微小卫星用频现状及国际空间法规应用研究

孙茜 范晨 郑驰（中国空间技术研究院通信卫星事业部）

微小卫星因其质量轻、成本低、体积小、发射灵活等特点，广泛被国际航天界所关注，美、日、欧等卫星强国均制定了微小卫星发展计划。我国自2007年以来成功发射了多颗微小卫星，发展较为迅速，但并不是所有的微小卫星都能按照国际规则履行申报及相关程序。随着技术的发展及创新型应用模式的不断突破，我国微小卫星数量势必成几何级增长趋势，必须提前策划、及早应对由微小卫星快速发展而带来的国内政策法规管理方面的问题。因此，本文针对微小卫星用频现状及发展趋势进行了调研与分析，并对国际组织及典型国家制定的与微小卫星任务特点相契合的组织管理和研制发展模式进行了研究，梳理、总结了为确保微小卫星安全、有序、健康、长远发展所必须遵循的国际法律法规，并对我国微小卫星的发展进行了建议。

1 微小卫星用频现状及发展趋势

从微小卫星申报的空间业务类型来看，当前绝大多数微小卫星的用频集中在卫星业余业务、空间操作业务、空间研究业务、卫星地球探测业务、卫星移动业务、卫星气象业务和卫星间业务这7种无线电业务。通过对国际电信联盟（ITU，简称国际电联）2017年5月16日发布的数据库进行分析，约有60%的微小卫星申报使用卫星业余业务，其次为卫星地球探测业务约占11%，空间操作业务、空间研究业务等也都有所涉及。其中，包括立方体卫星在内的众多微小卫星广泛使用卫星业余业务的频率划分，这些卫星大多由高校、科研机构出于教育、新技术试验和验证等目的而研制。而空间研究业务和空间操作业务通常用于微小卫星的在轨操作与控制。

从微小卫星申报使用的频段范围来看，受限于微小卫星低成本、低可靠性的客观约束，目前大部分微小卫星使用的频率范围集中在100MHz～10GHz。自20世纪50年代后期起，随着甚高频（VHF）无线电设备的成本大幅度下降，微小卫星使用VHF业余无线电频段成为活动热点；20世纪70年代后期，特高频（UHF）无线电设备价格显著下降，一部分微小卫星活动转向UHF频段，很多发达国家甚至在这个阶段形成了全国性的VHF/UHF业余无线电中继网。随着微小卫星技术的不断发展及创新性突破，新的应用领域也在不断催生新的频谱需求。例如，某些光学/微波遥感微小卫星系统使用S频段划分给空间研究业务和空间操作业务的频率资源做高速数据回传及测控；美国国家航空航天局（NASA）在研的用于深空探测的微小卫星计划

微小卫星业务类型申报情况统计

E1-空间研究业务（有源）；E3-卫星地球探测业务（有源）；EA-卫星业余业务；EC-卫星固定业务；ED-遥控业务；EH-空间研究业务；EK-跟踪；EM-卫星气象业务；ER-遥测业务；ES-卫星间业务；ET-空间操作业务；EU-卫星移动业务；EW-卫星地球探测业务

微小卫星频率申报情况统计

HF：3 ～30MHz；VHF：30～300MHz；UHF：300 ～500MHz；L：1～ 2GHz；S：2～3GHz；C：3～6GHz；X：7～8GHz；Ku：9～13GHz；Ka：30～33GHz使用7145～7190MHz和8400～8450MHz频段；还有一些在研项目计划使用更高频段，例如Ku频段；对于微小卫星星座，还将涉及星间通信业务频段等等。

我国部分微小卫星使用频段

我国微小卫星使用的频段主要集中于测控的S频段以及卫星业余业务、空间操作业务的UHF、VHF频段。S频段主要是由于和我国现有的S频段测控网相兼容，使用S频段便于统一载波测控体制；UHF和VHF频段主要由于器件可实行性强。未来，我国微小卫星的使用频段还将继续集中在这些频段，但同国际发展趋势一致，不可排除拓展新频段的可能性。

2 微小卫星国际空间法规

近年来，随着微小卫星发射数量的急剧增加，微小卫星可能产生的大量空间碎片和无线电频谱干扰，以及对其他运行航天器安全的影响等问题，引起了国际社会的广泛关注。但从目前来说，国际上并没有统一而权威的微小卫星组织管理机构，也没有特别针对微小卫星制定的国际规则。

联合国外空委相关法律法规

2007年，联合国和平利用外层空间委员会（UNCOPUOS）通过《联合国外空委空间碎片减缓指南》，对航天器寿命末期的处理进行了相应的规定，包括：限制航天器和运载火箭轨道级在任务结束后长期存在于低地球轨道（LEO）区域，在任务结束后应离轨（最好是直接再入大气层）或机动到处置轨道，靠大气阻力限制其在轨寿命。目前普遍认为，LEO轨道航天器任务结束后25年离轨是合理和合适的寿命限制；地球静止轨道（GEO）航天器在任务结束后应机动到距离GEO轨道保护区足够远的区域，近地点高度应至少提升300km，并明确了寿命即将结束的GEO轨道卫星离轨处理的轨道偏心率不得大于0.003，以保证离轨处置后的废弃卫星日后不会由于摄动影响重新进入GEO轨道受保护区域。

机构间空间碎片协调委员会《lADC空间碎片减缓指南》

出于对遏制空间碎片环境日益恶化趋势的共同愿望，世界上主要航天国家于1993年成立了机构间空间碎片协调委员会（IADC）。IADC于2002年推出了《IADC空间碎片减缓指南》，2007年又推出其第一次修订升级版，规定了在航天器和运载火箭上面级的飞行任务规划、设计制造和操作（发射、运行和处置）阶段应该遵循的七条准则。

准则1：限制在正常运作期间分离碎片；

准则2：最大限度地减少操作阶段可能发生的分裂解体；

准则3：限制轨道中意外碰撞的可能性；准则4：避免故意自毁和其他有害活动；准则5：最大限度地降低剩存能源导致的任务后分裂解体的可能性；

准则6：限制航天器和运载火箭轨道级在任务结束后长期存在于LEO轨道区域；

准则7：限制航天器和运载火箭轨道级在任务结束后对GEO轨道区域的长期干扰。

该文件所提出的空间碎片减缓方案得到了世界主要航天国家的高度认可，具有很强的技术权威性。

3 微小卫星用频管理规定

国际电联的《无线电规则》

为避免航天器之间的无线电磁波干扰，国际电联作为统一管理无线电频率和轨道这一国际资源的联合国专门机构，制定了卫星频率和轨道位置申请及协调的一系列国际规则：

第一，卫星频率和轨道资源的“先申报先抢占”原则。各国根据自身需要，向国际电联申报所需要的卫星频率和轨道资源，先申报的国家具有优先使用权，其目的在于防止不同国家在同一轨道位置或相邻轨道同时放置卫星而造成的无线电频率干扰及碰撞危险。

第二，防止有害干扰的原则。按照申报顺序确立优先地位次序，相关国家之间要遵照国际规则开展国际频率协调谈判，后申报国家应采取措施，保障不对先申报国家的卫星产生有害干扰。该原则有利于空间交通的安全，有效防止无线电频率干扰。

第三，公平划分频率和轨道资源。为防止少数发达国家借助其技术和经济实力，抢占所有的卫星频率和轨道资源，《无线电规则》通过公平规划的手段，在某些频段上，为世界各国相对公平地分配一定数量的卫星频率和轨道资源。

值得注意的是，上述所有适用于大卫星的国际规则均适用于对微小卫星的管理和审批，大卫星所具有的国际权利和责任同样也适用于利用微小卫星开展的空间活动。

然而，随着越来越多的微小卫星投入使用，国际电联开始注意到其独特的系统结构以及在轨运行特点，开始着手研究《无线电规则》中的相关规章是否能够满足微小卫星在申报协调过程中的特殊需求。2015年11月召开的世界无线电通信大会（WRC-15）中的9.1.8议题，专门就是否为皮纳卫星进行规则修改问题展开研究。在研究初期，参与讨论的大多数国家从技术角度出发，列举了各国在皮纳卫星研制发射周期中申报协调皮纳卫星网络过程中所遇到的种种问题，主要集中在：①皮纳卫星的研制周期非常短，从签约到发射通常情况为1～2年，按照目前国际电联申报流程，从提交到登记通常需要3年的时间。那么，是否有必要缩短申报流程？②皮纳卫星包括研制、发射、运营费用可能仅几百美元，获取频率使用资格费用相比而言较高。那么，是否有必要减少申报费用？③皮纳卫星通常不会单独发射，因此发射时间和轨道不能提前预知，那么，是否有必要更改相应的申报特性？但是，由于皮纳卫星技术尚属于比较新的高科技领域，目前只有少数国家高校和科研机构进行研究和制造，因此当这些国家提出要对国际规则进行修改的时候，引起了更多国家对修改规则的担忧，认为修改规则的前提是不能对其他任何业务造成影响。因此，在WRC-15研究周期内只是对皮纳卫星的技术参数以及规则现状进行了研究，并不涉及修改规则。

国际业余无线电联盟相关管理规定

国际业余无线电联盟（IARU）是由各国家（地区）业余无线电组织的国际联合会，其遵守国际电联相关法规，并且相关活动受到国际电联的赞许和依法保护。

当微小卫星操作者按照《无线电规则》向国际电联提交包含卫星业余业务频段划分的卫星网络资料时，国际电联会建议该卫星操作者向国际业余无线电联盟提交相关参数信息，并尊重国际业余无线电联盟在卫星业余业务之间所作出的协调努力，认可国际业余无线电联盟的协调结果。

国际业余无线电联盟鼓励拟采用卫星业余业务开展应用的卫星操作者尽早提交相关材料，国际业余无线电联盟的工作原则是鼓励卫星操作者所属主管部门负责解决国家内部卫星业余业务之间、卫星业余业务与业余业务之间的频率兼容问题，国际业余无线电联盟的工作重点则是协调不同国家之间的卫星业余业务能够兼容共用。国际业余无线电联盟鼓励卫星操作者积极按照《无线电规则》向国际电联履行申报、协调、通知程序，因为卫星业余业务往往还涉及与国际卫星操作者在其他业务上的协调和兼容分析。

4 典型国家微小卫星管理措施

由于国际上并没有统一的微小卫星管理机构，所以国外微小卫星发展呈现“百花齐放”的态势，政府民用部门、军方机构以及商业公司均提出了大量微小卫星项目。各国在组织实施微小卫星任务时，立足微小卫星低成本、低技术复杂度、短研制周期等特点，摸索实践了与微小卫星任务特点相契合的组织管理和研制发展模式。

政府主导的微小卫星组织管理

政府主导的微小卫星任务具有比较明确的任务属性。由政府空间科研或管理机构负责任务的具体组织、管理和运行；主管部门组织来自政府、军方、研究机构和工业企业的代表组成评审委员会，对申请项目进行审查，确定入围项目并确定优先级清单；对项目申请部门则具有较大开放性和包容性，通常情况下允许军、民科研机构，以及大学、工业企业提交申请。

在任务实施过程中，主管部门具有决策权和监督权。对于政府主导的微小卫星研制任务，政府承担其卫星研制费用；对于政府主导的微小卫星搭载发射任务，政府负责提供免费或低价的发射机会，并审查微小卫星与火箭接口兼容问题，并不为卫星研制提供经费支持。

美国作为世界航天技术第一强国，在微小卫星领域具有绝对的技术领先优势，但目前美国尚未成立专门组织、管理微小卫星产业发展的机构，微小卫星在不同应用领域仍然遵守现有大卫星的管理政策，但随着微小卫星的快速发展，已经在很多方面暴露出现行法规政策的问题。目前，美国联邦通信委员会（FCC）和美国国家海洋和大气管理局（NOAA）纷纷表示，根据微小卫星运营商的反馈，目前的管理条例需要进行改进，但需要经过立法程序。

2013年3月5日，美国联邦通信委员会颁布了《小卫星发射许可指南》，要求在申请发射许可时，微小卫星运营商需提供一份空间碎片评估报告，该评估报告需要满足美国NASA空间碎片减缓标准，同时还需要提供卫星的轨道机动高度。由于微小卫星大部分寿命结束后再入大气层烧毁，因此在指南中特别呼吁卫星运营商对卫星材料的选择要保证部件在再入过程中完全燃尽，以确保不造成地球上人员伤亡。

多方合作的微小卫星组织管理

多方合作的微小卫星任务一般由一个发起方提出任务主题、设想、合作原则和条件等基本信息，面向国际上的科研和教育机构发出邀请。通常发起方在项目组织管理中发挥主要作用，对应也承担更多的责任与义务。此类微小卫星任务与政府主导的任务在组织管理方面有相似之处，但也有一些特有的组织管理要求，主要体现在：①任务主题清晰明确，研究范围较窄，多集中在科学、教育领域；②任务发起方制定任务目标并提供公用载荷，负责提供发射机会，卫星研制费用一般由研制方负责。欧洲QB50项目是典型的多方合作项目。

商业微小卫星组织管理

商业公司主要关注对地观测和通信微小卫星，其核心目的是以低成本微小卫星发展天基能力，面向用户提供商业产品和服务。整体来看，商业公司主导的微小卫星任务是一种市场行为，将根据公司业务能力、业务重点和效费比等因素，采取不同的组织管理方式。一般讲，商业公司会与卫星制造商和发射服务提供商签订商业合同，待卫星入轨正常工作后，再接管卫星运营工作。但随着大量创新微小卫星公司涌现，这种模式正逐步改变。初创公司为最大化降低成本，从全寿命周期引入了创新技术和创新管理模式。

5 我国微小卫星管理政策建议

与国际情况类似，我国同样尚未成立专门组织、管理微小卫星产业发展的机构，也没有特别针对微小卫星制定国内管理法规，而是与传统卫星一样管理。因此，随着我国微小卫星发展规模的不断扩大，从安全、合法使用无线电频率和轨道资源的角度来看，我国微小卫星产业可能会面临违规用频的风险。一方面是由于微小卫星操作者往往并不了解相关政策法规；另一方面，也是由于国家层面缺乏有效的监管渠道以及相应的政策、技术手段。因此，为确保我国微小卫星安全、有序、健康、长远地发展，建议从以下几方面规范国内微小卫星的组织与管理：

第一，组建统管微小卫星产业发展的专门机构。建议国家层面成立统一组织、管理微小卫星产业发展的专门机构，全面负责规范国内微小卫星发射及用频管理，有效落实联合国外空委和国际电联框架下关于发射到外空的空间物体注册、无线电频率协调注册以及空间碎片减缓指南等国际法规要求。同时，加强微小卫星操作者对现行国际、国内政策法规的理解和认识，加大研究机构、大学、商业企业及无线电爱好者等新兴卫星操作者对相关规章制度的遵守力度。

第二，尽快出台规范微小卫星操作实施的规章制度。国家主管部门应注意到微小卫星频率协调流程方面的特殊性，组织国内微小卫星管理、研制、生产、运营单位通过召开座谈会、研讨会等形式，梳理、总结微小卫星区别于传统卫星的特性，以及需要在现行法律法规中进行哪些适应性的修改，有针对性地制定关于微小卫星国内管理办法的专门规章制度，以确保微小卫星项目长期、稳定的发展。

第三，建立微小卫星登记备案制度。引入国内微小卫星登记、备案和通报机制，建立包含微小卫星用频、轨道、发射、质量、应用等关键信息的国内统一数据平台，为微小卫星的协调管理提供依据。

第四，建立必要的奖惩机制。引入保险机制及赔偿机制，规范微小卫星操作者遵守国际和国家法律，对未按照相关管理条例和流程进行申报、登记的，对其他卫星系统造成有害干扰和威胁的微小卫星操作者进行惩罚。

6 结束语

我国微小卫星产业正在经历前所未有的巨大发展，未来应用前景广阔，但从无线电频率合法、有序使用的角度来看，为避免违规用频，操作者在了解相关政策法规等方面尚有较大的提升空间，同时也需要国家主管部门对于微小卫星产业的快速发展给予充分重视，提前谋划，积极摸索、实践与微小卫星任务特点相契合的组织管理和研制发展模式，对其进行规范管理，避免微小卫星系统之间、微小卫星与其他卫星系统之间的有害干扰，营造、维护一个安全、有序、合理的无线电频率共用环境，对我国微小卫星产业健康、长远的发展是十分必要，也是十分有利的。