王景泉(北京空间科技信息研究所)
□□2012年1月17日,美国国务卿希拉里说,美国决定参与制定国际空间活动的行为准则。近年来,制定国际空间活动新规则的问题引起有关国家的重视。美国奥巴马政府较之布什政府的航天政策有所改变,为空间活动新规则的制定留出了谈判与协商的空间。如何利用好这种改变,是需要认真考虑的问题。目前各国普遍认为,国际上还没有真正可以遵循的关于空间活动的法律。虽然20世纪60年代联合国曾制定过《外层空间条约》,但在解释上比较模糊,无法在实际上规范国际空间活动;而且随着地球轨道活动的普及和多样化,过去的条约已不完全适应,新时期的空间活动需要新的规则。一些国家还提出了关于防止空间武器化的立法问题。但由于利益攸关,主要航天国家对于许多重大问题的认识存在分歧,真正达成一致尚需时日。因此,制定国际空间活动新规则虽然需求急切,但注定会步履维艰。
类似于当年人口迅速膨胀但缺少相应法律的美国西部荒野,外层空间(简称为太空)尤其是在地球轨道上各种人造飞行器迅速增长,但缺少相应的规则和协调手段。这将会增加出现意外事件、发生误解的风险,还有可能由此引发地面冲突。
太空已经成为现代人类社会不可或缺的活动空间,卫星服务在民事、科学、商业和军事等事务中的重要性日益增大。提供通信、导航、遥感等业务的卫星数量,以及使用卫星或在太空有重要利益的国家数量都在日益增长。
过去,特别对于诸如监视遵守军备控制条约和对核攻击提供早期预警等战略任务,太空能力是关键。今天,太空能力能支持更加宽泛的国内和全球需求,太空系统更明显的有益于全球经济、增强国家安全、加强国际关系、推动科学发现和改进生活方式。许多国家已经认识到,太空能产生巨大效益,已经不再局限于少数航天大国的发展与应用,日益增多的发展航天国家将分享这一领域。更多国家的进入,也使得太空逐渐趋于并出现拥挤、争夺和竞争的新局面,形成了太空技术发展新的严重挑战,迫切需要制定空间活动规则。
冷战时期,美、苏曾经把太空视为它们的独占空间和战略“高地”,几乎不受监管地在这里投放力量。如今,除了美、俄继续在太空扩展势力外,越来越多的国家也认识到太空的潜在价值,纷纷涌入并分享这一领域。25年前,美国曾经控制2/3的太空市场,今天这一份额已下降到40%以下。在世界市场上,美国卫星出口的份额也从1997年的2/3下降到2008年的1/3。现在已有11个国家运行着22个发射场,有60多个国家的政府机构拥有自己的卫星。太空逐渐增加的拥挤成为需要认真面对的新问题。
空间碎片的数量已多到威胁航天器
地球轨道上碎片数量的快速增加给空间活动的安全带来日益严重的威胁。目前,在地球轨道上至少有1100个正在运行的航天器以及超过21000个较大的碎片,包括各类废弃的航天器及其部件、火箭推进器外壳、螺母螺栓、火箭燃料冰块、航天员排泄物和不慎丢弃的工具等构成的空间碎片,约有3000t,并且每年增加2%~5%。空间碎片给空间活动带来了巨大的威胁,例如,1983年6月,美国挑战者号航天飞机的舷窗被一个仅有0.2mm大小的漆屑以2.7×104km/h的速度撞出2mm的小孔,不得不以5万美元的代价加以更换。此外,预计到2015年,地球轨道上将有大约9000台通信设备在工作,无线电频率干扰的问题也日益突出。
人们一直认为,在如此广袤的太空中,空间飞行器之间发生碰撞的概率微乎其微。但这种观点显然已经过时。2009年2月10日,美国铱-33通信卫星和俄罗斯废弃的宇宙-2251军用通信卫星在高800km的地球轨道上相撞,产生了至少1158个空间碎片。这是在太空中首次发生的在轨卫星相撞事件。2011年3月7-8日,韩国“通信-海洋-气象”(Cheollian)卫星实施了轨道机动,以避免和俄罗斯彩虹1-7(Raduga1-7)军用通信卫星相撞,太空交通管制问题再次引起关注。
美国铱-33通信卫星和俄罗斯废弃的宇宙-2251军用通信卫星相撞示意图
地球空间轨道上的“人造物数量”白色的点-在轨道上正常运行的卫星 ;灰色的点-运行在轨道上,但是已经报废的卫星;深灰色的点(轨道以外)-直径不小于10cm的空间碎片
1967-1982年,苏联共发射了24颗用小型核反应堆供电的核动力“雷达型海洋监视卫星”。这种卫星在20世纪七八十年代曾多次发生坠毁事件,引起全球核恐慌。迫于世界舆论压力,苏联在此后停止研制和发射核动力卫星;但过去发射的核动力卫星仍在轨道运行,如果与其他卫星发生碰撞,将产生灾难性的后果。
美国航空航天局(NASA)科学家唐纳德·凯斯勒曾于1978年预测,空间碎片之间的碰撞会触发进一步撞击的连锁反应,形成更多的碎片。当碎片的形成速率快于其离轨速率时,地球将变成由永久性空间碎片带环绕的星球,这一设想被称为凯斯勒综合症。近年来,产生空间碎片的事件不断发生,凯斯勒综合症已成为现实。受到空间碎片威胁的太空资产运营者,很少具有主动彻底处理这种问题的动机与能力,通常只是把自己的卫星移出运行轨道了事,从而潜伏下地球轨道公共资源将无法持续使用的危险。
为了保证空间活动的正常进行,必须对太空环境加以更多的保护。世界各国的决策者们不得不承认,关于空间活动的现有国际协议和规则已经不足以解决目前遇到的各种问题。近年来,关于太空军备控制和轨道卫星防护的问题也越来越引起关注。国际性空间活动新规则的制定迫在眉睫。
2008年2月,中国和俄罗斯共同向联合国裁军大会提交了“防止在外空放置武器、对外空物体使用或威胁使用武力条约”(PPWT)草案,要求各国承诺不在卫星轨道上放置“载有任何武器的物体”。这一提法较之1967年的《外层空间条约》“禁止在太空放置核武器和大规模毁伤性武器”大大前进了一步;提案还包括“不对外空物体使用或威胁使用武力”的责任条款。虽然在几年前其他国家也曾有过类似的提案,但中、俄提案具体明确地提出禁止部署和利用天基武器,并将其视为防止太空军备竞赛的关键。
2008年8月19日,美国驻联合国大使向裁军大会提交信件,认为中、俄的PPWT提案缺乏构成威胁的清楚定义,并提出由于没有包括禁止研究、研制和地面存储反卫星系统(ASAT)及相应天基系统等内容,很容易摆脱条约的约束;而且“不可能制定有效的核查协议”,很难发挥实际作用。信件还声明,美国支持在自愿原则下进行提高透明度和建立可信任措施的谈判,避免与任何军备控制协议挂钩。
中、俄提案遇到阻力的关键,是在空间武器核查问题上与美国存在着分歧。奥巴马政府和前布什政府都认为,该草案存在着对美国“不公平”以及不能有效核查的瑕疵,不符合美国的国家利益。新一届美国政府重申“对于PPWT草案的立场没有改变”,但并未对中、俄提案的原则提出具体意见。美国强调的重点是如何增加透明度和构建信任措施,以提高太空稳定性;表示愿意在这方面与俄罗斯、中国及其他太空发展国家对话。美、俄已于2010年8月举行了会谈,美邀请俄官员参观其负责太空态势感知的“联合太空操作中心”,双方就共同发展、提高透明度和构建信任措施进行了讨论,俄方仍坚持涉及PPWT条款的立场。美国也希望与中国展开对话以增进相互了解,表示愿意向中方提供关于空间碎片与中国卫星可能相关或已经靠近的信息,并希望中方重视欧盟关于空间活动规则的立场。
欧盟也于2008年12月提出空间活动规则草案,又于2009年9月公布了该规则的修订草案。规则包括民事和军事的太空利用,涉及到防止太空军备竞赛等许多棘手问题,包括自愿承诺制止有意伤害太空目标的行为,提出控制和减少空间碎片的措施,以及相关的合作和咨询机制。欧盟表示,该规则将继续征求意见和修改,以使更多国家能够接受;目的是形成确保太空安全的最优措施,作为国际空间法的有益补充。
该规则草案的内容包括:①主张签约国家应对伤害或摧毁别国卫星、或干扰别国卫星链路的行动加以克制,并提出降低碰撞风险、限制空间碎片产生等措施;②认为各国“有权利”防卫自己的太空系统,“负责任的国家”应采取措施防止外空变成冲突空间;③提出减少空间碎片的政策、程序与措施,涉及到降低碰撞风险、无线电频谱和轨道分配等问题;④提出“限制有意毁坏轨道太空物体及其他可能产生空间碎片的有害活动”,但以“从降低空间碎片的形成或从安全角度证明是必要的”为由,支持2008年2月美国摧毁自己失效卫星的行动。
事实上,欧盟提出的这一规则草案,不但没有提及任何种类的空间武器,也没有对相关的研制提出明确的限制。草案主要是重申了《外层空间条约》中已有的协议;宣称除非用于减少碎片数量或基于公共安全原因(如美国摧毁失效卫星)外,必须制止对太空目标的伤害;促进“防止太空军备竞赛”。美国负责国际条约核查、遵守和执行的前副国务卿葆拉·德萨特基本上支持欧盟提出的规则草案,认为其好的方面是明确承认太空自卫的合法权利,肯定了2008年2月美国摧毁自己失效卫星的行动,似乎没有限制美国任意方式的导弹防御;但“活动规则需要做些修改”。德萨特明确表示,欧盟提出的规则草案比中俄提出的天基军备控制提案更符合美国的国家利益。
空间碰撞示意图
布什政府于2006年发布太空政策,从太空霸权思维出发,不仅不积极制定空间活动规则,还表示任何国际规则都不能约束美国的空间活动。正如该政策所阐述的:“拒绝对美国的太空运行和从太空获取数据基本权利的任何限制”;“美国太空系统有权在无干扰的情况下通过太空和在太空运行。与这个原则相一致,美国将对其太空系统的有意干扰,视为对美国主权的侵犯”;“美国将保护其在空间活动的权利、能力和行动自由;劝阻或摄止任何妨碍或发展能力妨碍试图实现这种权利的行为”;“美国将反对制定旨在禁止或限制美国出入或使用太空的新的法规或其他约束。军备控制协议或约束性文件不得削弱美国研究、制造、试验和运行太空系统及其他与美国利益攸关的空间活动的权利”。
奥巴马政府的太空政策较之布什政府有所改变。2010年6月发布的太空政策阐述了所有发展太空系统国家分担责任和分享利益的思路,提出“所有国家的太空系统都有权在太空没有干扰地通过和运行,对太空系统的有目的干扰将被视为对国家权力的侵犯”;“所有国家通过在太空的负责任行为来分享利益”。美国认识到太空不再是它能单独控制的领域,“分担”和“分享”的观点在某种程度上体现出美国太空霸权思维的改变。该政策还提出了减少碎片和保护环境的具体措施,表示“美国将带头继续研究和采用《联合国空间碎片减少指南》等国际政策和工业标准”;并“向有关机构提供服务和分发轨道跟踪信息”。
2011年2月4日,美国国防部长和国家情报主任联合签署“国家安全太空战略”(NSSS),展示出美国下一个10年的太空政策。NSSS针对太空环境“拥挤、对抗和竞争”的问题,提出了5个相互关联的战略方针。
• 倡导“负责任、和平及安全地使用太空”。美国正在与欧盟就空间活动规则草案进行密切磋商,有可能将其作为第一套“负责任行为规范”。美军战略司令部已经与包括发射服务提供商和卫星拥有者/运营商在内的19家公司,签署了分享太空态势感知数据的协议。美国国防部将从今年晚些时候开始,就太空发射活动提供射前通知。
• 不断提高美国的太空能力。美国空军“增收节支”的一部分,将用于采购“改进型一次性运载火箭”(EELV),以恢复进出太空的能力;国防部对其太空项目进行了整合与评估,并促进与情报界日益紧密的合作关系;最近还创立了“国防太空委员会”作为咨询机构,负责监督国家安全太空战略的实施。
发射台上的“改进型一次性运载火箭”
• 与“负责任”的国家、国际组织以及商业公司结成伙伴关系。美国国防部正在把“联合太空操作中心”转型成一个具有更广泛国际参与的“组合式太空操作中心”;同时与关键盟国签署关于太空态势感知的原则声明,为更大范围的合作与信息共享打好政治基础;已经与澳大利亚在“宽带全球卫星通信”星座建设方面建立了伙伴关系,并正在寻求与其他国家扩大合作。
• 防备并阻止对美国太空设施的侵犯。美国国防部打算在未来与关键航天国家进行战略对话时把太空安全也包括在内,目的是减少事故、降低误解、增加信任度,在冲突发生时尤其如此。
• 准备挫败对其太空设施的攻击,并在遭受攻击的降级环境下遂行作战任务。美国国防部正在训练“在降级环境下保持作业”的能力,研究“跨疆域”的解决方案,确保必要的能力和信息的获得。
美国新“国家安全太空战略”的总体思路,是将太空的安全与稳定视为所有国家的共同利益,通过负责任的太空运行、信息共享和提高透明度、建立信任机制,构建新的空间活动规范和秩序。因此,美国把制定负责任的空间活动规则,视为和平与安全地利用太空、防备和阻止对美国太空设施的进攻这两个重要太空战略目标的关键。
从奥巴马政府的一系列政策宣示中可以看出,美国似乎有了一些制定国际空间活动新规则的意愿。其太空政策不再以霸权主义思维进行阐述,而是站在顾及其他航天发展国家的立场上提出空间活动的责任和义务,这是制定空间活动规则重要的对话和协商基础。
这种制定新规则的意愿首先出自美国对其太空系统脆弱性的担忧。美国的太空系统在世界上处于绝对领先地位,其军事能力越来越依赖于太空系统。美国国防部对其卫星易受攻击的脆弱性以及遭受攻击的后果忧心忡忡,并判断潜在对手将把攻击美国卫星作为低风险的对抗战略。基于上述原因,美国希望通过外交和软实力手段阻止对其卫星的攻击:首先,制定空间活动规则以最大可能地减少太空碰撞以及非故意的无线电频道干扰、最大程度地利用拥挤的轨道,并在危急时刻慑止有意干扰太空系统的行为、制约对其太空基础设施的攻击;其次,美国和其他国家共用太空军事平台,使得敌人在攻击太空设施时投鼠忌器。
奥巴马在佛罗里达州肯尼迪航天中心公布太空探索新计划
美国的联合而非霸权的空间活动思维有利于新规则的制定。过去,太空被美国视为自己及亲密盟友的“后院”。今天,美国逐渐认识到太空日益增加着拥挤、争夺和竞争,在新的国际战略格局中应该转变战略,把太空作为“共享领域”。
美国已经表露出制定空间活动规则的意愿及其所设想的步骤。目前国际空间法的主要内容在1967年制定的《外层空间条约》及有关协议中已有阐述。应该说,该条约是一个好的出发点,美国有意在此基础上探讨空间活动规则的要点和步骤是值得肯定的。美国认为,欧盟的提案对负责任的太空行为提供了初步规范,对其加以评估是制定空间活动规则的首要一步,并建议俄罗斯、中国和印度等发展航天的国家也这样做。美国表示要与已经发展和正在发展航天的国家进行多边安全对话,促进增加透明度、构建信任渠道。
美国的太空政策固然发生了从太空霸权到太空领先地位的转变,但是作为实质上的航天“老大”,美国长期以来主导着国际空间活动的话语权,形成了特定的思维方式。虽然美国政府对欧盟提出的方案有一定程度的肯定,但权威人士和参议院仍有诸多异议,制定空间活动规则在美国仍有不少反对意见和不小的阻力。
例如,美国前副国务卿葆拉·德萨特表示,欧盟的规则草案没有包括诸如自卫等例外情况,是太空军备控制的“灾难性下滑”;华盛顿大学太空政策研究所所长斯科特•佩斯指出,欧盟提案对太空目标安全缺乏更具体的阐述;国家安全委员会太空政策前主任、参与国家太空政策起草的专家皮特·马尔克斯,对欧盟提案要求当飞行器在“危险接近”其他目标时发布告示提出异议,认为其他国家的这种举动将会引起美国的恐慌,并怀疑“咨询机制”和“调查太空事件”的可行性。
美国参议院对制定国际空间活动规则一直持有不同看法。2011年2月2日,美国37名共和党参议员致信国务卿希拉里,表示欧盟的规则草案存在一些法律问题,会对美国的空间活动(尤其是部署导弹防御拦截器和对抗反卫星武器的武器)以至国家安全产生负面影响。
参议员们提醒美国领导人:
• 如果奥巴马政府加入欧盟提案等限制美国军事作战的非条约性协议,将违反美国法律。美国法律禁止政府采取任何方式(包括加入非条约性协议)限制陆海空三军的行动。欧盟提出的空间活动规则草案属于军备控制协议,应该受法律要求的相关规定的约束,要按条约规格草拟协议,并在批准和生效前经过参议院咨询。
• 如何进行关于空间活动规则的谈判,也存在着实质性问题。如果活动规则聚焦在军事作战上,将有可能模糊军备控制协议和战争法条约之间的差别—军备控制协议是关于和平时期限制军队数量和质量的协议,而战争法条约旨在规定作战中允许或限制的行动。对航天指挥官来说,它们可不是一回事:如果与欧盟签订的空间活动规则属于战争法条约,随后的太空行动将被认为是进入了战争状态;而如果产生了空间碎片,指挥官就将以违反战争法、被作为战争罪犯起诉。这些指挥官将时时面临灭顶之灾,必须在瞬间做出重大决策。
• 参与签订空间活动规则的欧洲国家是美国的盟国,而与盟国是不需要签订军备控制协议的。从实际操作来看,美国与欧洲联盟进行谈判,要向欧洲承担义务;而美国主要的太空威胁来自中国和俄罗斯,它们却不会受到活动规则的限制。从这个意义上说,与欧盟签订的实际上是一种单边协议,只会使中国和俄罗斯受益。
• 如果没有配套的具体措施,空间活动规则有可能留下许多难以解决的安全问题。例如,如果对反卫星武器没有严格的限制,威胁卫星的技术将继续成熟和扩散,在危急时刻会降低卫星的可靠性和稳定性,美国就要付出更大的努力来保护它们。此外,天基导弹防御系统要付出巨大的投入,但不一定能提供可靠的防御,未必一定要研制;而天基拦截器却有攻击卫星的明显能力,应该属于进攻性而不是防御性武器。因此,即使美国只在轨道上放置了少量的试验性拦截器,其他国家也会认为是部署了空间武器,从而刺激他们也发展与部署类似的空间武器。
各航天发展国家从自身利益出发,对空间武器的态度大相径庭。制定空间活动规则的主要困难,还是中俄与美国站在各自立场上对空间武器概念和定义的不同阐述。美国将信息作为空间武器的组成部分,反对“禁止军事和情报的太空利用”;而且将空间武器延伸到它的研制、储存、部署与核查,使空间活动规则变得更加复杂。实际上,这不是简单的空间武器定义问题,而是体现出各主要国家在太空发展思路上的差异,这就需要在改善太空环境的大前提下,通过反复对话和磋商,制定出各方都可以接受的空间活动规则。
从地面摧毁卫星示意图
制定空间活动规则对减缓空间碎片、改善太空环境极为重要,但也因碎片问题变得十分复杂。地球轨道上的垃圾已经对空间活动构成了严重威胁,而空间活动的扩大不断产生新的空间碎片,也使得太空环境进入恶性循环。经过多年的努力,空间碎片问题非但没有从根本上解决、反而日益严重,这成为制定空间活动规则时十分棘手的问题。美国政府和联合国国防与裁军研究所的军事太空顾问马修•豪伊认为,解决空间碎片问题“是在和时间赛跑,一旦过了转折点就不可再逆转”。他支持制定有关碎片的太空行动规则,认为其特点是没有与其他问题严格捆绑,是朝着人类最终需要的天基军备控制迈出的重要一步。
地球轨道卫星的寿命受到它们所携带燃料的限制,燃料用完后卫星便作废,成为太空中不受控制的碎片,产生与其他卫星碰撞的风险。2011年3月,加拿大麦德联合有限公司(MDA)和国际通信卫星公司(INTELSAT)宣布了新的轨道活动交易,计划在2015年发射第一颗为在轨卫星加注燃料的飞行器。加注燃料飞行器作为飞行中的卫星加油站,可以与目前在轨的大多数卫星兼容对接、在轨交会,并与它们的环形适配器相连进行燃料加注。INTELSAT公司同意购买MDA公司加注燃料卫星携带的2000kg燃料中的一半,使该公司在静止轨道上的4~5颗通信卫星各获得200kg燃料,从而延长2~3年寿命。如果没有其他客户,INTELSAT公司需要投资近3亿美元,从发射前开始付款,而多数资金要在证实卫星加注燃料成功后付给。
未来的加注燃料飞行器除了为轨道卫星“加油”以延长其寿命,解决不断增长的空间碎片问题;还可以作为“太空基础设施服务”(SIS)飞行器,装载机械臂用于抓捕和拖拉卫星、安装太阳电池板、更换故障部件,具备某种程度的维修功能;并且可以将废弃卫星拖离拥挤不堪的地球轨道,转移到对工作卫星不会造成威胁的、足够高的“墓地轨道”,或者拖到足够低的轨道以至坠入大气层烧毁。上述功能对于延长卫星寿命、改善太空环境无疑是有好处的;然而交会对接行动蕴藏着潜在的军事用途,频繁的变轨也会对太空环境带来新的问题。因此,卫星轨道加油站这类空间活动将成为解决太空环境问题的双刃剑。
反卫星导弹攻击卫星模拟图
美军地基激光武器试验基地
美军进行激光武器试验
鉴于空间碎片问题的严重性,美国NASA等政府机构提出了各种清除垃圾的思路和方案,但大多非常昂贵。NASA艾姆斯研究中心的科学家提出了利用地基激光器清除垃圾的便宜方案。激光清除并不是全新的思路,美国空军在上世纪90年代就提出了用激光束融化太空中的物体并使其脱离轨道的方案;而艾姆斯研究中心则是论证了使用低功率系统清除空间碎片的可能性:用功率5kW的激光聚焦照射1~2h就可以清除1块垃圾,每天可以处理10个目标。而且该系统不是太贵,100万美元可研制10套,多套并用就可以使清除碎片的速率超过生成碎片的速率,从根本上缓解“凯斯勒综合症”。这种技术甚至可以“推动”卫星改变运行轨道,而不需要消耗卫星携带的燃料,因此具有市场潜力。
然而这种办法的麻烦是,大功率激光器存在着两用性—既可以清除空间碎片也可以伤毁别国卫星,发展这种技术会给其他航天国家带来安全忧虑。有专家提出,可以由多个航天国家合作,共同发展这种系统以避免可能出现的法律问题。但无论如何,如何区别这种激光系统是清除系统还是武器系统、如何削除人们的担忧,仍然是个难题。
2011年2月,联合国裁军大会讨论了太空的军备控制问题。会议认为,太空属于全人类,与地球上每一个人息息相关,从通信、导航、环境监视到支持可持续发展,对太空的利用日益深入到人们的日常生活,所有国家都有责任坚持和平利用太空。然而,太空的卫星和碎片数量都在增长,如何可持续地利用太空需要所有人关心、所有国家采取负责任态度。如此复杂的问题,只有联合国有关机构才可能进行卓有成效的协调。与会代表团希望,联合国裁军大会关于防止太空军备竞赛的讨论应尽快落实,并取得成效。
联合国裁军大会在防止核武器扩散方面发挥了显著作用,已经和正在为制定更有效的空间活动规则而努力。由于太空利用的性质和各国利益的关系比以往更加复杂,使得空间活动规则的制定更为艰难和棘手;而太空环境对制定活动规则需求的急迫性,又容不得问题长期拖延下去。诸多的分歧需要国际性协调,如果联合国裁军大会具有足够的权威性,尽快解决空间活动规则问题就有更大的希望。