微小卫星蓬勃发展为当前航天管理体系带来挑战

+　李云　陈建光　王聪　中国航天系统科学与工程研究院

微小卫星蓬勃发展为当前航天管理体系带来挑战

+李云陈建光王聪中国航天系统科学与工程研究院

微小卫星在国际上通常是指卫星质量低于500 kg(有的以1000 kg为界限)的卫星。经过长期的技术突破与发展积累，国外微小卫星近期在功能、成本、研制部署效率以及应用广度与深度等方面开始呈现质的飞跃。这一方面为军事航天装备变革、小微航天企业创立发展及航天起步国家快速入门带来了良好机遇；另一方面，大规模的微小卫星发射入轨又可能对包括法规政策等在内的现行航天管理体系带来一定挑战，需要我们及早关注、积极应对。

一、微小卫星蓬勃发展

进入21世纪，随着微电子、微机电和微光机电系统、新材料、先进制造、纳米技术等群体性高新技术的发展和突破，在基于一体化结构、即插即用、模块化等创新设计理念的牵引下，国外微小卫星技术突飞猛进，芯片卫星、手机卫星、立方体卫星、母子卫星、分离模块航天器等概念层出不穷。微小卫星发射数量持续增长，尤其在近两年呈爆炸性增长(如图1所示)。2012年和2013年全球分别发射小卫星49颗和138颗，占当年发射卫星总数的35%和64%。与20世纪相比，当前微小卫星在功能密度、设计寿命、自主生存能力上均大幅提升，除了在技术验证、科学试验以及工程教育等传统领域进一步发挥作用，还开始在对地观测与通信领域实现业务运行。

微小卫星尽管单星能力尚不能与大卫星比肩，但成本优势明显、发射部署快，通过多星组网可实现不同于大卫星的独特应用。美军在推动天基信息系统从战略应用向战术应用扩展的探索中，一直将微小卫星作为有效解决途径并取得突破。美军2011年发射的ORS一1卫星(质量468 kg)和2012年提出的看我(SeeMe)卫星(质量45 kg)计划，均直接面向战场基层人员提供战场态势感知能力，且前者已投入业务运行。

微小卫星的涌现，降低了卫星技术和市场准入门槛。除了波音、洛·马等传统企业和高等院校，中小企业甚至中学亦加入微小卫星研制发射以及运营的大军，充分调动了社会力量在航天技术与应用方面的创新活力。2013年美国发射了全球首颗由高中生研制的立方体卫星。此外，一些航天起步国家依然依靠小卫星敲开了航天的大门，如秘鲁和奥地利2013年借助纳卫星实现了各自卫星发射的零突破。

研制运行微小卫星的商业遥感或通信公司通过挖掘市场新机遇，将带动相关产业发展变革。天空盒子成像公司通过24颗100kg级卫星组网，将提供1m级图像与视频并具备8小时全球数据更新能力，并融合互联网思维创新性地提供在线访问能力和云服务平台，允许第三方开发个人定制应用工具。这将促进卫星遥感服务从面向团体用户进一步朝定制化服务和个性化服务转变。

微小卫星的发展成熟，还将推动未来军事航天装备的体系变革。2013年美军颁布的《弹性与分解式空间体系架构》白皮书，提出将传统大型卫星系统的功能分解到组网的多颗小卫星中，在确保系统功能和性能的前提下实现去中心化、分散风险，使潜在对手无法通过攻击节点卫星而使整个体系瘫痪；同时利用小卫星的快速研制、发射和补网能力，提高整个空间系统弹性。

微小卫星技术与应用发展势头持续强劲，将推动其在整个卫星体系中的地位和作用发生转变。微小卫星在此前很长时间内，一直充当大中型卫星的“配角”或“补充”，其无论在性能还是应用潜力上均与大中型卫星相距甚远，基本以实施教育工程与技术验证为主。而现在，我们可以看到，微小卫星已成为卫星发展的一个主流方向，其未来有可能与大、中型卫星“平分秋色”。

二、微小卫星应遵循现行相关航天管理规则

国际航天法确立了全球探索与利用外层空间的基本原则和制度。这些法规明确了外层空间的法律地位，确立了探索和利用外层空间的基本原则和制度，对外层空间和平利用、国家应担负的国际责任以及外层空间物体登记等进行了规定。

目前，国际上已有十几个国家颁布了国家航天法，其中包括美国、俄罗斯、英国、法国、日本等传统航天大国。近年来，随着微小卫星等航天技术的普及与推广，航天准入门槛降低，许多国家通过发射微小卫星开始跻身航天国家行列，这些航天新兴国家也陆续制定了本国的航天法规，如奥地利、比利时和荷兰等。

根据国际法，《外层空间条约》缔约国须依照“授权和持续监督”规定，管理政府与非政府的外层空间活动，履行相关国际职责。其中，管理航天活动最普遍、最重要的工具，是来自指定政府机构的许可授权，这为国家和申请人之间建立起法律联系。

三、微小卫星蓬勃发展对现行航天法规的冲击

一般情况下，微小卫星无论多大尺寸、多大质量或执行哪类任务，与大卫星一样，都同属空间物体的范畴。因此，微小卫星的发射和运营等航天活动，均应遵循现行国际或国家航天管理规则——包括国际条约、国家法律，相关的规章、准则、原则、条例等。

进入外层空间的微小卫星数量急剧增加，会对卫星许可证、太空物体登记、频谱利用、太空碎片等方面的工作带来一定挑战，如果管理不到位，可能会影响其他航天任务的安全和航天活动的可持续发展。

1.需将微小卫星活动规范纳入航天法规

目前许多国家的航天法规存在空白，难以对微小卫星或一些执行特殊航天活动的大卫星起到约束作用。

加拿大2013年3月发射的“近地物体监视卫星”(NEOSSat，质量约65kg，轨道高度800km)，属于探测跟踪行星和卫星的空同望远镜。但加拿大现行的《加拿大遥感航天系统法案》对遥感卫星系统的许可证规定中，没有一条适用于NEOSSat。因此，该卫星虽已发射，却并未获得加拿大外事与国际贸易部(DFAIT)的许可审批。即便如此，依照国际法，加拿大作为发射国，依然必须为NEOSSat担负相关国际责任和义务。

加拿大麦克唐纳·迪特维利联合有限公司(MDA)正在研制用于开展“在轨燃料加注和在轨卫星服务”活动的微小卫星，而加拿大现行航天法规缺乏对这类活动的规范，相应的卫星也很难在现行规范框絮下获得航天许可证。

事实上，许多国家(包括传统航天国家在内)都缺乏有效有序管理“小卫星发射和利用”等新兴航天活动的法律法规。

2. 需适度放松微小卫星许可审批制度

大多数国家的卫星发射或运营需要通过相关机构的许可审批。以美国为例，其商务部所属的国家海洋与大气管理局(NOAA)负责遥感卫星系统许可证颁发。美国所有计划发射大小遥感卫星的个人、大学和企业均需向NOAA提交许可申请，并遵从众多繁杂的要求。NOAA在审批过程中，会综合考虑国际义务、国家安全、卫星运行控制维护、数据采集与分发、寿命末期卫星处理等众多问题。但对于微小卫星，NOAA却很难要求其符合现有法规，尤其是“一些立方体卫星在设计上很难满足标准许可证条件，比如，当国家安全需要时，限制卫星成像操作”。

针对这样的问题，NOAA认为除了制定并执行合理的准则／章程，还应修改目前的遥感条例，使其有权决定“执行地球成像任务的立方体卫星”是否需要许可证。未来美国微小卫星许可证申请制度有可能会放松。不过，当微小卫星执行“大”任务时，管理起来仍应慎重，管理的关键不是卫星的“尺寸”或“质量”，而是“能力”。

3.需加强履行对微小卫星的太空物体登记规则

尽管太空物体登记是强制的，但许多国家近年来已经逐渐放松履行太空物体登记职责。1975年，国际太空物体登记率达到100%，到2004年下降到69.5%，并且仍在不断下降。国际登记没有具体的时间限制，如果卫星由外国运载火箭发射或卫星在轨时间较短，一些国家很容易延迟或干脆不将所需信息发送至联合国。

未来，将会有越来越多在轨时间很短的皮卫星或纳卫星人轨。届时，发射国如果不向联合国登记这些卫星，就可能会给微小卫星的辨识带来困难。一旦遇到“卫星在外层空间发生事故”或“再入时未被毁尽而撞击地球”等事件，更多麻烦将接踵而至。

4. 需针对微小卫星合理改进频谱资源分配申报规则

为避免有害干扰，国际社会和各国均对频谱资源进行管理。国际上，针对大卫星、小卫星以及微卫星的频谱资源分配工作，主要由国际电信联盟(ITU)来进行规范管理。大多数微小卫星的频谱，均属于ITU无线电规则的“业余卫星服务”频段。而这些频段在技术和管理方面，均有一定的限制。随着微小卫星的增多，“业余卫星服务”频段已变得越来越拥挤。有鉴于此，ITU在2012年无线电通信大会上通过决议，要求考虑一个有益于推动纳卫星和皮卫星部署和运行的“空间网络申报程序”。

微小卫星很多情况下还应当获得国家频谱许可证。在美国，联邦通信委员会(FCC)根据《通信法案》和《联邦卫星通信规则》对所有卫星进行频率许可管理。对微小卫星来讲，这将是一个冗长且耗时的无线电频谱许可申请程序，若需要通过ITU进行国际协调，则耗时更长。2013年3月15日，FCC发布了《小卫星许可证获取指南》，方便参与者们为其小卫星(包括纳卫星、皮卫星和飞卫星等)办理频谱利用许可证申请等相关事宜。

5. 需制定微小卫星空间碎片消除准则

低地球轨道上的微小卫星普遍寿命短，大量这类卫星在完成任务后失效，直接变成空间碎片。空间碎片增加导致太空物体碰撞的危险增加，并可能再入地球，对地面上的人、财产和环境形成威胁。

关于空间碎片减缓问题，一些国际组织发布过一些标准和准则：ESA在2002年发布了《欧洲空间碎片安全与消除标准》；政府间太空碎片协调委员会(IADC)2002年发布了《空间碎片消除指南》；外层空间和平利用委员会(COPUOS)2007年发布了《空间碎片消除指南》。需要注意的是，这些指南主要通过国家机制实施，不具备与国际法类似的法律约束力。

微小卫星要符合这类指南，不仅在技术上要满足一定的要求，而且需要有关国家出台或完善相应的管理机制。

四、结束语

微小卫星繁荣发展对现行航天管理体系形成的挑战，是全球所有微小卫星发展国家可能面临的共同问题，国际上一些机构或组织已经开始着手考虑应对方案。鉴于我国越来越多的高等院校、民营企业或其他社会团体开始参与微小卫星技术与应用活动且我国尚未出台航天法，如何制定或完善国内现行航天相关政策规章，引导规范微小卫星快速健康发展，确保国家安全和外交利益，恰当履行国际责任和义务应纳入我国当前航天管理体系建设工作，并慎重解决。

注：出自《2015年小卫星技术交流会论文集》。