外空安全概念的再探讨

2020-07-20 06:08杨/文
国防科技工业 2020年6期
关键词:外空轨道军事

李 杨/文

外空(外层空间、外空)是指平均海平面上空100 公里以外的物理空间。外空科技和外空设施不仅关乎一个国家的军事、政治、经济、社会等方面的安全,更代表了一个国家的综合国力和国际地位。如一些西方学者所言,大国的外空博弈从根本上讲就是大国之间对世界威望的争夺。正因如此,大国在外空的竞争空前激烈,使外空安全自冷战以来一直是国际政治的重要议题之一。

外空安全问题的由来

外空安全问题产生于冷战初期,在两极对峙格局下,美国和苏联两个超级大国由地球延展到外空的军备竞赛导致外空军事安全威胁逐渐突出,而后随着人类的外空不加限制地开发导致外空又面临着外空轨道资源减少、外空碎片增多等非军事安全威胁。同时,由于越来越多的国家正在开发和试验反卫星武器,外空军事安全威胁依然延续。这两种属性的外空安全威胁相互交织,导致当前的外空安全形势空前严峻。

外空轨道资源减少

人类快速地开发导致可用的轨道资源正在迅速缩减。根据忧思科学家联盟的数据,从1957 年第一颗人造地球卫星发射到2017 年1 月,人类共进行了大约5250 次外空发射,将大约7500 颗卫星送入外空,总载荷约7500 吨,外空中有共超过4495 颗卫星,但正在运行的仅有1459 颗,占32.46%。1957 年至冷战结束时,地球轨道上可观测到的人造物体的数量由0增加至约6000 个,1990 年至今,地球轨道上可观测到的人造物体已经增长至约18000 个。目前有约1400颗卫星在轨运行,随着外空行为体数量的增加带来的相应的外空活动的增多,导致外空轨道越来越拥挤。以地球同步轨道为例,根据欧洲航天局的统计,目前地球同步轨道区域的外空物体数量已经达到1533 个,其中仅有502 个是受控制的,有773 个外空物体处于“漂流轨道”(drift orbit)。2016 年,又有34 个新的人造外空物体发射进入地球同步轨道,18 个外空物体寿命终结,但这18 个中仅有13 个按照“机构间碎片协调委员会”(Inter-Agency Space Debris Coordination Committee)的卫星衰退规则离开了地球同步轨道,剩余的5 个目前仍在轨道中。2009 年,苏联制造的、已经退役的“宇宙2251 号”(Kosmos 2251)卫星与美国“铱星33 号”(Iridium 33)卫星的碰撞事故,造成了两颗卫星的彻底损坏和约2300个可追踪的在轨外空碎片,这些碎片严重威胁了相关轨道上卫星的运行安全。

外空碎片不断增多

2011 年美国国家研究委员会发布的一份报告认为外空碎片的数量已经达到一个危险的临界点,在这种情况下,碎片可能会不断地与其他碎片发生二次甚至多次碰撞,产生更多更微小的外空碎片,进一步增加了外空碎片碰撞和破坏卫星的可能性。根据欧盟的预测,到2020 年地球轨道上1cm 大小的外空碎片将增加至100 万个,这些大小碎片有可能对大部分在轨卫星造成毁灭性的威胁。同时,外空碎片和外空冗余设备的减缓和主动消除措施却不尽如人意,2000 年至2014 年,外空飞行物的任务后处置率(Post Mission Disposal)仅维持在64%左右。根据美国航空航天局的预测,如果当前外空飞行物的任务后处置率不加以改变,那么未来200 年将可能会出现71 起灾难性的碰撞和76 起非灾难性的碰撞事件;如果将任务后处置率提升至95%并维持25年,那么未来200 年可能发生26 起灾难性的灾难性事件和19 起非灾难性的碰撞事件。和平利用外层空间委员会下属的科技小组委员会预测,如果外空飞行物的任务后处置率为30%,那么2213 年将可能有34000 个直径大于10cm 的外空飞行物在近地轨道,大约是2013 年的2.4 倍;如果外空飞行物的任务后处置率为90%,那么近地轨道的直径大于10cm 的外空飞行物数量将不会有明显增加。随着地球轨道上的碎片达到一定的密度,卫星与碎片、碎片与碎片之间更有可能发生碰撞导致更多的碎片产生,碎片的数量会成倍增长,地球轨道环境最终可能被外空碎片完全占领而形成“凯斯勒症候群”(Kessler Syndrome),人类将无法继续充分有效的利用外空资源。虽然这只是极端情况,但如果不及时对外空自然安全加以重视,这种情况完全有可能发生。

外空军备竞赛矛盾依然存在

外空是全球公域中位数不多的一个覆盖全球的物理区域(physical domain),从外空可以到达地面的任意一个地方,从全球任意一个地方也可以进入外空,外空中的所有资源都是向世界各国开放的。这种全覆盖性、全开放性是外空最大的特点。正是由于这一特点,冷战初期随着弹道导弹和人造地球卫星的出现,外空成为继陆地、海洋和空中之后人类从事军事活动的“第四维”区域,各国都将外空安全视为国家安全战略“制高点”,利用外空设施进行情报搜集、战斗指挥,甚至主动攻击敌方。在和平时,外空设施具有国家战略威慑的功能;在战争时,外空设施是军力的“倍增器”,能最大化地减少人员伤亡和设备损失。正是因为外空设施重要的军事战略意义,各国尤其是外空军事大国之间的外空军事化和军备竞赛一直持续,外空军事大国面临着陷入“修昔底德陷阱”的危险。需要强调的是,外空军事化与外空武器化在概念上有所区别,外空军事化一般定义为利用外空设施提高常规部队的军事效能或将外空设施用于军事目的的趋势。外空武器化则指以外空物体为军事攻击目标而发展的陆基、空基、天基武器,以及在外空部署对地武器的趋势。外空武器化是外空军事化的一部分,侦察卫星等外空科技的应用表明外空军事化已经且正在发生,但外空军事化的出现并不一定意味着外空武器化的必然到来。

外空安全的定义

随着越来越多的国际政治行为体成为外空行为体,外空安全已经成为国际安全的一个重要维度。由前文可以看出,外空安全问题有多种表现,既有军事层面的,也有非军事层面的。从本质上说,外空安全问题是国际军事安全问题和人类公域安全问题的子集,带有国际政治的特征,因此定义外空安全要以国际政治的“安全”为基础。

外空安全涉及军事、环境、资源等多个方面,既有自然属性,也有社会属性,涵盖了国际安全、公域安全、国家安全,兼具传统安全和非传统安全的特征。在国际层面,外空安全事关所有外空行为体的共同利益,任何破坏外空安全的行为都有可能会对外空所有行为体产生不利影响;在国家层面,外空安全事关一个国家的军事、政治、经济、社会等多方面利益,已经成为国家安全的重要组成部分。因此,外空安全本质上是国际政治安全问题。

结合“安全”的定义,外空安全的定义可以分为狭义和广义两种。在狭义上可以定义为外空人造设施、人员不受有意或无意的攻击和威胁。目前外空人造设施绝大多数是各种用途的卫星,对卫星的攻击和威胁具体来说包括有意的反卫星武器攻击、通信网络系统攻击,与外空碎片和其他外空设施无意的碰撞以及频谱干扰等。外空安全在广义上可以定义为整个外空环境、外空生态的和谐共存。相对而言,与国际政治更贴近的是外空安全的狭义定义。对照安全的社会属性和自然属性,外空安全可以分成外空军事安全(Space Security)和外空自然安全(Space Safety):外空军事安全是外空行为体主观的外空军事行为造成的安全问题,具体体现为反卫星武器的试验和部署等;外空自然安全是人类日益频繁的外空活动造成外空自然环境恶化的安全问题,具体体现为外空碎片增加、频谱饱和、外空轨道资源不足等。需要强调的是,外空自然安全的概念并不完全等同于外空环境安全,外空交通管理、外空频谱分配都属于外空自然安全问题但不属于外空环境安全问题,外空环境安全特指外空地球轨道、外空天气等物理环境对外空设备、人员的正常运行不造成干扰和不利的影响。

从行为主体上看,外空自然安全问题与外空军事安全问题在行为主体的主观性上存在差异。外空自然安全问题由行为体无意的或不可避免的外空行为产生,主观性不是外空自然安全的决定性因素,受制于外空科技的发展水平,外空自然安全问题在短时间可能无法得到有效改善;而外空军事安全问题来源于外空行为体有意为之的外空军事行为,外空军事行为体主观上可以避免和消除外空军事安全问题。

外空安全的特征

外空安全的特征来源于外空的物理特性。宏观上,进入外空的难度远大于陆地、海洋、天空等其他人类公域,外空科技的发展进步依赖于强大的综合国力,因此国际政治中的军事、经济大国在外空安全活动中扮演着关键角色。微观上,外空的物理特性决定了外空设施有规律的运行以及外空环境的改善存在极大难度,因此造就了外空军事安全的“先发攻击优势”和外空自然安全的“不可逆性”。

外空安全的宏观特征

宏观上,首先,外空安全是一个复合的概念,既包括传统安全的外空军事安全问题,也包括非传统安全的外空自然安全问题。从长周期看,外空军事安全是最为重要的问题;而从短周期看,外空自然安全是最为紧迫的问题。一方面,两种属性的安全问题在一定程度上相互交织,例如,外空军备竞赛导致更加频繁的外空军事活动,不仅影响了外空军事安全,随之带来的更多的外空碎片也影响外空自然安全。另一方面,两种属性的安全又相对独立,外空军事安全和外空自然安全的解决路径有所差异,外空军事安全要求外空行为体主观上克制行为,理论上在短时间内可以实现;外空自然安全要求外空科技水平、外空公域治理机制建设与需求相匹配,理论上需要较长时间才能实现。

其次,由于外空科技涉及导弹、遥感等事关国家核心利益和安全的技术,行为体在外空中的相互依赖并不明显,更多地表现出“自助”,因此在外空安全认知上更偏向于国家主义,这给外空安全尤其是外空自然安全治理带来了挑战。外空自然安全的有效治理要求外空行为体以“外空命运共同体”为理念指导,主动承担责任,而以国家主义为中心的国家利益的实现是外空行为体外空行为的根本目的。从这一点上看,外空自然安全的治理难度可能要高于其他人类公域安全问题。

最后也是最重要的是,外空大国是外空安全的核心决定因素,外空领域已经成为名副其实的“大国俱乐部”,外空科技落后的国家以及非国家行为体很难实质性地影响外空安全问题。从目前看,美国、中国、俄罗斯、欧盟是外空的主要力量,但这四方存在力量分化的趋势。受外在国际政治格局和国际体系变化的影响,美国和欧盟在外空合作上相对紧密,与中国和俄罗斯呈竞争态势,这极大地制约了当前外空安全的治理进程。因此可以说,主要力量之间的力量整合与分化决定了外空安全治理的最终成效。

外空安全的微观特征

“先发攻击优势”是外空军事安全最显著的特征。外空的物理环境决定了外空设施在地球轨道上有规律地运行,攻击方很容易掌握其运行信息。在确定攻击目标后,攻击方在地球的任何地方、任何时间都可以对外空设施进行攻击,攻击方相对于防御方而言占有绝对优势。因此有实力的外空国家都在大力开发反卫星技术,这导致了外空可能向武器化方向发展,其后果是外空最终将成为军事争夺的“高地”,其服务人类共同利益的属性将被大大削减。

“不可逆性”是外空自然安全的主要特征。与其他人类公域环境可以进行一定的自我修复以及人为干预不同,外空环境的自我修复需要很长的周期,而且人类有限的科技水平难以实质性地改善外空碎片等问题。以外空碎片为例,目前清除碎片的唯一有效方式是通过碎片自然的轨道衰变,进入大气层燃烧销毁,然而这需要耗费大量的时间,例如,中地轨道的碎片需要数百年甚至数千年才可以坠入大气层,同步轨道对碎片的引力较小,轨道衰变则需要更长的时间。对于中地轨道或同步轨道的碎片,还没有有效的清除机制,但同步轨道又是卫星通信、导航的关键资源,如果不及时对该轨道碎片的产生加以减缓,那么未来很可能该轨道资源就无法再被使用。另外,由于外空轨道资源、频谱资源极为有限,当前国际社会对外空的利用遵循“先占先得”原则,导致大量的行为体急切地寻求进入外空的能力,将外空利用放在首位而忽视了对外空环境的保护,这给外空自然安全的治理与维护带来了巨大挑战。

外空安全与国际安全的联系

外空安全问题虽然具有不同于一般国际安全问题的特征,但外空安全问题主要是由国际政治行为体的行为活动产生的,国际政治行为来源于国际体系的权力结构、利益分配和观念认知。因此外空安全问题实质上来源于国际安全问题。同时,受外空物理特征和外空科技的影响,外空安全问题的发展和变化也有其独立性,其对国际安全存在一定的反作用。

外空安全是国际安全在外空领域的映射

如果说外空安全是因变量,那么国际体系中的权力、利益、观念等就是自变量。国际体系的权力结构、利益分配和观念认知决定了国际政治行为体在国际安全秩序包括外空安全秩序中的行为选择。因而审视外空安全问题首先需要从国际安全秩序的整体视角上看,从这个角度而言,外空安全秩序可以说是国际安全秩序在外空领域的具体映射。国际政治行为体之间的行为互动会对国际秩序、国际安全局势产生积极或消极的影响,这种影响最终会延展到外空安全领域。其次,从不同的安全属性上看,外空军事安全是国际军事安全的一个子集,大部分外空设施都带有军事目的或者可以执行军事功能,在大国发生军事冲突时,外空必然会成为作战方争夺的重要“高地”;外空自然安全是全球非传统安全的一个子集,其安全治理是全球公域治理的一部分。最后,从外空安全威胁的解决途径上看,外空军事安全威胁的缓解可以通过国际军事安全的管控行为实现,这些管控行为既可以是外空行为也可以是非外空行为;而外空自然安全威胁的缓解必须通过具体的外空行为实现。简而言之,如果国际安全局势是总体稳定的,那么外空安全局势也必然是相对稳定的;如果国际安全局势尤其是大国之间的安全局势发生了剧烈变化,那么外空安全局势必然会受到相应的影响。

外空安全对国际安全具有反作用

由于外空科技对于一个国家尤其是大国具有重要的战略威慑意义,对外空安全行为的错误认知很可能导致重大的国际战略误判,导致国际冲突的产生和升级。因此外空安全的发展和变化也会对国际安全产生反作用。例如,一个外空大国在国际体系中的不安全感可能会导致其在外空部署或使用武力,而这种谋求自身安全的行为又会导致其他国家在外空或是大气层内做出相应的行为回应,从而引发更大规模的国际安全问题。以决定外空军事安全走向的外空武器化问题为例,自冷战以来,虽然没有任何武器被公开宣称部署在外空,但这种可能性时刻存在。外空武器化的影响主要体现在以下四个方面。第一,非自卫目的外空武器化会破坏外空的战略稳定和秩序,引发激烈的外空军备竞赛,致使外空行为体陷入“螺旋式”上升的外空安全困境。冷战结束后,越来越多的国家成为外空行为体,外空国家的国家利益存于空天、国家安全系于空天、国家发展依托空天。外空安全事关各方的核心利益,外空科技又与核武器、战略导弹等战略力量密切相关,外空军事冲突很可能导致大规模战争悲剧的发生,影响整个国际体系的战略稳定。第二,由于行为体之间的信息不对称及相关管控机制缺失,外空武器化可能引发战略误判甚至冲突升级。外空技术自动化深入发展,预授权的自动防护和反击措施可能导致对意外情况的误判和冲突升级;信息网络技术在空间广泛应用,外空资产遭到网络攻击的可能性上升,网络攻击难于溯源,亦可能引发误判和冲突升级。第三,外空武器冲突会造成大量的外空碎片,破坏外空环境。已有的反卫星试验表明,对外空设施使用武力可能会造成难以估量的外空环境破坏。摧毁外空设施而产生的碎片在占用轨道资源的同时也会威胁其他正常运行的外空资产,给外空环境造成不可逆的伤害。第四,外空武器化趋势将会使外空行为体以外空军备竞赛为国家外空政策的核心,提高外空活动成本。外空武器将占据有限的外空资源,势必会影响外空技术在地球气候变化、环境预警等促进人类共同利益方面的应用,同时开发外空武器需要大量的人力、物力成本也浪费了宝贵的国家资源。

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