太空环境治理领域发展：概念的演进.pdf

Vol.23 No.22023空间碎片研究SpaceDebrisResearch第 23 卷 第 2 期2023 年太空环境治理领域发展：概念的演进杜辉1，梁桂林1，杨成2，高峰1，周佐新1（1.北京空间飞行器总体设计部，北京 100094；2.北京航天飞行控制中心，北京 100094）摘 要：太空环境治理是我国航天专家在世界上首次提出的具有战略性和前沿性的概念，是新时代航天强国建设的重要任务，是确保人类太空活动长期可持续发展的必然选择。提出将人与太空环境关系的认知理念划分为太空环境征服、利用、管理（控制）和治理四种类型，并对每种理念的特点进行了阐释。对太空环境治理相关概念的演进进行了梳理，对十余个概念进行了初步分析。从轨道区域/天体和国家两个维度对人与太空环境关系认知的不均衡性进行了分析。提出了促进太空环境治理领域发展、巩固我国先发优势的建议。关键词：太空环境治理；人与太空环境关系；概念；演进；进展DOI：10/19963/ki.2096-4099.2023.02.005 中图分类号：V52 文献标识码：ADevelopment of Space Environment Governance：Evolution of ConceptsDU Hui1，LIANG Gui-lin1，YANG Cheng2，GAO Feng1，ZHOU Zuo-xin1（1.Beijing Institute of Spacecraft System Engineering，Beijing 100094，China；2.Beijing Aerospace Control Center，Beijing 100094，China）Abstract：Space environment governance（SEG）is a strategic and cutting-edge concept which was first proposed by Chinese space experts.It has become an important mission of building China into a space power in the new era and also an inevitable choice for ensuring the long-term sustainability of space activities carried out by the humankind.It is proposed that conception about relationship between the humankind and space environment could be categorized into four types，which are space environment conquest，space environment utilization，space environment management（control）as well as space environment governance.Characteristics of each type of conception are further elaborated.Evolution of concepts related to SEG is systematically studied and more than ten concepts are analyzed.Imbalance in conception of relationship between the humankind and space environment is analyzed from both an orbital area/celestial body perspective and a national perspective.Recommendations are proposed in order to foster the development of SEG and consolidate the first-move advantage of China.Key words：space environment governance；relationship between the humankind and space environment；concept；evolution；development*基金项目：中国航天科技集团公司科技委课题46空间碎片研究第 23 卷1 引言太空活动与国家安全和社会经济发展紧密联系，重要性与日俱增。随着太空活动不断发展，空间天气、空间碎片、电磁干扰、太空网络干扰、行星保护、行星防御等传统和非传统环境风险因素不断增多或加剧，轨道空间、空间频谱、月球南极长期光照区等有限自然资源变得越来越稀缺。与此同时，越来越频繁的太空活动对处于地面的经济社会活动的负面影响也越来越多地浮现出来。太空活动安全性和长期可持续性正受到前所有未的巨大挑战。人类在低轨巨型星座快速部署、不断走向更深远空间的背景下，更进一步认识自然太空环境，分析太空运行所面临的人为威胁以及太空活动对地面人员和活动的影响，并开展综合性治理，是当前及未来整个人类社会必须解决的一项重要任务。自2016年中国空间技术研究院专家在第573次香山科学会议“空间碎片监测移除前沿技术与系统发展”上提出太空环境治理概念1以来，太空环境治理越来越受到主管部门、科研院所、高校、行业协会等的关注，太空环境治理正逐步发展成为一个新的航天发展领域。2022年发布的2021中国的航天白皮书2，将太空环境治理与航天运输系统、空间基础设施、载人航天、深空探测、发射场与测控以及新技术试验并列，作为未来五年我国空间技术与系统发展的重点之一。本文对人与太空环境关系认知理念进行了研究，梳理了相关概念的演进过程，分析了发展不均衡性的情况，并提出了后续发展建议。2 人与太空环境关系的认知理念转变人类对待太空环境理念的演进，与人类太空技术发展紧密相关，二者互有促进。一般地，理念领先于技术，理念为技术的发展提供方向，技术的发展则为理念的落地提供了根本保证，进而催生新的前沿理念，二者如此滚动发展，共同推动人类太空事业不断向前发展。截至目前，整体上，按照出现的先后顺序，可将人与太空环境关系的认知理念分为“征服”“利用”“管理（控制）”和“治理”四种。（1）太空环境征服。从进入文明社会之日起，人类就不断尝试克服各种环境障碍进入太空。在此理念指导下，人类不断开发进入太空的技术，对自然太空环境的认识逐渐深入，着力突破地球引力进入地球轨道及更远的太空，开发减缓或者消除自然太空环境对航天器安全可靠运行影响的相关技术，航天员进入太空并不断尝试在太空居住更长时间。时至今日，人类仍在试图征服太空环境，开发更长寿命更可靠的航天器，进入更远的深空，在轨道上或地外天体上存在更长的时间。征服太空环境之路永无止境。（2）太空环境利用。太空环境利用理念主要是从人类社会经济发展的角度出发，对待太空的理念以利用为主，主要探究如何最大化利用太空环境为人类提供更多惠益。目前，卫星通信、导航、遥感等技术已进入业务化应用；“礼炮号”、“和平号”、国际空间站及中间空间站等空间站长期在轨运行，也为人类更好地认识太空环境，并利用太空环境开展科学实验和新技术验证等提供了良好的平台。对于太空环境中所蕴藏的经济、科学和技术等价值，人类仍处于不断提升认知的过程中。（3）太空环境管理（控制）。随着空间碎片、频率干扰等环境问题越来越频繁地出现，以及空间天气事件、近地小行星等对人类生存和生活的影响受到越来越多的关注，逐步产生了通过人类的力量来管理或者控制太空环境的理念。该理念比较强调通过人类的技术力量和强制性的手段来对太空环境出现的问题进行管理（控制）。（4）太空环境治理。太空环境治理强调采用综合性的手段来解决问题，并以包容性的态度让不同类型的主体参与。近年来，巨型星座快速部署导致频率轨位面临枯竭风险、电磁和网络干扰频繁出现、低轨卫星对地基天文观测产生负面影响、非受控再入对地面和人员设施安全威胁越来越凸显等大量新的问题，或者曾经出现的问题的严峻程度显著上升，保护轨道空间资源、保护频谱资源、保护地面人员和设施免受太空活动不利影响等逐步深入人心，学者开始参考地球环境治理的理论和实践来看待太空环境问题，保护太空第 23 卷太空环境治理领域发展：概念的演进47环境逐渐形成共识，大家共同行动对太空环境进行综合治理成为大势所趋。当前，太空环境治理概念仍在发展中，与之相关的新概念，如零碎片、月球环境保护等也正不断涌现。3 太空环境治理相关概念的演进太空环境治理是我国航天专家在世界上首次提出的概念，顺应了技术发展趋势和时代潮流，十分有必要对此概念进行深入研究，不断丰富其内涵。太空环境治理概念并不是凭空产生的，而是历经不同理念和概念的萌芽和酝酿后逐步演化而来的，下面按照时间顺序对相关概念进行梳理。（1）行星保护（1958年）。1958年成立的宇宙探测污染委员会（CETEX）以及空间研究委员会（COSPAR）一开始就将太空活动可能产生的有害生物污染纳入考虑范围。最初，COSPAR以“行星隔离”（Planetary Quarantine）来命名有关问题，后更名为行星保护（Planetary Protection）3。1967年生效的外空条约第九条对行星保护进行了规定，“各缔约国从事研究、探索外层空间（包括月球和其他天体）时，应避免使其遭受有害的污染，以及地球以外的物质，使地球环境发生不利的变化。如必要，各缔约国应为此目的采取适当的措施。”1967年COSPAR首次发布行星保护政策，目前COSPAR的行星保护政策已经成为各国开展前向和后向行星保护的国际标准。（2）避免有害干扰（1963年）。1963年联大通过的各国探索和利用外层空间活动的法律原则宣言和1967年生效的外空条约均对避免有害干扰进行了规定。避免有害干扰已经成为广为接受的开展太空活动必须遵守的基本原则。外空条约第九条规定，“若缔约国有理由相信，该国或其国民在外层空间（包括月球和其他天体）计划进行的活动或实验，会对本条约其他缔约国和平探索和利用外层空间（包括月球和其他天体）的活动，造成潜在的有害干扰，该国应保证于实施这种活动或实验前，进行适当的国际磋商。缔约国若有理由相信，另一缔约国计划在外层空间（包括月球和其他天体）进行的活动或实验，可能对和平探索和利用外层空间（包括月球和其他天体）的活动，产生潜在的有害的干扰，应要求就这种活动或实验，进行磋商。”（3）禁止在外层空间进行核试验（1963年）。1963年苏联、英国和美国签署禁止在大气层、外层空间和水下进行核武器试验条约，或称部分禁止核试验条约（PTBT），同年该条约生效。我国至今没有签署PTBT。但是，我国于1996年9月签署了全面禁止核试验条约，并宣布暂停了核爆炸试验（包含PTBT中规定的大气层、外空和水下试验）；截至2023年3月，该条约尚未生效。禁止在外层空间进行核试验主要是从防止军备竞赛等角度提出的，但是对太空环境保护具有重要意义。（4）不在外空部署核武器或其他大规模杀伤性武器（1963年）。1963年10月17日联大一致通过的（十八届）第1884号决议，要求各国不在绕地球轨道放置任何携带核武器或任何其他大规模杀伤性武器的实体，不在天体上配置这种武器。1967年生效的外空条约第四条规定，“各缔约国保证：不在绕地球轨道放置任何携带核武器或任何其他类型大规模杀伤性武器的实体，不在天体配置这种武器，也不以任何其他方式在外层空间部署此种武器。”（5）凯斯勒效应（1978年）。长期以来，空间碎片是航天界最为关注的太空环境治理相关问题。美国科学家唐纳德 凯斯勒（Donald Kessler）在1978年率先对空间碎片环境的演化增长趋势进行了研究，通过分析人造卫星在轨发生碰撞解体的频率，指出空间碎片数量存在由于连锁碰撞而引起雪崩式增加的可能。学界将这种空间目标之间的连锁碰撞反应称为凯斯勒效应，这种效应将最终导致轨道空间无法使用。1993年机构间空间碎片协调委员会（IADC）成立，并在推动制定空间碎片监测、预警、防护与减缓等的原则和标准规范方面发挥着积极作用。联合国外空委于2007年通过了源于IADC的空间碎片减缓指南，外空委科技小组委员会也设有空间碎片议题。（6）防止破坏月球环境平衡和国际科学保护区（1979年）。1979年联大通过、1984年生效的48空间碎片研究第 23 卷月球协定超前地提出了“防止破坏环境平衡”概念。该协定第7条第1款要求，“缔约各国在探索和利用月球时，应采取措施，防止月球环境的现有平衡遭到破坏，不论这种破坏是由于在月球环境中导致不利变化，还是由于引入环境外物质使其环境受到有害污染，或由于其他方式而产生。”月球协定还提出了“国际科学保护区”的概念。该协定第7条第3款要求，“缔约各国应就月球上具有特殊科学重要性的地区向其他缔约国和秘书长提出报告，以便在不损害其他缔约国权利的前提下，考虑将这些地区指定为国际科学保护区，并经同联合国各主管机构协商后，对这些地区商定特别保护办法。”由于大部分航天国家不是月球协定缔约国，所以月球协定所提出的这些概念并未得到国际社会应有的重视。（7）太空交通规则/管理（1982年）。1982年捷克航天专家卢博斯佩雷克（Lubos Perek）提出外空交通规则概念，这被业界公认为太空交通管理概念发展的开端。之后，很多学者对太空交通管理进行了研究。2006年国际宇航科学院（IAA）公开发布了太空交通管理研究报告，首次系统地对太空交通管理进行了阐释。2016年，“太空交通管理所涉法律问题的一般性交换意见”议题首次成为联合国外空委法律小组委员会议题并延续至今。2018年，IAA发布了太空交通管理面向实施路线图研究报告。（8）核动力源安全使用（1992年）。1978年苏联核反应堆航天器非受控坠落加拿大事件发生后，1978年11月联大通过决议，要求考虑在外空使用核动力源的技术问题和安全措施。根据该决议精神，联合国外空委在其附属的科技小组委员会之下成立了核动力源（NPS）工作组。1992年以联大决议形式通过的关于在外层空间使用核动力源的原则，确立了在外空使用核动力源的基本技术和法律原则。2009年联合国外空委科技小组委员会与国际原子能机构通过并联合发布了外层空间核动力源应用安全框架。外空委科技小组委员会常设有核动力源议题，NPS工作组也一直在促进有关规则制定和落实方面发挥着积极作用。（9）外空活动长期可持续性（2008）。21世纪初，可持续发展理念逐渐被引入太空领域。2008年，法国提出外空活动长期可持续性（LTS）概念。2010年，联合国外空委科技小组委员会成立LTS工作组，经过多次延期，最终外空委在2019年6月通过了首批21条指南4，这些指南涉及到空间频率使用、空间物体和轨道信息分享、空间碎片监测、交会评估、空间天气、非受控再入、激光束使用等多个与太空环境治理相关的问题。2019年外空委决定成立新的LTS工作组，目前工作组主要聚焦于已通过的21条指南的执行，同时也有国家提出制定新指南的建议。（10）太空环境治理（2016）。2016年，在第573次香山科学会议“空间碎片监测移除前沿技术与系统发展”上，中国空间技术研究院专家从解决空间碎片问题的视角出发首次提出了太空环境治理的概念。2020年，在第683次香山科学会议“空间交通管理的前沿科学问题及关键技术”上，中国空间技术研究院专家进一步拓展了太空环境治理概念和内涵，将其发展为可取代空间交通管理的更加综合的路径5。中国空间技术研究院专家还对太空环境治理所涉空间法问题进行了研究6。目前，该概念已经得到了越来越多的主管部门、企业和学者的认可，有关单位正就此概念进行深化研究，概念的内涵将得到进一步丰富和完善。（11）黑暗与宁静天空（2017年）。2017年6月，国际天文联合会（IAU）向联合国外空委提交文件，建议在外空委框架下成立黑暗与宁静天空倡议，减少或消除轨道上卫星光照对光学天文观测的影响。随后，联合国外空司与IAU联合举办了研讨会，对有关问题进行了讨论，卫星射频信号对射电天文观测的影响也纳入考虑范围。黑暗与宁静天空从2021年开始已经成为联合国外空委科技小组委员会的议题，联合国外空委正酝酿成立专家组。（12）净零空间（2021年）。2021年11月，在第四届巴黎和平论坛上，净零空间联合会提出了净零空间倡议，发布了净零空间宣言，呼吁在2030年前采取切实措施控制和减少对地球轨道环第 23 卷太空环境治理领域发展：概念的演进49境的污染，避免进一步产生有害空间碎片，对现存空间碎片风险进行补救。（13）零碎片路径（2022年）。2022年上半年，为应对低地球轨道（LEO）环境的快速恶化，欧空局局长提出了零碎片路径，目标是到2030年完全停止在高价值轨道产生碎片。2022年下半年，欧空局组织专家研究提出了实现零碎片路径的具体技术和政策措施。通过上述研究可以看出，太空环境治理相关概念不断向精细化和业务化的方向演进。同时，太空环境治理是一个具有包容性和前瞻性的综合性概念，既可以兼容凯斯勒效应、太空交通管理、外空活动长期可持续性等已经较为成熟的概念，也可以兼容净零空间、零碎片等概念，甚至是未来较长一段时期内人类可能提出的与太空环境相关的新概念。4 发展的不均衡性（1）轨道区域和天体之间的不均衡。当前人类对不同轨道/天体的探索、开发和利用水平存在较大的差异，导致人类对不同轨道/天体的认知也存在理念上的差异。地球静止轨道可用轨位数量有限，已经存在较为完善的国际规则和机制，某种程度上可以说已经提前步入了“治理”阶段。月球探测活动近年来快速增加，虽然学界已经超前地提出了月球环境保护、地月空间治理等概念，但是由于人类所发射的月球探测器数量仍然十分有限，尚处于“利用”的早期阶段，治理需求仍不突出。月球以远的太空活动数量更少，所关注的环境治理问题聚焦在行星保护、空间资源开采与利用等少数几个方面，尚以“征服”理念为主。目前，低轨区域所面临的问题最为严重，随着低轨巨型星座的快速部署，LEO轨道卫星数量快速增加且增长速度还将加快，治理的需求极为迫切，正处于从“管理”向“治理”理念过渡的 时期。（2）国家之间的不均衡。不同国家之间航天技术水平的差异巨大，所以不同国家的认知理念也存在较大差异。部分大国太空活动频繁，占用了大部分轨位和频率等有限资源，走在了技术和规则发展的最前沿。但是，仍有很多发展中国家还不具备独立研制和运行卫星的能力，或正处于发展航天能力的早期。他们虽然可以理解太空环境治理等先进理念，但是整体实力尚以“征服”或“利用”太空环境为主，尚无能力来解决太空环境治理问题。5 有关建议太空环境治理是航天强国建设的重要任务，是确保人类太空活动长期可持续发展的必然选择。我国航天专家在世界上首次提出的太空环境治理概念，为更好地认识并解决太空领域的全球性挑战提供了一条综合性路径。为促进太空环境治理领域更好发展，提出建议如下：（1）丰富和完善太空环境治理概念的内涵，为解决外空全球治理关键问题贡献中国智慧。建议将太空环境治理定义为，太空环境治理是指为确保人类太空活动安全、人类免受来自太空的威胁且太空环境可用于今世和后代，针对在太空发生的以及来自太空的可对地面造成影响的环境问题所采取的一系列技术、规则和协调机制相关措施的总和。太空环境治理既顺应了技术发展趋势和时代潮流，也代表了太空环境相关技术发展的未来方向，还充满了人类命运共同体和人类和谐共生等中国智慧。后续，可在此文给出定义的基础上进一步丰富和完善，并不断向国际推广，提升我国在此领域的话语权和影响力。（2）尽快研究形成太空环境治理国家战略和发展路线图。太空环境治理是一个具有战略意义的前沿领域，建议在我国航天专家首创太空环境治理概念的基础上，加快研究提出国家战略和发展路线图，识别关键技术、规则和协调机制，为我国引领太空环境治理领域发展提供方向性指导。（3）加大对太空环境治理新技术和新规则的支持力度，并积极推动构建关键的协调机制。太空环境治理围绕外空全球治理的核心问题和航天强国建设的重大任务，面向我国乃至全人类未来相当长时期内太空活动的发展，将牵引一系列新技术、新规则和新协调机制的发展，有关部门应尽快对已识别的关键核心技术和规50空间碎片研究第 23 卷则进行支持，积极构建关键的协调机制，推动我国尽快形成落地的成果，以巩固我国在此领域的先发优势。参考文献1 李明，龚自正，刘国青 第573次香山科学会议评述：空间碎片监测移除前沿技术与系统发展J 科学通报，2018，63（25）：2570-25912 国务院新闻办公室 2021中国的航天EB/OL http：/wwwgovcn/zhengce/2022-01-28，2022-01-283 G Kminek，C Conley，V Hipkin，et al COSPAR s planetary protection policy COSPAR，December 2017EB/OL https：/cosparhqcnesfr/，2023-03-154United Nations Annex II guidelines for the long-term sustainability of outer space activities of the committee on the peaceful uses of outer spaceR The Committee on the Peaceful Uses of Outer Space，20195龚自正，宋光明，李明，等 空间活动长期可持续：从空间交通管理到空间环境治理第683次香山科学会议评述J 空间碎片研究，2021，21（1）：5-126王冀莲，王功波，杜辉，等 面向空间环境治理的在轨服务空间法问题研究J 空间碎片研究，2020，20（2）：7-13作者简介：杜辉（1983），高工，主要从事航天新系统论证和外空规则研究。电子邮箱：