跨越國界的衛星減災機制

文/遲惑

2023 年7 月底，華北地區遭遇特大暴雨襲擊，形成山洪，給人民生命財產帶來重大損失。在暴雨前的預報和災后損失評估中，中國航天科技集團及其他商業遙感企業研制的對地觀測衛星發揮了重大的作用，為搶險救災部門提供了準確的數據和重要的參考，充分體現了航天技術對于防災減災的重要作用。

其實在世界范圍內，空間技術用于減災已經有很長的歷史。衛星居高臨下可以在氣象災害發生之前觀察到大氣層中云、風和其他現象的發生，及時給出預警；災害發生之后，又能夠對地面積水情況、土壤含水量、道路和基礎設施損毀情況進行觀測。衛星運行于太空，不像地面氣象站那樣容易受到暴雨、洪水、泥石流的破壞，可以稱得上是全天候的減災信息員。

空間與重大災害國際憲章

衛星減災活動有一個非常重要的特點，就是需要國際合作。那些發展滯后、綜合實力較弱的國家，沒有自行發射和運營衛星的能力。所以無論從哪一個角度來看，衛星減災的國際合作都是非常必要且具備可行性的。

自然災害可能發生在世界上任何地方，任何一個國家在重大自然災害面前都不可能獨善其身。衛星是繞著地球旋轉的，也沒有任何一個國家會把自己的衛星設計成只觀測自己的國土，因此，國際合作衛星減災機制應運而生。空間與重大災害國際憲章是各大國際衛星減災機制當中，覆蓋面最廣、成員最多、衛星資源最豐富的，也是很多國際合作機制的具體落實手段。

▲ “昴宿星團”拍攝的涿州洪水災區

憲章的發起

這個憲章是在1999 年7 月聯合國第三次外空大會上，由歐空局和法國國家空間中心聯合發起的，主要目標是利用空間資源，支持對自然災害或技術災害管理的人道主義合作。這樣一個機制，很快就得到了有關國家的支持，2000 年11 月1 日憲章正式生效運行，中國國家航天局是其中最為重要的成員之一。

憲章主要的功能有兩個，包括協助危機預防和支持應急響應，向遭到威脅的國家或者團體提供衛星數據，幫助他們預測和管理可能發生的危機，并且利用有關衛星數據及其分析結果和服務，來支持應急救援重建和其他災后活動。憲章明確指出，各方應該在資源基礎上開展合作；參與機制的有關航天機構和空間系統運營商應當彼此開放；如果一個國家加入了憲章，那么這個國家的政府和有關災害應急組織可以直接申請憲章的干預。非憲章成員國可以通過成員國來間接尋求幫助。

憲章的創始機構包括以下組織：玻利瓦爾空間局、法國國家空間研究中心、中國國家航天局、歐洲氣象衛星應用組織、歐空局、德國航空航天中心、印度空間研究組織、日本宇宙航空研究開發機構、韓國宇宙航空研究院、美國宇航局、美國國家海洋和大氣管理局、俄羅斯航天局、英國航天局和DMC 國際成像公司、美國地質調查局、加拿大航天局、阿根廷航天局、阿聯酋航天局。

憲章現有的合作機構包括以下組織：亞洲減災中心、黑天衛星公司、穆罕默德·本·拉希德航天中心、巴西國家空間研究與發展局、聯合國外層空間事務委員會、聯合國衛星中心、空中客車航天與防務公司、哥白尼衛星計劃、冰眼衛星公司、麥克薩爾衛星公司、行星實驗室公司、薩特爾邏輯公司、亞洲哨兵組織。

▲ 憲章成員在北京舉辦培訓活動

▲ 阿聯酋航天局加入憲章

▲ 憲章成員組織召開學術會議

▲ 國際空間站上的航天員對憲章會議表示祝賀

上述國家基本覆蓋了今天主要的航天強國，所以衛星資源相當豐富，幾乎涉及到了當今全球所有的在軌遙感衛星，最高分辨率達到0.3 米，包括光學衛星和雷達衛星。

憲章的值班室設在歐空局，24 小時運營。值班員如果接到災害監測請求，驗證用戶身份之后，如果確認是授權用戶，而且災害達到了需要干預的程度，就會通知應急執行官，由應急執行官來分析災情和觀測需求，確定需要動用的最佳衛星資源，然后把有關的觀測需求提交給衛星運營機構，幫助后者制定衛星觀測計劃，推動數據獲取處理和分析，并且把圖像產品交給最終用戶來實施災害應對。一般來說，從申請到圖像交付要經歷兩個星期左右，但有時候幾天就能完成。

憲章的成就

從2000 年到2007 年，憲章機制經歷了一個磨合與成熟的階段，到2007 年基本成熟。從那以后，憲章機制每年要啟動40 多次，涉及洪澇、熱帶風暴、強降雨導致的滑坡、雪災、地震、火山等等。

這個憲章對中國也發揮了很重要的作用。在2012 年以前，中國的地球觀測衛星數量還不多，不能夠充分覆蓋中國國土，而中國又是一個自然災害頻發的國家，所以在那段時間里，憲章成為中國重大災害監測的主要信息源。

隨著中國高分工程的實施，以及吉林一號、高景一號等衛星的入軌運行，目前中國對于國外衛星的依賴性已經沒有那么高了，但是這也反過來為中國提供了良好的條件，利用憲章機制讓國產衛星在全球防災減災中發揮了更大的作用，更加充分地體現了中國的大國地位和大國作用。

▲高景一號衛星與國外衛星的圖像對比

中國的衛星也為憲章機制的運行作出了重要的貢獻。在憲章官網的“圖書館”欄目下，列出了所有可用衛星的名字，其中有3 顆中巴地球資源衛星、3 顆高分衛星和吉林一號、吉林一號A。雖然其中一部分衛星已經壽命終結，但是它們當年拍攝的照片依然可以作為地圖測繪的基礎，以及具體地區歷史情況的對比數據。

超越政治的憲章

需要指出的是，空間與重大災害國際憲章,超越了國家、民族、種族和政治陣營，一直為世界各國的災害應對機構提供敏感的衛星圖像。只要憲章成員提出申請，執行機構就盡量予以滿足。

這里可以舉幾個案例。

2004 年4 月23 日，朝鮮發生火車爆炸事件，按照朝鮮官方的說法，有150 人遇難，800 座房屋被毀，千人受傷。因為災情嚴重，朝鮮非常罕見地請求了國際援助。聯合國外空事務委員會作為憲章的合作機構，向憲章機制提出了申請，憲章協調了法國斯波特5 衛星，在4 月27 日拍攝了2.5米分辨率的圖像，提供給朝鮮政府。

即使在俄烏沖突爆發后，俄羅斯遭到西方全面制裁的背景下，憲章還是為俄羅斯提供了服務。比如，今年8 月14 日熱帶風暴卡努帶來的大雨導致俄羅斯遠東濱海邊疆區部分地區發生洪水，距離濱海邊疆區首府海參崴約75 千米的烏蘇里斯克鎮受到嚴重影響。大壩倒塌，許多定居點的交通聯系被切斷。俄羅斯聯邦應急部通過俄羅斯航天局向憲章機制提出了申請，憲章動用了加拿大雷達星星座，向俄羅斯航天局提供了數據。俄羅斯航天局根據這些數據制作了洪水地圖。而在其他渠道下，加拿大是不可能與俄羅斯開展航天合作的。此外，在2022年8 月30 日，美國數字全球公司的世界觀測2 衛星曾向俄羅斯梁贊州森林火災應對活動提供了圖像，由俄航天局負責制圖。

俄羅斯的“老人星”也是憲章的重要值班衛星之一。2022年6月12日，老人星3A 衛星曾就索索貢省的布魯桑火山噴發向菲律賓提供了圖像；2023年2 月12 日，向土耳其地震災區提供了圖像。而這兩個國家都與美國有軍事同盟關系，參加了對俄羅斯的制裁。

▲ 2004 年朝鮮火車爆炸事故衛星圖

▲ 憲章機制向俄羅斯提供的洪水衛星圖

傾其所有的幫助

在具體的信息提供上，憲章機制基本上能夠做到傾其所有。比較突出的一個案例就是，2022 年10 月委內瑞拉中部阿拉瓜州的拉斯特拉斯發生洪災，大量工業區和農田被淹沒，受災居民超過1 萬戶。憲章機制接到申請之后，動用了10 多顆衛星進行觀測拍攝，其中包括中國的高分三號、法國的昴宿星團衛星星座。由于委內瑞拉沒有很強的衛星圖像處理能力和地圖繪制能力，因此實際制作地圖的是阿聯酋的默罕默德·本·拉希德航天中心。

▲ TerraSAR-X 雷達衛星在減災中發揮了不少作用

2023 年7 月9 日，印度北部遭遇40 年來最大的一次降雨，造成山洪暴發。北部喜馬偕爾邦、北阿坎德邦、旁遮普邦和哈里亞納邦發布了紅色警報，表明威脅級別最高。北阿坎德邦和喜馬偕爾邦也發布了山體滑坡警告。德里的亞穆納河首次超過了最高洪水位標記，水位達到207.55 米。7 月13日，印度空間研究組織申請啟動憲章機制。從7 月15 日開始，憲章動用多顆衛星，包括空客公司的Vision-1 小衛星、加拿大的雷達星、美國行星實驗室的PlanetScope 衛星、法國昴宿星團衛星、阿根廷NewSat 衛星、芬蘭冰眼衛星、德國TerraSAR-X 雷達衛星，提供衛星圖像40 組，其中以阿根廷NewSat 衛星拍攝的數量最多。具體負責地圖繪制的是印度空間研究組織。這些圖像顯示了災區的洪水覆蓋范圍，為印度政府制定應急救援計劃提供了重要的依據。

▲ 昴宿星團衛星模型