空间碎片清除商业运营模式初探

王邵飞 （中国运载火箭技术研究院研究发展中心）

空间碎片清除商业运营模式初探

Primary Study on Commercial Models of Space Debris Removal

王邵飞 （中国运载火箭技术研究院研究发展中心）

空间碎片关系到人类外空活动的长期可持续性发展，在国际空间活动中，大部分国家都已将空间碎片治理作为一项重要的国际义务，从关键技术、国际合作、商业运营等方面探索解决空间碎片问题的可能途径。中国作为负责任的航天大国，承诺控制和减少空间碎片，并不断尝试突破空间碎片清除技术。2016年6月25日，长征－7运载火箭首飞成功，其上搭载的傲龙－1飞行器引起国内外广泛关注，标志着我国在空间碎片清除方面迈出了重要一步。各国目前都致力于空间碎片清除的技术突破、国际合作平台搭建、国际规范制定等主要工作，在商业开发方面仍处于探索时期。本文通过分析空间碎片清除的商业运营关键因素，对比国际海底区域的“平行开发制度”、全球碳排放交易市场的运营模式，初步提出空间碎片清除的“三步走”商业发展模式，即“建立国际基金—构建规则体系—依托专业公司”，为空间碎片治理由技术开发推向市场应用提供参考。

1 空间碎片治理的现有国际机制

联合国和平利用外层空间委员会（UNCOPUOS，简称联合国外空委）为规范空间碎片清除活动，成立了专门工作组致力于建立外层空间活动长期可持续准则，发布了一系列政策文件，通过国家间签署共享空间态势感知数据协议实现对空间碎片的监测预警，尝试将国际合作作为空间碎片减缓的重要途径，并试图通过签订国际条约、双边与多边协议以及国内立法等途径，形成有效的共同治理机制。

空间碎片减缓的国际法律框架

空间碎片减缓是太空环境治理的重要议题。在现行国际法框架内，太空环境保护与治理作为一项重要的原则，被明确写入国际条约与其他国际间多边与双边协议中，为空间碎片减缓提供了国际法基础与依据。目前空间碎片减缓的国际空间法律法规主要有3个层次。①联合国层面，5个外空条约都有条文要求保护外空环境，这为共同治理空间碎片问题提供了基本法律框架；②国家间、区域间国际组织层面，机构间空间碎片协调委员会（IADC）通过《空间碎片减缓指南》，英、法、德、意与欧洲航天局（ESA）签署《缓减空间碎片欧洲行为准则》，ESA制定《ESA机构项目的空间碎片减缓要求》等；③国家层面，一些国家也制定了自愿减少空间碎片措施的政策法规。

空间碎片治理专门机构

从竞争力和成本效益的角度考虑，尽管航天产业界认为空间碎片治理工程会产生束缚，但出于政治意愿和维护人类共同利益，许多国家仍然积极推动空间碎片减缓，成立专门机构开展实际工作。1993年成立的机构间空间碎片协调委员会，目前包括中国国家航天局（CNSA）、ESA、印度空间研究组织（ISRO）、日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）、美国航空航天局（NASA）、俄罗斯联邦航天局（Roskosmos，2016年1月改为俄罗斯航天国家集团）等12个正式成员，在促进成员航天机构间空间碎片研究、提供合作机会、提出碎片减缓备选方案等方面发挥着积极作用。由英、法、德、意等国航天机构与ESA共同组建的欧洲空间碎片减缓工作组（EDMSWG），在应对空间碎片问题、确保欧洲航天项目的顺利实施方面发挥作用。其他一些国家也成立空间碎片专门管理机构，使国家间空间碎片的国际合作有了实体依托，有利于促进空间碎片国际合作的开展。2015年6月，中国航天局空间碎片监测与应用中心挂牌成立，该中心致力于开展以下工作：①空间碎片和近地天体监测系统规划论证、总体方案设计和能力建设等相关工作；②空间碎片和近地天体跟踪监测、风险研判和应急联动的日常运行保障以及突发事件应急响应；③空间碎片数据信息的共享和应用，建设和维护空间碎片自主编目动态数据库工作；④空间碎片数据信息的国际交流与协调联络，支撑开展空间碎片战略规划、技术发展和法律规范等研究工作。

空间碎片监测与数据共享机制

空间态势感知系统在空间碎片监测、预警工作中发挥核心作用，通过联合建立空间态势感知网络可实现优势互补、降低成本。欧盟于2013年7月提交的一项议案中决定建立自己的空间监测网络，这项计划将以法国与德国的空间监测合作为基础，扩展成为欧洲空间态势感知网络的核心，旨在帮助欧盟成员国投资研发空间监测与跟踪网络，识别间谍卫星和近地目标，帮助卫星运营商避免与轨道碎片发生碰撞，在航天器燃料耗尽或其他物体进入地球大气时及时预警，实现保护欧盟空间关键基础设施的目的。美国已建立了最为完备的空间态势感知能力，利用各国对空间资产安全的关切，积极推行“空间态势感知外交”，通过有选择地向盟友国家公布搜集到的空间态势信息，吸引和拉拢国际政治盟友，进而达到垄断国际空间事务话语权的目的。美国于2011年出台的《国家安全空间战略》呼吁加强与其他国家的合作，以此达到拓展能力、共同承担空间活动成本与风险的目的，共享轨道环境数据以防止事故、误解与不信任。2012年5月，美国与加拿大签署了一份5年期协议，将共享轨道监视数据，并确立一个商讨长期协议的合作框架；2013年3月，美国与日本签署了空间态势感知信息共享协议；2013年4月，美国国防部与澳大利亚国防部签署了空间态势感知备忘录。

2 空间碎片清除商业运营的关键因素

目前各国空间碎片治理的热点主要集中在关键技术研发、国际规则制定等方面。未来要真正解决空间碎片问题，需要深入论证空间碎片商业运营涉及到的关键因素。以下对空间碎片清除商业运营需要考虑的相关因素进行了详细分析。科学论证这些要素，对构建切实可行的空间碎片清除国际制度至关重要。

关键技术模式

目前空间碎片清除的概念和技术研究发展迅猛，并由概念设想逐步走向工程实际应用。美国于2010年公布了空间碎片清除技术验证项目—电动碎片清除器。日本正在研究一种演示验证主动清除空间碎片技术的微小卫星系统—空间碎片微型清除器。德国和法国也都在开展空间碎片清除技术的相关研究。中国作为外空条约的签署国，承诺控制和减少空间碎片，并不断尝试突破空间碎片清除技术。2016年 6月25日，长征－7首飞成功，其搭载的傲龙－1入轨后，利用其机械臂圆满完成低地球轨道（LEO）空间碎片主动清除在轨试验验证，标志着我国在空间碎片清除方面迈出了重要一步。

据权威发布，空间碎片清除通常可分为接触式和非接触式两种。一种为接触式主动清除，就是通过追踪卫星与目标的直接作用实现离轨，主要包括空间机器人清除、飞网抓捕、电动绳系等。另一种为非接触式主动清除，就是通过间接作用实现空间碎片清除操作。主要包括激光清除、泡沫清除、充气膨胀方法等。其中，激光清除分为地基和天基两类，都是采用高功率密度激光辐照碎片，利用产生等离子体的反冲作用，改变碎片轨道高度，加速空间碎片陨落，实现主动清除。

所有权与国际责任

根据《外空条约》中规定的各国开发利用外空活动的基本原则，空间碎片治理中应充分论证空间碎片的所有权与国际责任承担的问题。

（1）空间碎片所有权

空间碎片所有权是解决空间碎片清除问题的核心要素。通常意义上讲，所有权国应有权处理其空间物体，也可授权其他国家移除该空间物体，但不得妨碍第三方；任何国家不经授权不得随意移除别国空间物体；不明所有权的空间物体应当由外空委等相关机构协调其移除问题。但是，如果按照“谁产生谁清理”原则，空间碎片的制造者又难以确定。因为这涉及到发射登记国、空间物体的使用国、运载器制造国以及空间物体的所有国等主体，究竟哪个主体应当承担空间碎片的清除责任，分歧依然很大。

（2）主动清除的权利和国际责任

主动清除任务本身与传统的空间物体自身钝化离轨等技术手段不同。尽管空间碎片清除旨在清走太空垃圾，但这一活动本身也可能导致其他损害。1972年《责任公约》规定了空间损害的绝对责任，这要求国家对其空间物体造成的损害承担责任并不以国家具有过错为前提。因此，空间碎片清除飞行器的所有国应该为主动清除空间碎片过程中可能造成的损害承担绝对责任，确保不得威胁到第三方空间资产或产生新的碎片。如果移除过程中因不可抗力（如空间天气）造成第三方损失，应由实施者负责赔偿。

（3）如何分配空间碎片清理后的轨位资源

无人认领与承认所有权的空间碎片，可以“谁清除谁拥有”或“谁清除谁优先占用”为原则，以鼓励从事空间碎片清除活动的组织或国家。有国家宣布所有权的空间碎片的清除权利，可遵循“谁产生谁清理谁拥有”的原则。国际海洋法中的国际海底区域制度中的“平行开发原则”可为空间碎片国际清除制度提供参考。“平行开发制”是《联合国海洋法公约》中规定的关于国际海底区域自然资源开发的一种制度。具体方案为，一方面，由联合国国际海底管理局企业部开发，它可以直接牵头把有钱的企业或者个人组织起来，自己动手开发；另一方面，由缔约国及其自然人和法人与管理局以协作方式开发，申请人须向管理局提出两块经探明的具有同等商业价值的海底区域，由管理局选定一块为保留区，该区域由管理局企业部开发；另一块为合同区，由申请人开发。空间碎片清除规则可以借鉴这一思路，即可以同时提出清除两块“无主”空间碎片，并在清除后无偿获取其中一块碎片所占有的轨位资源。

成本与效益

从全球范围来看，空间碎片清除技术目前还处于技术验证阶段，尚未进入商业应用阶段。一旦投入商业化运营，需要降低清除的成本，特别是要实现国际专业公司化运营，更要充分考虑成本与效益的因素。空间碎片治理的费用，主要包括卫星防护措施、增加公共空间与轨道碎片清除费用。对每个国家来说，空间碎片清除能力代表着空间技术与经济实力。目前，空间碎片清除的交易市场尚未形成，相关制度可参考全球碳排放交易市场的方式，借鉴引入《京都议定书》的联合实施机制（JI）、清洁发展机制（CDM）、国际排放权贸易机制（IET），以促进国家间空间碎片的治理合作。

体制与机制

科学的国际价格体系是形成健康、可持续的空间碎片清除交易市场的基础。轨位资源作为一种公共资源，其重要性和经济价值越来越受到重视，因此价格体系决定了市场盈利空间，对推动空间碎片清除商业化至关重要。但从现有情况来看，轨道位置资源的经济价值估值尚不清晰，这对于重大投资可能造成了一些困难。空间碎片清除的国际原则建设也十分重要。例如，当轨道位置使用期即将届满，亦或卫星的所有权国在限定的时间内没有移除产生的碎片，应该启动空间碎片国际合作机制，或者通过强制性的碎片清除服务贸易来实现空间碎片清除。

3 市场导向的空间碎片清除商业运营机制

一个健康、可持续发展的商业运营机制包括法律保障体系、成熟健康的市场运行模式、全球化的治理体系3个方面，并通过3个步骤实现。

建立空间碎片清除国际基金

鉴于联合国外空委在和平利用外空国际合作中发挥着重要作用，可由外空委以应对人类必须共同面对的灾害性问题为宗旨，以改善空间环境、减缓和清除空间碎片、和平开发利用空间为首要目标，发起建立空间碎片清除国际基金组织，世界主要航天大国按一定比例注资参与，组成理事会，其主要功能是搭建国际交流合作平台、推动形成以经济手段为杠杆的空间碎片清除交易市场。理事会的主要工作包括：①负责对空间碎片商业市场运营进行计划、组织、实施和控制；②批准接纳新的成员国；③批准基金份额规模与权利义务的分配；④讨论净化空间环境有关的重大问题；⑤批准投资空间碎片减缓和清除重大行动方案等。

建立全球化的治理体系

空间碎片清除商业运行机制能否建立起来，取决于全球化治理体系。欧盟于2007年向联合国大会提出了关于国际外层空间的透明度和建立信任措施的具体建议，特别指出，“行为准则涉及的主要活动尤其要包括避免碰撞和蓄意爆炸，拟定更加安全的空间交通管理做法，通过加强信息交流提供保证、透明度和通知措施，以及采取更严厉的减少空间碎片的措施”。《外空行为准则》也提出了类似的主张。因此，在保障各国安全利益的前提下，秉承互补互利、分工协作、资源共享、风险共担的原则，在IADC、ESA等政府、地区间国际组织的推动下，加紧签署以合作互信为基础的空间碎片减缓和清除国际条约或国际规则，为尝试开展空间碎片清除商业运营扫清法律制度方面的障碍。

组建专业化的技术公司

以成立空间碎片治理国际基金组织为基础，可以雇佣第三方有技术实力的专业公司进行空间碎片清除的具体操作，亦或基金会本身可成立附属的专业技术公司，以便处理全球范围内的空间碎片治理问题。

4 结语

随着空间碎片清除技术日益成熟，越来越多的国家正在考虑将空间碎片清除推向商业运营，但现有的国际市场和机制一定程度上阻碍了空间碎片清除市场的形成。空间碎片清除的商业运营是解决空间环境问题的有效手段，这引起越来越多国家的广泛关注，并正在全球范围内达成越来越广泛的共识。