张懿珺 (华东政法大学国际法学院)
面对近地天体撞击地球这种关乎全人类命运的共同威胁,近地天体观测与提前预警是开展近地天体防御、保护地球家园的前提,然而,目前近地天体观测面临观测网络无法覆盖全天区、天体编目率低的现实困境。国际合作在解决近地天体观测的现实困境中具有必要性与重要意义,其一方面有利于实现地基望远镜与天基观测系统的互补,另一方面为天体防御手段的选择提供了空间。开展近地天体观测国际合作有两种具体路径,其一为通过国际合作构建地基-天基联合观测系统,其二为建立近地天体观测数据共享机制。
近地天体是与太阳的最近距离小于1.3 AU(AU为天文单位,约1.5×108km)的小天体[1],包含小行星、彗星以及大型流星体,其中近地小行星占绝大多数,大小为几米至几百千米。近地天体在为人类带来矿物资源与经济价值的同时,对地球的潜在威胁不容忽视。国际科学界普遍接受的观点是,在地球的地质史和生物史上,曾多次发生来自近地天体尤其是近地小行星的毁灭性撞击,若不采取措施,近地天体仍然将对人类和整个地球构成撞击危险。“人类命运共同体”理念于2013 年首次提出,其中的“人类”强调人不是作为个体而存在而是作为类群而存在;“命运”是对人类生存的整体性关注;“共同体”关注的是国际社会的整体利益、全人类的共同未来,核心内容是建设价值共同体、行动共同体、发展共同体、安全共同体、利益共同体和合作共同体[2]。“人类命运共同体”理念强调所有国家应该同舟共济,共同面对全球性挑战,其已经成为当前国际社会变革全球治理体系、构建新型国际关系的共同价值规范[3]。近地天体的威胁是关系到人类共同命运的问题,近地天体观测作为防御手段实施的前提应当得到全球范围内的共同关注与合作,而具体应当如何开展合作以及采用怎样的路径,“人类命运共同体”理念及经其深化完善的外层空间国际合作理念将为其提供有益指引。
近地天体观测的必要性
尽管近地天体撞击事件发生的频率比人们较为熟知的其他地质和气象灾害要低,但事件一旦发生,由于天体的运行速度与撞击能量较高,造成的后果与危害比普通灾害更为严重[4]。1908 年的通古斯大爆炸是小行星撞击地球的经典案例,事件发生后西伯利亚地区检测到地震扰动,接下来的数日内,欧洲南部远至波尔多甚至出现了白夜现象。2013 年俄罗斯也曾发生小行星高空爆炸事件,在毫无预警的情况下,一颗直径约18m 的小行星在俄罗斯车里雅宾斯克上空发生爆炸,产生的冲击波和碎片给当地造成了巨大的人员伤亡和经济损失。近年来,随着近地天体观测技术的发展,人类频繁地观测到近地天体飞掠事件[5]。例如:2017 年,由国际天文联合会编号为1I/2017 U1的小行星被确认为来自太阳系外飞掠地球的小行星。
直径大于50m,尤其是大于140m 的近地天体一旦撞击地球,将直接关系到国际社会及全人类的共同命运[6]。应对近地天体撞击地球这一全人类面临的共同风险,开展天体监测预警和防御工作不可或缺,而实施近地天体防御手段依靠的是天体观测系统提供的近地天体与地球的距离、运行速度、天体质地等物理属性。全天区覆盖的近地天体观测网络有助于人类更好地了解地球所处的空间环境,是防范威胁全人类命运潜在风险的必要支撑。
近地天体观测的现状
美国、俄罗斯等发达国家由于航天产业起步较早且航天科技力量较强,在近地天体观测方面已经掌握了较为先进的技术。国际社会现有的天体观测技术从技术原理角度可以分为光学观测、红外谱段观测,以及雷达探测三种,而根据观测点的不同则可分为地基观测与天基观测两种[6]。目前,各国观测与编目近地天体主要依靠地基光学望远镜。地基天体观测项目始于1992 年美国的“太空卫士系统”(SGS),其后,“太空卫士计划”(SGP)、林肯近地小行星研究计划(LINEAR)、卡特林那巡天系统(CSS)、泛星计划(Pan-STARRS)等一系列近地天体搜索计划相继推出[5]。俄罗斯、中国、日本、韩国、欧洲等国家和地区亦通过研发天体观测技术,促进天体搜索与物理特性研究,形成了部分地基监测网。目前,专门用于观测近地天体的天基设施为加拿大发射的“地球观测卫星”(ERS),日本的“光”(Astro-F)卫星、美国的广域红外探测器(WISE)、欧洲航天局(ESA)的“盖亚”(GAIA)探测器等天文观测卫星亦为天基观测提供了支撑,但因天基观测发展时间有限及国际合作的缺失,尚无法形成全面的天基观测网络[5]。
近地天体观测的现实困境
目前,近地天体观测的现实困境是天体观测网络无法持续覆盖全天区,且各国观测数据的利用率较低。天基观测网络尚不健全,而地基望远镜集中于北半球,南北半球观测设备数量悬殊,无法实现不间断观测的近地天体观测要求。一旦天体从南半球抵近地球,基于现有观测网络难以提前发现,进而威胁人类的生存安全。以2019 OK 小行星为例,它是一个世纪以来最接近地球的小行星,虽然没有进入大气层并引发爆炸,但直到其接近地球的当天,才被巴西天文台的业余天文爱好者发现。据悉,该小行星未能被及时预警,一方面是因为其轨道是高椭圆轨道,另一方面是因为南半球观测设备较少,其在地球附近停留时被现有望远镜探测到的时间相对较短[7]。
此外,近地天体观测的数据对于天体防御和风险评估至关重要,但目前数据共享的局限性使得观测数据仅能被有限人员在有限范围内利用,尚有大量存在潜在撞击威胁的近地天体未被编目。根据联合国和平利用外层空间委员会(COPUOS)科学和技术小组委员会第59 届会议报告显示,截至2022 年2 月8日,已知的近地天体总数约为28340 颗,其中共有约2263 颗直径约140m、所处轨道与地球轨道的距离在8×106km 范围内的小行星已经编入目录[8]。这些数字虽然看上去很高,但预计只发现了这一规模范围内约 41%的近地天体[8]。这些数量庞大、体积巨大的天体,尤其是尚未被发现的天体,存在较高的撞击风险,与地球生命的存亡息息相关。以俄罗斯为例,俄罗斯于2002 年成立了行星防御中心,现有9 台专用望远镜,但面向国际共享的监测数据偏少,国际编目贡献率为0.08%[6]。
在近地天体观测面临现实困境的背景下,国际合作对于实现近地天体有效观测与研究具有重要意义。国际合作带来的技术或资源方面的互补,将使本身无法由单个国家独立实现的目标成为可能或提高效率。
国际合作有利于实现地基望远镜与天基观测系统的互补
如前所述,天体观测技术根据观测点的不同可以分为地基观测与天基观测。由于大气和阳光的影响,地基光学望远镜只能在夜间运行,无法在白天观测和预警来自太阳一侧方向的近地天体。相较而言,天基观测具有提升地基系统盲区覆盖能力、受人类空间活动影响小、有效观测时间长、弥补南半球地基观测设备空缺等优势[1]。因此,天基观测能够有效弥补地基光学望远镜的缺陷。近地天体的潜在威胁不可避免,故而天基观测系统的建立存在必要性与迫切性。然而,在天基观测网络建设中,并非依靠一国的航天科技实力便可以实现全天区覆盖的目的。地基望远镜与天基观测系统之间存在较好的互补作用,国际合作则有利于建立完善的天基观测系统,为近地天体的全面观测提供必要支撑。
国际合作有利于为天体防御手段的选择提供空间
目前,天体防御共有八种技术手段,包括核爆、动能撞击、引力牵引、激光驱动、拖船、太阳光压、质量驱动、离子束牵引技术,通过分裂碎片或改变轨道达到防御目的。对近地天体实施的具体防御手段受预警时间与天体大小的客观影响,主要分为核爆、动能撞击以及慢推法[4]。
核爆可以用于防御预警时间不到数年且直径超过数百米的近地天体[9],是紧急情况下最有效的防御方法,但会因此造成外层空间武器化及对外层空间环境造成放射性污染的风险,故而核爆手段的合法性在国际上存在争议。动能撞击手段通过高速撞击使近地天体的运行轨道发生偏转,根据现有技术仅能作用于直径小于1km 的天体[4],作用效果较为明显,即使预警时间仅有6 ~12 个月,依然能够产生推力,改变近地天体的运行轨道[10]。现有的国际实践证明,动能撞击技术虽然所需的观测预警时间较短,但其所产生的空间碎片与天体碎片在外层空间高速运行,不可避免对外空安全产生潜在的消极影响。慢推法具体涵盖引力牵引、激光驱动等手段,通过将持续且稳定的力作用于近地天体,改变其运行速度,适用于预警时间为数十年且直径小于数百米的近地天体[10]。虽然避免了航天器着陆对天体产生破坏以及激起天体表面碎石的潜在危险,但较之核爆与动能撞击手段,慢推法通常需要更长的预警时间[10]。
由此可见,近地天体防御手段的选择不仅取决于客观上天体本身的大小,也取决于预警时间的长短,而两者皆依赖于有效且可靠的近地天体观测。建立覆盖全天区的天体观测网络,能够为天体防御手段的选择提供空间,将被动防御转变为主动防御,以此减少实施防御手段造成的对外空安全与地球环境的持久损害、维护全人类的持续发展。
近地天体观测国际合作的法理基础与伙伴关系基础为国际合作提供了可行性。联合国框架下的外层空间法五大国际公约分别制定于20 世纪60 年代和70 年代,虽然均未直接规定天体防御、观测的法律问题,但其共同确立了人类探索和利用外层空间的基本原则,为近地天体观测国际合作提供了法理基础。与此同时,亚太空间合作组织(APSCO)、ESA 亦为近地天体观测国际合作提供了伙伴关系基础。
近地天体观测国际合作的法理基础
(1)全人类共同利益原则
1967 年《关于各国探索和利用包括月球和其他天体的外太空活动所应遵守原则的条约》(简称《外空条约》)较为全面地形成了人类探索和利用外层空间的原则体系,在外层空间法律体系下具有宪章地位。全人类共同利益原则是《外空条约》第一条所确立的外层空间法基本原则。《外空条约》第一条规定,探索和利用外层空间(包括月球和其他天体),应为所有国家谋福利。全人类共同利益原则的确立使得探索和利用外层空间不应仅为单一国家谋取利益,而是为全人类共同利益行事。过去的天体撞击地球事件以及科学观测已经证明,近地天体威胁已然成为影响着全人类的共同命运和共同利益的共同性问题,是全人类共同面临的危险。因此,开展近地天体观测国际合作是全人类共同利益原则的具体所指。
(2)国际合作原则
国际合作原则在一般国际法领域与外层空间法领域均是一项重要的基本原则。在一般国际法领域,《联合国宪章》第一条确立了联合国的宗旨之一即为促进国际合作。在外层空间法领域,《外空条约》在序言、第一条、第三条、第九条均反复强调探索和利用外层空间应当促进国际合作。“人类命运共同体”理念完善与深化了外层空间国际合作原则的概念内涵,将单纯的合作发展演进为了合作共赢。合作共赢的国际合作要求国际合作的价值追求是实现共赢、并最终实现全人类共同利益[11]。现有国际实践已经证明,一国的航天实力在天基等天体观测网络建设中发挥的作用有限。在这样的境遇之下,人类作为命运共同体,合作共赢是观测并预警天体撞击风险,进而进行天体防御、保护地球家园的推动力。
国际合作的伙伴关系基础
从合作的区域角度来看,国际合作的范围可以包括全球性和区域性,也可以采取多边和双边的方式。联合国和平利用外层空间委员会于2013 年推动成立了国际小行星预警网(IAWN)和空间任务规划咨询小组(SMPAG),为联合国框架下的进一步国际合作提供了现实基础。IAWN 的职能侧重于小行星监测和研判撞击风险,SMPAG 主要负责根据IAWN发出可信的撞击警告,确定近地物体偏转所需的技术,协调和推动国际社会的小行星防御和风险管理工作。区域性国际组织中,ESA 曾于2009 年正式启动“空间态势感知计划”,利用20 个成员国的技术设备监测空间物体、空间碎片和存在潜在威胁的近地天体。亚太空间合作组织理事会于2018 年批准了亚太空间科学天文台项目,拟在8 个正式成员国分别部署1 台小口径望远镜,用于进行近地天体观测和预警研究,为区域性国际合作奠定了基础[6]。
在“人类命运共同体”理念的指引下,近地天体观测国际合作不仅具有必要性与重要意义,同时也具备法理基础与伙伴关系基础。然而,目前全面、统一的合作框架尚不存在,各主要航天国家及其航天机构在近地天体观测计划、观测点部署等方面缺乏合作与协调,双边、多边以及全球性合作极为有限。近地天体观测不仅与观测设备的性能有关,也与观测策略紧密相关,具体为地基望远镜如何布局、天基望远镜如何建设、天地基设备如何协同配合等硬实力建设,以及协同运行、数据共享等软实力建设[12]。
通过国际合作构建地基—天基联合观测系统
(1)全球性国际合作
地基观测网络的建设中南半球观测设备缺失,以及天基观测网络的建设漫长是国际社会需要共同解决两个主要问题。IAWN 及SMPAG 为确立联合国框架下的国际合作提供了现实基础。联合国框架下的国际合作能够有效实现国际社会科技资源的汇聚、避免资源的重复投入以及确保天地基设备协同配合,在应对近地天体威胁此种影响全人类共同共命运的全球性问题上是一种最为理想的模式。然而,此种国际合作不可避免面临国家政治利益冲突、航天国家科技水平参差不齐以及对协调机制的高要求等问题。其中,各国近地天体观测与防御的科技水平是通过国际合作构建地基-天基联合观测系统不可忽视的问题。美欧国家已然在天基监测技术的发展中获得部分成效,但亚太地区大多数国家在此方面仍处于起步阶段。
(2)区域性国际合作
联合国框架下的国际合作应当是各航天国家在近地天体天基监测、防御等重大问题的技术研究上取得突破后的理想合作模式,目前,区域性的、双边或多边的国际合作是较为切实可行的国际合作模式。天体观测系统建设过程中的区域性或双多边国际合作可以分为多个层次。
1)任务层次的国际合作。地月空间轨道观测系统的形成是天基系统建设的重要环节之一,能够发挥月球探测工程的技术基础[1]。中国曾公布,计划在2030 年前实现载人登陆月球开展科学探索。利用中国的探月技术,其他航天国家一起多方联合发射天基设备,国际合作可以实现在目标环绕轨道不同位置部署望远镜,共同构建地月轨道观测系统。
2)载荷层次的国际合作。具体模式可以是在区域内以一国为主完成空间观测系统的发射部署,其他国家可提供载荷, 参与完成天基观测系统的建设[1]。
3)器件层次的国际合作。以航天科技实力为基础,由部分航天国家提供红外探测器等关键器件,由其他国家完成载荷的系统集成、研制、发射和组网部署。
建立近地天体观测数据共享机制
(1)全球性国际合作
协同运行、数据共享是近地天体观测软实力建设的重要组成部分。由众多国家与航天机构参与的近地天体观测数据共享需要法律规范就共享政策、共享模式等进行规定,其一是观测数据的透明度保障,其二是确立数据共享的协调机制。IAWN 是联合国框架下数据共享的平台基础,可以由IAWN 负责观测数据的收集、处理、公开,但缺乏数据共享的统一协调机制。对此,制定具有强制性法律拘束力的国际条约较为困难,而国际软法虽然缺乏法律约束力,但通常具有“事实效果”[13],有助于推动天体观测数据共享具体规则的确定,例如参与数据共享的主体范围、数据应涉及的参数、提供与获取数据的程序等。在天体观测数据权属方面,国家或相关机构可能对其所获得的数据提出权属主张。权属主张与数据开放共享如何平衡,有待各主体之间协商一致,形成相应的具体规则。
(2)区域性国际合作
ESA 为区域性数据共享机制的建立提供了可以借鉴的模式。ESA 充分利用《建立欧洲航天局的公约》(简称《ESA 公约》),成为空间态势感知数据共享的枢纽。亚太空间合作组织尚未建立近地天体信息平台。若能够以亚太空间合作组织为中心枢纽,构建区域空间态势感知数据共享机制,推动近地天体观测数据共享,亦能够切实为应对近地天体威胁作出贡献。
国际合作原则是国际法和外层空间法领域的一项基本原则,同时也是“人类命运共同体”理念的一项重要内涵[11]。近地天体对于人类生存环境的威胁始终存在,国际社会通过稳步增强国际合作持续提升近地天体观测与预警能力,是践行人类命运共同体理念、保护地球家园的具体实践。各国通过国际合作构建地基-天基联合观测系统,以实现天体观测网络覆盖全天区,与此同时建立近地天体观测数据共享机制,提高观测数据的利用效率,将切实保障全人类的和平与安全。