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【鲜度】美智库为制定美国国家太空政策提供建议

学术plus 2022-07-29


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本文转载自:国防科技要闻,文:冯云皓,来源:米歇尔航空航天研究所/图片来自互联网



米歇尔航空航天研究所发布《不断发展的全球太空行动面临的主要政策问题》报告。该报告汇总了30多位专家对太空跟踪、小卫星监管、碎片缓解、空间对抗、太空威慑等11个问题的观点和建议,旨在帮助决策者制定美国的国家太空政策。





1

太空活动日益增多时期的太空跟踪任务


数十年来,美国在向全世界提供免费太空跟踪数据方面发挥主导作用,该任务当前由战略司令部通过其联合太空作战中心提供。空间态势感知(SSA)任务由国防部和情报界联合支持,根据“太空作战联合条令JP3-14”,包括探测/跟踪/识别、表征、威胁预警与评估、数据集成与利用等四个职能领域。



商业航天活动日益繁荣,大型商业实体的发展促进了数据共享的机制,包括在2009年创建太空数据协会。2015年“商业航天发射可竞争法案”要求交通部长提交关于发布安全相关SSA信息的可行性报告,还提议在2019年前开发一个民用太空交通管理(STM)试点项目并在2020年前实现初始运行能力。(SSA常用于描述太空跟踪数据,STM包含更多目标。)

为此,大部分专家支持从空间态势感知模式转为太空交通管理模式,并将负责提供数据的部门从国防部转为民用机构,比如联邦航空管理局(FAA)。


2

政府载荷发射需求


当前,两个国家政策文件管控着航天发射,即2010年“国家太空政策”(PPD-4)和2013年“国家太空运输政策”(PPD-26),要求政府使用美国运载火箭发射有效载荷。当前政策根据公司所有权、发射设施位置以及获得FAA商业发射许可的资格来判断是否属于美国火箭,这引发了对如何界定美国火箭的重新考虑。



大部分专家支持使用美国运载火箭发射政府载荷的政策。一些专家建议对美国运载火箭的构成因素进行更加严格的界定。新型在轨应用(比如卫星服务)的发展会影响航天发射要求,对于政府能够或应该在该领域做什么尚未形成共识。


3

跟踪数量倍增的小卫星


小卫星革命开启了满足政府、商业和学术需求的新可能,也加剧了轨道拥挤状况并使跟踪任务复杂化。据估计,2017-2023年将有大约2400颗1-50千克小卫星发射升空,1-10千克小卫星最难跟踪。使用当前技术很难或无法跟踪微卫星,即使探测到也无法维持监管。小卫星给当前和未来太空行动带来多重挑战,但也为增强政府能力和创建更具弹性的体系结构提供巨大潜力。当前法规和国际协议很少对小卫星在轨操作做出要求。



在建立小卫星准则和标准方面,大部分专家达成以下几点共识:对现有碎片缓解和寿命终止后处理准则的遵从率较低,需要强制执行;应针对所有卫星(无论什么尺寸或高度)强化国内和国际碎片缓解准则,任务结束后25年内处理的准则应大幅缩短所要求的时限;跟踪辅助措施应该用于所有卫星,地基跟踪能力需持续提高。对于主动和被动跟踪辅助措施的相对重要性和需求,专家持有不同意见。


4

轨道碎片缓解和主动清除


美国的轨道碎片缓解准则在2000年确立为国家准则,在获得国际认可的过程中促成了自愿性国际准则。轨道碎片清除已被讨论了数十年,但尚未推进到实施阶段。机器人、卫星平台设计等领域的发展有望在未来10-15年实现轨道碎片清除;此外,商业公司和NASA还在使用类似技术发展在轨卫星服务能力。在此背景下,有必要关注政策和国际法律方面需克服的障碍,主要有两方面:①碎片清除技术和操作可兼用作反卫系统;②国际法律对太空营救与海上营救的要求有很大差别。



对于碎片缓解,由于对现有碎片缓解标准的遵从率较低,专家强调执行缓解标准的重要性。一些专家认为应强化现有准则并增加强制性,另一些专家则认为强制性准则缺乏灵活性并难以执行。对于碎片清除,专家认为政府应该为发展、部署和安全使用主动碎片清除系统提供激励,消除卫星营救和重复使用的障碍,但专家尚未对激励方法达成共识。随着小卫星和大规模星座的发展,参与者应负有更多责任,可将修复和处理失效硬件的系统的研发和采办责任纳入国家许可和监管体系的组成部分。


5

在轨责任


1972年《责任公约》阐述了太空活动相关的国际事故的定义和处理程序。但专家认为,该公约无法解决当今和未来太空行动的所有问题;没有强效执行机制,但在可预见的未来它仍是美国等航天国家所能拥有的最佳准则。需要通过对构成危害的因素达成共识并阐明符合现代太空环境的定义、标准和程序,来进一步完善该公约。


6

日益拥挤的太空环境下的太空活动授权和监管


《外空条约》规定非政府实体太空活动需由适当缔约国授权和持续监管,但对此没有详细解释。射频频谱在国内由联邦通信委员会和国家电信与信息管理局监管,在国际上由国际电信联盟(ITU)监管,2019年下一届ITU“世界无线电通信大会”可能聚焦于当前分配给太空应用的射频频谱,为5G应用、更广泛的移动数据使用提供更多带宽并充分发挥“物联网”潜能。频谱拍卖、卫星发射、遥感操作、碎片缓解、出口控制都有相应部门和法规的监管。



大部分专家认为当前监管方法非常有效,应作为基础来发展更高效监管体制;对于“无需许可”授权和最低程度的持续监管几乎没有任何支持。针对射频频谱拥挤问题,专家建议应着手处理带宽相关挑战,并寻求创新奖励模式,以发展技术、政策和分配概念;还指出激光通信可促进高带宽发展,并有望为空间通信和天地间通信提供替代方案。


7

制定和执行行为规范


在国际太空外交领域,三项近期结束和正在进行的关于制定太空行为规范的重要工作产生了不同结果:一是欧洲主导的建立“国际行为规范”(ICoC)的工作在2015年以失败告终;二是2013年联合国政府专家组报告中提出的“透明度和信任建立措施”(TCBM)建议,鉴于ICoC的失败,这些TCBM建议变得更加重要;三是联合国外空和平使用委员会正在开展的项目——为“太空活动的长期可持续性”(LTSSA)制定广泛准则。此外,还有很多工作取得成功或有望推进其他规范制定工作,其中之一是“机构间碎片协作委员会”(IADC)的工作:2007年12月,该委员会制定的一系列自愿性碎片缓解准则获得联合国大会批准;其近期工作正致力于一系列主动碎片清除技术方法。

美国需加强外交工作,并加强在推进外交工作方面的领导力。美国可发挥在执行民用太空交通管理方面的领导力,将发展民用太空交通管理作为主导性的规范制定工作。


8

接近操作和太空成像


接近操作和太空成像是两种拥有巨大潜力也带来安全隐患的能力。交会与接近操作(RPO)包括在轨维修、燃料加注、重新定位、寿命终止后处理/再利用、主动碎片清除,制导、导航、控制、推进系统的发展使该技术广泛扩散,并增加了对蓄意和无意干扰太空系统的担忧。卫星检查、交会对接、碎片跟踪、小行星搜寻等任务都需要太空成像,相关技术和知识已经广泛扩散并经济可承受。RPO系统还需要自动或遥控的太空成像系统。



专家认为,美国必须为接近操作和太空成像广泛扩散的时期进行规划;应该在建立RPO和太空成像的行为规范方面发挥领导作用,以保持太空环境的安全、可靠、可持续;不要试图阻碍这些发展,抑制或过度限制这些能力会扼杀美国公司的新兴商业航天活动,落后于外国竞争对手;随着这些能力和参与者数量的增加,投资发展对抗措施将存在机会成本。


9

对抗


中国继2007年1月向低地球轨道发射地基直升式反卫武器后,又在2013年5月向地球同步轨道试射了地基直升式反卫武器;还在发展广泛的地基和天基空间对抗能力;并在2015年创建了集太空、网络和电子战能力于一体的战略支援部队。俄罗斯正在长期深空技术基础上寻求广泛的地基、空基、天基空间对抗能力,其空间对抗目标更加明显,但其项目和试验往往更难跟踪和理解。分析人士质疑美国在太空任务保证方面是否进展地足够快、足够远。许多关于空间对抗发展的资料高度保密,但这种保密是否有意义值得探讨。



为了应对空间对抗态势的发展,美国需要:①增强对外交手段的重视和领导力。外交手段是最有可能成功解决空间对抗问题的方法,一些具体措施包括:更广泛地宣传其自身的太空最佳实践,以期其他行为体效仿;通过正式和非正式渠道,与中、俄开展关于空间对抗问题的对话;考虑使用经济和金融手段来劝止其他行为体发展空间对抗能力,对其测试或使用施以惩罚。所有外交方法都需要增强归因能力、提高透明度并降低空间对抗数据的机密等级。②利用商业能力。利用蓬勃发展的商业航天部门来提高支持国家安全的太空能力弹性,从多方面增强太空任务保证并创建具有敏捷性、弹性和分布式的体系结构。③加速政府工作。将太空作为一个作战域,并采取更传统的手段来确保太空军事行动的成功。


10

太空威慑


战略家和政策制定者面临的挑战包括:威慑在避免战争扩展到太空方面发挥的作用,太空威慑如何加强,以及太空系统和行动的属性需要如何改变预先性自卫方法和交战规则?

一些专家认为分离太空威慑与其他领域威慑没多大用;另一些则认为分离太空威慑概念很有必要,因为太空威慑有其独特的技术和物理属性,并且可能需要进一步细分,以在不同场景下提供更有针对性的跨域威慑。



对于加强威慑的方法,专家的意见包括:通过民事或商业实体推进美国的太空领导地位;利用联盟能力和大型商业星座来支持国家安全,发展响应性小卫星发射能力,并创造更具敏捷性和适应性的体系结构;拥有并展示进攻性太空控制能力;降低当前太空安全项目的保密水平等。专家对美国宣布的政策应该设定明确红线还是刻意模糊表达存在不同意见,对交战规则也持不同意见。演习有助于提供关于如何完善交战规则的深刻见解,但大部分专家认为敌人会在太空首先发动攻击,这加强了对能承受初步攻击的弹性体系结构的需求。


11

防护商业和盟友的太空系统


随着商业太空能力的爆发,美国需慎重考虑如何最有效地利用这些能力,并确定政府必须保留哪些太空任务,应该通过商业能力加强哪些太空能力,可完全由商业服务执行哪些传统太空任务。一个关键方面是,美国如何最有效地防护和确保支持其国家安全的商业和国际太空能力的可用性。



对于近期方案,几乎所有专家都支持维持当前政策,即鼓励发展私营太空能力、增加使用商业太空服务、防止公私部门间的直接竞争等,还认为应采取措施以促进支持美国国家安全的商业和国际太空能力,关键方法包括:赔偿、公私/国际合作、建立相关机制等。对于长期方案,一些专家认为,长期来看应运行类似于海岸警卫队的“天军”,推动太空从作战支援性职能转为太空防御职能。


12

结论


尽管在某些方面存在分歧,但对于应对不断变化的战略太空环境的有效方法已形成了重要共识:①率先垂范。美国太空领导力的重要部分包括:共享关于太空行动安全性和可持续性最佳实践的知识和经验,并更好地遵守美国帮助建立的最佳实践。②明确角色和任务。确定政府应保留哪些太空任务领域,通过商业和国际参与增强哪些任务领域,哪些任务领域可完全交给商业和国际伙伴。③迎接新兴技术和服务,而非阻碍其发展。④降低太空行动的机密等级,这有助于国际和跨部门合作。⑤谨慎并耐心地推进国际协议改革。⑥应继续实施政府载荷使用美国运载火箭发射的政策。





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