空间碎片减缓的“国际机制”概述
2017-07-03皇甫素伟邱楠北京空间科技信息研究所
皇甫素伟 邱楠 （北京空间科技信息研究所）
空间碎片减缓的“国际机制”概述
皇甫素伟 邱楠 （北京空间科技信息研究所）
Overview of International Mechanism for Space Debris Mitigation
空间碎片是人类探索和利用空间所产生的废弃物，随着世界航天发射活动的日益增多，空间碎片总数也与日俱增。数量庞大的空间碎片对航天器的在轨安全运行，以及人类的空间资源开发活动构成了极大的威胁。国际社会越来越认识到空间碎片的严重问题，并且达成了共识—空间碎片减缓必须由所有国家（机构）共同努力才能完成，由此形成国际机制，编制了一系列关于空间碎片减缓的纲领性指导文件，旨在维护所有国家的共同利益，最大限度地减少和避免空间碎片的危害。
1 概述
国际机制的概念最早于1975年由美国学者约翰·鲁杰提出，经过一段时间讨论，形成了对国际机制的权威定义。国际机制是一系列隐含或明示的原则、规范、规则和决策程序，聚集在某个国际关系领域内，行为体围绕它们形成相互预期。这里面的行为体是指国际关系中各种政府和非政府行为主体，它们既是机制的创造者，也受到机制的制约。国际机制的3个要素是共同的国际行为模式，用于协调国际之间关系，以及限制在某一特定的问题领域。目前，在空间碎片减缓领域，参与航天活动的国家（机构）形成的国际机制主要包括《IADC空间碎片减缓指南》、《联合国外空委空间碎片减缓指南》、《国际电信联盟建议书》、《欧洲空间碎片减缓行为准则》和《欧空局项目空间碎片减缓政策》。
2 《IADC空间碎片减缓指南》
机构间空间碎片协调委员会（IADC）是由美国航空航天局（NASA）、欧洲航天局（ESA）、日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）和俄罗斯航天局（RKA）联合发起成立，1995年中国航天局正式加入，目前有11个成员组织。2002年，机构间空间碎片协调委员会在联合国的倡议下，根据一些国家或地区的相关文件、标准等起草了《IADC空间碎片减缓指南》，该指南现已成为国际组织及各国落实空间碎片减缓的基本要求，并在2007年完成了第一版本升级。该文件描述了目前已经认识和评估的限制空间碎片产生的实践经验，适用于即将进入地球轨道的航天器与上面级的项目策划阶段、航天器与上面级的设计阶段和航天器与上面级在轨运行的全过程(包括任务后的处置)。其基本要求浓缩为防止在轨解体、将已到飞行寿命末期的航天器和上面级从密集轨道区域移除，在正常运行期间限制释放物体。
《IADC空间碎片减缓指南》的主要内容是制定空间碎片减缓方案的总方针和原则，推荐行之有效的控制空间碎片产生的技术措施。这些措施包括限制在正常发射活动过程中释放操作性碎片的数量，使发生在轨解体的潜在危险减至最小，使用寿命末期的航天器的规定处置原则，防止发生在轨碰撞等。
《IADC空间碎片减缓指南》中特别给出了“被保护区域”的概念，明确提出了在低地球轨道（LEO）和地球静止轨道（GEO）运行的航天器的任务后处置要求。各国代表在《IADC空间碎片减缓指南》的编制过程中充分体现了求同存异的协作精神，并且做到了成熟一条充实一条的动态更新，该指南具有很好的可操作性，推动了国际社会对空间碎片的控制。
随着各国对空间碎片减缓技术研究的深入，《IADC空间碎片减缓指南》也随之进行了不断的完善，融入一些最新的研究实践经验。《IADC空间碎片减缓指南》经过了一次修订，主要变化有两点：一是指南中取消了空间系统的概念和提法，而由航天器和上面级代替；二是在针对地球同步轨道卫星任务后处置中，明确了能够使轨道保持在GEO防护区域以上的条件[两个条件为变轨结束后近地点高度的最小增加值为235km+（1000•CRA/m）和离心率不大于0.003]，这主要是基于IADC以及其他研究获得的经验。
《IADC空间碎片减缓指南》是非强制的，但体现了目前国际社会形成的一系列现行做法、规则、标准和基本内容，已经得到国际社会的广泛认可。机构间空间碎片协调委员会鼓励组织使用该指南识别在航天器和上面级策划阶段制定任务要求时适用的标准，鼓励当前航天器和上面级运营者尽可能最大程度的使用该指南。
3 《联合国外空委空间碎片减缓指南》
联合国和平利用外层空间委员会（U N COPUOS）根据1959年联合国大会第1472号决议建立，现有包括中国在内的77个成员国，简称联合国外空委。自联合国外空委1999年发布了《关于空间碎片的技术报告》后，人们已经普遍认识到当前的空间碎片环境对地球轨道上的航天器产生了一定的威胁，联合国外空委出于维护地球外层空间环境的目的，于2004年在科技小组委员会下成立了“空间碎片工作组”，并且于2007年2月通过了“空间碎片工作组”提交的《联合国外空委空间碎片减缓指南》，同年12月联合国大会核准了该文件。
《联合国外空委空间碎片减缓指南》的内容主要基于《IADC空间碎片减缓指南》的技术内容和基本定义。该指南要求“成员国和国际组织应通过国家机制或其各自的有关机制，自愿采取措施，确保通过空间碎片减缓做法和程序，在切实可行的最大限度内执行指南”。
《联合国外空委空间碎片减缓指南》要求各成员国在航天器和上面级的飞行任务规划、设计、制造和操作（发射、运行和处置）阶段，应考虑限制航天器和上面级在正常运行期间释放碎片，最大限度地减少操作阶段可能发生的分裂、解体，限制轨道中意外碰撞的可能性，避免故意自毁和其他有害活动，最大限度地降低剩余能源导致的任务后分裂解体的可能性，限制航天器和上面级在任务结束后长期存在于近地轨道区域，限制航天器和上面级在任务结束后对地球同步区域长期干扰。
4 《国际电信联盟建议书》
国际电信联盟（ITU）是主管信息通信技术事务的联合国机构，其成员包括193个成员国和700多个部门成员及部门准成员和学术成员。ITU于1993年发布了ITU－R 34/4《同步轨道卫星的环境保护》及ITU－R S.1003《对地静止轨道卫星的轨道环境保护》建议的修订草案，提出了进入地球同步轨道（GSO）的碎片应尽可能的少，卫星在推进剂完全耗尽之前，在寿命末期转移到位于GEO高度以上300km的轨道。ITU于2004年1月修订了ITU－R S.1003，同时，ITU在频率许可的发放上对不采取减缓措施的一方将进行限制。2010年，ITU对ITU－R S.1003进行了再次修订，即ITUR S.1003.2《对地静止卫星轨道的环保问题建议书》。ITU－R S.1003.2适用于ITU成员国，并且适用于GSO卫星。
该建议书针对GSO内的卫星处置轨道给出了指导意见，并就卫星数量的增加及其相关发射所导致的碎片增加问题提出了4条建议：①建议在卫星入轨期间释放在GSO区域中的碎片应尽可能少；②建议应尽全力缩短GSO高度附近的远地点的椭圆转移轨道中碎片的时间；③建议在其推进器耗尽之前，从GSO区中移走寿命即将结束的对地静止卫星，在其轨道扰动力的影响下，使其留在近地点不小于GSO高度以上200km的轨道中；④建议在将卫星移至坟墓轨道时应特别谨慎，以避免对有源卫星产生射频干扰。
5 《欧洲空间碎片减缓行为准则》
该文件是由意大利空间研究所（ASI）、英国国家航天中心（BNSC）、法国国家空间研究中心（CNES）、德国航空航天中心（DLR）以及欧洲航天局共同签署编写。其主要目标是防止航天器在轨解体和碰撞；推动将空间碎片从密集轨道移除并处置任务末期的航天器和上面级；限制航天器在正常运行期间释放物体。
为实现上述目标，该文件针对空间系统设计和运行在管理、设计（包括寿命末期）、运行（包括寿命末期）、碰撞防护、再入安全等方面提出了减缓、安全防护等方面的措施。管理措施要求每个空间项目都应执行该文件；要求每个空间项目应委派一名空间碎片负责人；要求每个空间项目都应制定空间碎片减缓计划；要求空间项目评审时，空间碎片负责人应对空间碎片减缓计划进行介绍。设计措施包括预防措施、寿命末期采用的措施（钝化、离轨、变轨）、避免碰撞措施和再入安全措施。运行措施包括预防措施、寿命末期采取的措施（钝化、防护区域、空间系统弃置）、避免碰撞措施和再入安全措施。
该准则符合《IADC空间碎片减缓指南》的原则和要求，它提出了与空间碎片相关的基本减缓和安全措施，有助于在计划和项目的早期帮助制定空间碎片减缓措施。该准则还附有一份“实施支持文件”，旨在向管理、设计运行和任务控制的相关人员提供合适的信息来源和工具。
6 《欧空局项目空间碎片减缓政策》
欧洲航天局是一个国际性政府间的组织，需要服从公开的国际法要求。局长办公室是欧洲航天局的执行机构。在欧洲航天局的法规体系中，局长办公室颁发的行政指令和政策对全体成员具有约束作用，并确保与欧洲航天局相关的第三方正确实施该指令。
2014年，欧洲航天局局长办公室颁布了行政指令—《欧空局项目空间碎片减缓政策》，于2014年3月28日起实施，该行政指令代替ESA的2008年版本，与ISO-24113《空间系统—空间碎片减缓要求》一致。ISO-24113于2012年被ECSS采用，纳入其标准体系，标准编号为ECSS-U-AS-10C。《欧空局项目空间碎片减缓政策》确定了将ECSS-UAS-10C作为欧洲航天局关于空间碎片减缓技术要求的标准，规定了管理实施的原则及内部相关职责。
《欧空局项目空间碎片减缓政策》适用于欧洲航天局空间系统的采购（如运载器、卫星、载人航天器等）和欧洲航天局管辖内所有空间系统的运行。该文件规定了一组限制空间碎片（特别是在LEO和GEO被保护区）的最低要求和在空间系统或其部件再入地球大气层时降低风险的最低措施。内容有管理、设计和运行要求三部分。管理要求包括明确主承包商的职责和空间碎片减缓文件的范围；设计要求包括运载器和航天器的设计要求，以及空间系统寿命末期的处置；运行要求包括处置要求、寿命末期的钝化和寿命末期的再入处置。
《欧空局项目空间碎片减缓政策》中的技术要求符合ISO-24113中的要求，但相比而言要求更加详细。该文件还包含实施要求、术语及定义两个附件。实施要求主要规定了限制空间碎片的一系列要求，以及空间系统（或其部件）再入地球大气层时一系列降低风险的措施，包括欧洲航天局空间系统最大可接受灾难性风险的说明。
7 发展趋势和建议
综上所述，目前的空间碎片减缓国际机制的主要纲领性指导文件作用范围不同，侧重点不同，但基本都是以《IADC空间碎片减缓指南》为基础，再结合各自不同的特点提出针对性的要求或给出更加详细的操作指南，整体上是一个以2007年的《IADC空间碎片减缓指南》为基础的国际合作体系。
现有的空间碎片减缓的国际机制的两个主要特点是自愿性原则和以技术要求为主，虽然空间碎片减缓的国际机制不具有强制性，但会对参与方产生一定的政治和道义上的约束力，会对相关国际法、国际条约以及法规、政策和标准的制定产生重要的影响，而且目前已经呈现出政策化、法律化和制度化的趋势。
我国一直积极参与空间碎片减缓国际机制的制定，但目前话语权还不够：一方面，我们要充分总结我国在航天活动中空间碎片减缓工作的经验和成果，从建设好国家机制做起，做好储备；另一方面，要更加重视空间碎片减缓国际机制的作用，借助我国快速发展的航天事业更多地在空间碎片减缓的国际舞台亮相，扩大影响力。
