面向空间环境治理的在轨服务空间法问题研究∗

王冀莲，王功波，杜辉，李伟杰

(1.中国空间技术研究院，北京100094；2.中国航天员科研训练中心，北京100071；3.北京空间飞行器总体设计部，北京100094)

1 引言

空间碎片是指地球轨道上的或重返大气层的所有不起作用的人造物体，包括其残块和组合单元。自1957年第一颗人造卫星升空以来，人类已在地球轨道上制造了近8000t空间碎片。从分布区域来看，空间碎片主要集中在高度2000km以下的近地轨道区域 (LEO)、20000km左右的中地球轨道 (MEO)以及36000km附近的地球同步轨道 (GEO)区域[1]。数量众多的空间碎片给正常运行的航天器带来了巨大的威胁。以碎片大小划分，尺寸10cm的碎片碰撞将彻底摧毁一颗航天器，尺寸1cm的碎片碰撞将使航天器失效或者击穿国际空间站的防护层，尺寸1mm的碎片将使航天器的分系统失效[2]。根据美国空间碎片研究专家凯斯勒的研究结果，如果空间碎片高速增长的情况得不到改善，若干年后空间碎片数量将达到发生碎片链式撞击效应的临界值，近地空间将彻底不可用[3]。

为了保证航天活动的可持续性，各航天大国均意识到了减缓和清除空间碎片的重要性。虽然在制度层面，各国还未达成足够的共识以制定具有法律约束力的国际条约，但在技术层面，美国、欧洲、日本、俄罗斯、加拿大等国家和地区，都开展了对主动移除技术的研究实验[1—3]。对于LEO区域碎片，主要的处置方法是令其坠入大气层烧毁，而对于GEO区域碎片，则是将其抬升200km送入坟墓轨道。执行这些操作，要求有在轨航天器对碎片进行抵近、抓捕，因此，在轨服务成为主动移除碎片技术的重要载体。

本文基于空间环境治理的需求，提出基于在轨服务的空间环境治理空间法问题研究，制定初步的在轨服务空间法问题架构。通过分析当前航天大国空间法博弈形势，探讨了关于在轨服务空间法政策主导制定的基本策略。上述相关研究旨在为在轨服务空间法问题研究提供参考。

2 空间环境治理与在轨服务发展现状

2.1 在轨服务发展状况

航天器在轨服务技术的发展可以大概分为四个阶段。第一个阶段是20世纪60年代的概念研究阶段。在轨服务的概念在这个时期首次提出，美苏在此阶段都开展了在轨服务的方案探索、效益评估及关键技术分解与初步研究。第二个阶段是1970～1990年的有人在轨在轨服务技术的验证及初步应用阶段。70年代初，美国通过天空实验室完成了航天员在轨实施太阳帆板释放等操作。从1977年航天飞机载人试飞开始，美国利用航天飞机平台，开展了一系列有人在轨服务技术的在轨验证工作。第三个阶段是1990～2000年的有人在轨在轨服务技术的成熟应用以及自主在轨服务技术在轨验证阶段。第四个阶段是2000年至今的有人在轨在轨服务/自主在轨服务技术快速发展阶段。进入21世纪，航天器在轨服务技术快速发展，典型的在轨服务案例包括美国哈勃太空望远镜的在轨维护、轨道快车计划的成功实施、 “凤凰”计划及 “蜻蜓计划”的先后提出，欧洲的ConeXpress、 ROGER、 DEOS、 iBOSS、 HERMES、OLEVS计划，以及美国最近成功在轨执行任务的MEV-1 等[4—6]。

在轨服务经过几十年发展，未来应用领域十分广泛，包括更加丰富的各领域常规航天器在轨维护、大型空间系统构建等，还包括深空领域的新体制探测、小行星防御及重定向等。从国外已经开展的多个在轨验证项目以及在研项目可以看出，在轨服务主要分为在轨组装 (On-Orbit Assembly)与在轨维护 (On-Orbit Maintenance)两大类。在轨组装包括航天器之间的组装、航天器在轨扩展、航天器在轨建造、在轨模块组装、基于在轨制造的组装构建。在轨维护的任务体系结构则相对丰富，包括在轨监视、抓捕、测试、补加，在轨模块更换、清理，在轨发射与部署等7个方面，其核心在于通过提供在轨服务的航天器对接受在轨维护的航天器提供各类维护任务，从而对其进行修复、升级等，最终延长客户航天器的在轨寿命。

2.2 在轨服务在空间环境治理领域的应用

本世纪以来，多个国家都开展了包含空间碎片清理的在轨维护系统研究。

2002年，美国海军空间技术中心 (NCST)和海军研究实验室 (NRL)立项研发SUMO航天器，旨在降低一般在轨飞行任务的风险，它的主要任务包括移除轨道碎片和将失效的高轨道卫星拖入坟墓轨道。美国国家航空航天局 (NASA)先后于2009年和2014年发起Restore-G和Restore-L项目，分别为高轨道卫星和低轨道卫星提供在轨修护服务。其中Restore-L也可用于清除空间碎片。2003年，欧空局 (ESA)提出ROGER计划，聚焦于故障GEO卫星和大型残骸的操控，第一艘ROGER航天器将于2025年发射升空。2005年欧空局、德国宇航中心 (DLR)以及研发商Kosmas Georing服务公司开发出HERMES项目，这一项目也服务于轨道碎片的处置和清除。日本于2004年推出轨道维护系统，由情报通信研究机构 (NICT)开发，用于检查运行轨道，维护、救援、清理碎片和废弃卫星等。加拿大MDA公司在2011年与国际通信卫星组织合作开发了空间基础设施服务 (SIS)系统，可将目标卫星的寿命延长1到5年，还可以清理空间碎片并将废弃的卫星送入坟墓轨道。俄罗斯的能源公司在2010年宣布开发一种 “Pod”航天器，可以抓取低轨区域的失效卫星或轨道碎片，使其重返大气层。此外，俄罗斯在2016至2025年间计划研发Sweeper航天器，用于移除高轨区域的空间碎片和废弃卫星，将它们送入坟墓轨道或重返大气层烧毁[5]。

3 在轨服务空间法问题架构

从多国的探索实验中可以看出，在轨服务技术有望在解决空间环境治理问题上广泛应用，而在轨服务的迅速发展也离不开空间法体系的支撑。但空间法体系的滞后性，也使得在轨服务的一些方面处于无法可依的状态，可能对在轨服务技术的应用产生不利影响。结合现有的空间法体系梳理在轨服务的任务架构，可得出针对在轨服务的空间法问题架构，进而可以得出在轨服务应用于空间环境治理对空间法体系提出的制度需求。

3.1 架构组成

在轨服务空间法初步体系架构如图1所示，子架构层包括在轨服务任务层和空间法架构层。在轨服务涵盖飞行任务全程序中较为典型的9个任务项:地面发射、在轨发射与部署、交会与逼近、在轨操控、轨道转移、目标废弃处置、在轨建造、行星表面建造以及再入返回。参考现有空间法领域的典型要素，分析确定空间法架构层13个要素项，分别为航天器归属、轨道、通信频率、废弃物管理、外空武器、空间目标的规避安全距离、空间碎片、核推进轨道约束、高轨目标处置、低轨目标处置、污染监管、再入返回地球时的落区控制以及外空的和平利用。

图1 在轨服务空间法问题架构Fig.1 Architecture of the on-orbit service space law problem

3.2 有关空间环境治理的法律问题

在轨服务空间法构架中与环境治理关系较为密切的法律问题是涉及废弃物管理、空间碎片、核推进轨道约束、高低轨目标处置的空间碎片减缓和污染监管问题，以及再入落区控制问题。

3.2.1 空间碎片减缓

空间碎片减缓问题是空间环境治理的重中之重。减缓空间碎片，包括从源头上减少产生和产生后的清除两个方面。主要的空间法依据为 《和平利用外层空间委员会空间碎片减缓准则》、《外层空间活动长期可持续性准则》 (简称LTS准则)、《外层空间活动中的透明度和建立信任措施问题政府专家组报告》等文件。

在轨组装、在轨维护、在轨发射等任务都可能产生空间碎片；在轨服务器和目标航天器或其他航天器有碰撞的几率，也可能产生空间碎片；同时在轨服务器自身也有解体的风险。根据上述文件提供的参考，在轨服务器无论执行何种任务，首先应尽量避免在任务过程中制造更多的空间碎片。

而对已产生的空间碎片进行主动清除的问题，只在LTS草案中有所涉及，并未获得大会通过。但基于减缓空间碎片的共识，主动移除行为应以有利于外层空间活动长期可持续性的方式进行，并考虑到重返大气层的碎片对地面造成的损害。因此，当在轨服务用于处置失效卫星、大型空间碎片时，应避免采用容易使其进一步解体的方式。

然而，目前空间碎片治理规则都不具有法律约束力，各国并没有必须遵守的义务。如果在轨服务技术能够广泛用于移除空间碎片、处置废弃航天器等任务，很可能推动空间碎片治理规则发展，促进空间碎片相关条约或主动移除碎片规则的出台。

3.2.2 对太空污染的监管

依据 《外空条约》第六条、第九条的规定，各缔约国应对所开展的外空活动承担国际责任，保证本国实施的活动符合条约的规定；各国在探索外层空间的活动中应避免造成有害污染。因此，国家对于外空活动可能造成的污染应有监管和控制机制。在轨服务对外空环境可能造成的污染主要包括核污染和空间碎片污染。

核污染的污染源最可能是在轨服务航天器使用的核动力源。核动力源具有体积小、寿命长等特性，特别适用于甚至必须用于在外层空间的某些任务。在轨服务可能采用核动力源提供动力，以驱动在轨服务航天器在轨道间机动，特别是应用于轨道运输类的任务过程中。在此情况下，需要遵守 《关于在外层空间使用核动力源的原则》制定航天器使用核动力源的安全标准，做好安全评估与重返通知工作，依据 《外层空间核动力源应用安全框架》的指导制定建立监管框架，防止在轨服务任务执行时放射性材料对外空和地球环境造成不利影响。

在空间碎片污染的监管方面，主要涉及在轨服务的两大类典型任务，包括轨道转移以及在轨具体服务操控，需要在参考现有LTS准则等文件的基础上，制定在轨服务空间活动的政策和监管框架，特别是针对在轨操控过程中容易产生空间碎片的问题 (如1993年哈勃太空望远镜第一次在轨服务即抛弃了一副太阳翼)，需要对碎片规模、碎片责任、减缓处置等进行规定。

3.2.3 落区控制

落区控制是航天器返回大气层时面临的问题，是发射国对航天器保持管辖与控制的重要体现。所涉及的问题主要是航天器重返过程中对他国航天器、大气层中航空器及地球表面人员及财产造成损害的责任问题，以及落入辖区之外的航天器和航天员返还问题。《外层空间条约》与《责任公约》对于实体返回影响、所属权、损害责任等进行了规定。

航天器的发射国应以国内登记册的形式对其所发射的空间物体进行登记，作为确定空间物体归属的书面证明。登记空间物体的发射国对留置于外空或天体上的空间物体保有管辖权及控制权。空间物体及其部件，不管是发射入外空还是建造于天体之上，或是返回地球，都不改变其所有权归属。当空间物体落入登记国国境之外，经过登记国证明其归属，应返还给登记国。外空物体对地球表面及大气层中的航空器造成的损害，应由发射国承担绝对责任。一发射国的空间物体对另一发射国的空间物体造成损害，并因此对第三国之地球表面或飞行中之航空器造成损害，前两国应负连带责任。

在轨服务的落区控制问题，需要借鉴现有空间法条款并进行适应性完善，主要体现在两个方面。首先，在轨服务任务中的低轨空间碎片移除、加速再入大气层，均为主动可控的操作，因此在落区控制方面应该更加严格。其次，空间碎片返回具有产生损害的风险。如果在轨服务器推动空间碎片重返大气层后，碎片未完全烧毁，对地球表面或飞机造成了损害。假如空间碎片的发射国与在轨服务器的发射国不同，两国是否承担连带责任，两国之间以何种依据划分责任，都是可以探讨的问题。应提前制定有效策略，并通知目标空间碎片责任方以及国际相关组织，同时对损害责任承担应有明确的协商处置条款。

4 在轨服务空间法主导策略研究

由上文可见，将在轨服务用于空间环境治理面临着很多规则上的空白，在轨服务技术本身也可能成为制度完善的物质基础。因此，对在轨服务相关空间法完善的策略研究颇有必要。

4.1 大国间空间法博弈形势分析

随着各国航天技术不断发展，虽然国际社会并未制定新的外空国际条约，但各主要航天国家均试图通过制定不具备国际法约束力的所谓 “软法”，来重塑冷战后的外空国际规则，从而进入“后软法时代”。这一时期围绕空间及航天法的交锋，日益集中于外空治理新规则的制定、空间碎片减缓、商业航天等方面。空间法律新秩序的第三次博弈，最鲜明的特点是多方多元。

美国利用其空间优势，在强调其领导地位的同时，积极强调新兴航天国家要在空间活动中接受更多的规则约束。同时，美国又极力反对旨在推进外空非军事化的种种努力，阻挠各种可能“限制美国军事利用太空”的国际性文件出现[7]。

欧盟提出 《外空活动国际行为准则 (草案)》，为扩大该 《准则》的国际影响力，欧盟与美、俄、中、巴 (西)、印 (度)、澳、日、乌等国进行磋商未果。而联合国外空委也提出太空可持续倡议，并组建4个专家组，分别对地球可持续发展的太空持久利用问题，处理空间碎片、太空行动以及支持太空态势感知共享机制问题，空间天气问题，太空领域的行为规则和指南问题进行研究，提交相关的方案。此外，联合国大会通过了65/68号决议，组建政府专家组就太空透明与信任建设机制进行研究 (TCBMs)，旨在考虑有关利用太空的基本原则、有关行为规则的政治措施、增加太空活动透明度的信息共享机制。

中俄则在2002年6月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 (草案)》(PPWT)，提出:不在近地轨道部署任何类型武器，不在天体安装此类武器，不在外空以其他方式部署此类武器；不借助于威胁或使用武力打击太空目标；不支持、鼓励其他国家 (集团)、国际组织参与本条约所禁止的活动。

4.2 我国参与空间法规制定的优势与不足

中国航天事业历经60年的发展，已经在全球航天整体发展格局中占有重要地位，其发展势头和取得的成绩令国外同行惊叹不已。但在空间法领域，美国已经建立了世界上最完整且有效的国内航天法体系，欧洲则占据着国际外层空间法学研究的制高点，欧美尚未放弃联手推广欧盟制订的 《外空活动国际行为准则》的国际影响力，试图以此为基础构建国际空间法律新秩序。

我国空间法研究仍处于软实力滞后于硬实力的阶段，体现在中国的空间法学研究总体上仍处于对国际学说的 “译介”和 “跟随”阶段，几乎没有主动提出过有国际影响力的空间法学说[8]。

4.3 在轨服务空间法规的主导策略分析

在轨服务领域的空间立法既涉及当前已有空间法条约运用，又涉及到体系性的空间立法完善与新增主张。本节尝试分析当前国际空间法发展形势下的我国主导在轨服务空间法制定的策略，为我国主导国际空间法制定及相关法律专业研究提供参考。

4.3.1 任务驱动深入研究相关空间法及主张国责任与利益点

在轨服务航天器从研制到任务实施，与现有常规航天器在一定程度上有相似性，更多的则体现出其独特的任务多面角色。尽管是仅仅提供轨道某一特殊操控服务的航天器，但特殊的服务轨道设计以及相应的轨道机动、通信频率、碎片风险及任务结束后的处置决策，都对这一颗相同的航天器提出更为复杂的系统研制与在轨飞行要求。

通过详细的飞行任务剖面分析，制定完备的在轨服务空间法架构，可以提前掌握在轨服务特定任务所涉及的主张国责任与利益点，为设立与实践相关空间法律条款占据先机。

4.3.2 立架构主导空间法体系论证并把握核心条款设立与实践

在轨服务航天器任务内涵广泛，在国际层面进行相关空间法律条款的博弈过程中，需要早做工作，深入研究在轨服务空间法体系架构，把控体系逻辑层次。在此基础上，以任务实施为契机，不断挖掘和落实在轨服务空间法的核心条款，推动其设立与实践。

核心条款的把握凸显出对于某一特定在轨服务任务的空间法内涵掌控，上升到空间法体系架构层面，则把体系的完备性与核心条款的可用性有机结合起来，最终可实现对于在轨服务领域空间法设立与实践的主导。

此外，调研国内外在轨服务航天器发展可知，在轨服务任务在应用层面上的实践目前还仅为少数，各国技术发展与任务部署研究体现出在轨服务实施将从单个任务点不断扩展至体系性的在轨实践，这与在轨服务空间立法的设立、实践与完善逻辑相匹配。

4.3.3 建联盟推动在轨服务空间法实践与完善

利用我国在相关国际活动中的主导地位，以联盟形式推动在轨服务空间立法。通过专家团体研讨、定期联盟大会等形式从最基础的专业研究到顶层的规则研讨与制定，丰富在轨服务空间法联盟建设与维护的形式。结合在轨服务任务发展从点到体系的特点，宜于在联盟范畴首先推动空间法体系架构层面上的共识。通过在轨服务任务的不断实施，推动在轨服务空间法律条款的实践与不断完善，最终以点及面，并同步发展与巩固在轨服务空间法联盟，逐步建立完备的在轨服务空间法体系。

4.3.4 倡导外空长期可持续性发展与建立国际合作及信息共享机制

当前我国航天科技快速发展，航天各领域任务不断取得突破，包括空间站、月球与火星探测等不仅实现了拉近了与美俄差距，而且在多个方面实现了 “国际首次”。因此在当前我国迈向航天强国的跨越时期，应大力倡导外空长期可持续发展与国际合作，彰显我国负责任大国形象并主动担当，充分发挥在联合国机制内研讨空间立法的大国作用。

利用航天合作与空间立法联盟为契机，进一步巩固空间立法联盟在国际空间法立法中的地位，主张建立信息共享机制，推动外空长期可持续发展。

5 结论与展望

5.1 结论

通过概括国内外在轨服务航天器技术发展历程，梳理在轨服务的任务架构及研究在轨服务空间法的体系架构，本文可得出以下结论:

(1)在轨服务空间法研究需求迫切:相对于在轨服务航天器的全任务周期，尽管现有空间法部分条款可以借鉴参考，但在轨服务的复杂多样性以及国外任务实施与标准法规设立形势等，折射出在轨服务领域的空间法研究需求迫切，同时更是空间法研究的宝贵机遇。

(2)在轨服务空间法应重视主导策略研究:提出了四项主导策略建议，包括在轨服务工程任务驱动、以架构带动立法、以联盟推立法以及倡导可持续发展等，这些应与在轨服务空间法具体问题研究同步进行、互为促进。

(3)在轨服务空间法值得持续开展研究:无论是在轨服务航天器的体系研究与工程实施，还是当前已显现出的低轨大规模星座形势，均凸显出在轨服务空间立法研究大有可为。同时须关注研究成果可执行，保障航天强国建设空间法 “在轨服务版块”的落地。

5.2 展望

在空间法专业研究层面，我国应完善在轨服务空间法体系并针对已开展的在轨服务相关研究，分析制定在轨服务核心条款，以大规模低轨星座所带来的空间碎片风险为契机，完善在轨抓捕与移除等典型在轨服务空间法条款研究。在组织推动层面，建议尽早推动建立 “专业委员会”等国内学术联盟，加强学术交流，倡导良性竞争，促进国内空间法研究快速发展。