蓋了《登記公約》第4條所涉及的基本軌道參數，還包括各種技術細節參數。在發射前提供的登記數據越詳細，越有利于之后小衛星的識別、跟蹤和監測。這樣，在部署小衛星星座之前，各運營商之間可以就衛星發射部署進行協商以避免碰撞。部署后，也可以通過監測衛星分段頻率的空間通信，來保持對衛星的持續識別。如此，小衛星星座空間態勢感知數據才能在全世界范圍內得以規范，最終服務于空間交通管理。

國際社會應嘗試協商建立全球小衛星星座空間態勢感知數據共享機構。如果不能及時進行數據共享，一個小衛星的故障失靈或者發生碰撞可能會造成整個小衛星星座管理的混亂。因此，每一個小衛星的運行狀態、軌道變更、乃至于出現故障無法再繼續執行任務的小衛星，都需要及時進行通報。大量的小衛星空間態勢感知數據究竟由哪個部門進行管理才最有效，是空間交通管理過程中必須解決的問題。相信在小衛星星座空間態勢感知數據共享機構的統一調動下，小衛星星座整體的空間態勢感知能力有望得到進一步提升。

實施針對小衛星星座的空間碎片減緩措施

各發射國在小衛星星座發射前，應做好部署與規劃。對小衛星實施適當的空間碎片防撞保護，在發生碰撞時確保不會造成衛星解體，進而產生更多的空間碎片。在確保星座內部不出現碰撞的同時，也避免與其他空間物體的碰撞。在小衛星任務結束后，督促各運營商對小衛星星座發射產生的空間碎片和失效小衛星進行主動移除。鼓勵運營商不斷研發新技術、采用新方法，盡可能減少小衛星脫離軌道的成本。各發射國還應使衛星運營商認識到，現在對空間碎片放任不管，以致空間碎片越來越多，之后的發射成本、避免碰撞成本會大幅增加，這不僅會減少企業的利潤空間，同時也不利于企業的長期可持續發展。

國際社會應制定小衛星星座技術和行為規范方面的最低安全標準。保證衛星的設計和制造質量，確保衛星從部署、運行直至任務結束后能夠正常運轉。同時推動建立小衛星星座的專門監管機制，對小衛星的發射進行嚴格把控，達到相關要求才許可發射，確保小衛星星座建設有序發展。建立碰撞規避的最佳實踐標準，明確衛星運行階段發生碰撞的責任和賠償機制。對發生碰撞的原因進行分類，明確碰撞事故的責任歸屬，建立賠償機制。在小衛星星座空間碎片主動移除機制方面，可以就相關的法律和政策問題進行廣泛討論，為空間碎片主動移除項目提供法律保障。

4 中國參與小衛星星座空間交通管理的構想

中國作為航天大國，近年來在航天技術與應用能力方面顯著提升。隨著空間交通管理國際規則體系的討論日益白熱化，中國也應構建具有中國特色的空間交通管理規則，促進空間安全的共同維護，推動空間長期可持續發展。

持續完善航天活動管理，增強航天能力建設

對航天活動進行有效管理是構建國內空間交通管理的基礎。就小衛星星座建設而言，首先，中國應從衛星運營商的準入資質、小衛星的設計制造部署、發射許可認證、在軌運行、回收處理等方面進行全方位監管，認真落實登記報告等制度。其次，重視對空間環境的監測，強化提升空間態勢感知能力。在技術上，鉆研克服小衛星跟蹤、識別、監測難等問題，加強對小衛星星座的運行監測與安全防護，保證星座任務的順利實施。要善用政策激發商業力量參與空間交通管理相關產業的熱情。在本國運營商之間構建資源數據共享平臺，提升資源整體使用效益，加強數據共享。

設計提出“中國方案”，爭取國際規則制定權

加快推進航天立法，突出空間交通管理政策的重要地位。合理的空間交通管理規則體系涉及發射許可、空間物體登記、信息數據共享等多方面，這需要統籌全局，集中國內優勢力量，匯集航天政策、管理、技術和法律等領域的專家共同參與，以保證規則的科學性。同時，在人類命運共同體的理念指導下，結合我國自身需求，提出有中國特色的空間交通管理的概念與發展目標，進而提出我國空間交通管理發展路線圖及管理體制建議。這樣既可以為我國空間交通管理體系建設提供相關法律基礎，也能夠為后續的國際合作及國際立法提供實踐經驗，爭取國際規則制定權。

加強國際交流合作，優化空間交通全球治理

中國應積極參與國際空間交通管理領域相關法律規則建設，如參與國際上碎片信息共享、碎片聯測等常態化預警通報機制活動，多渠道發聲，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。要主動搭建國家之間的信息交流平臺，推進數據共享，積極參與空間碎片清除的交流合作，通過交流共享共同提升空間交通管理能力。始終以可持續發展為最終目標，秉承“共商、共建、共享”理念，優化空間交通全球治理，力爭為人類和平利用太空作出更大的開拓性貢獻！