论“ADR-OOS-RPO”系统技术异化应用对外空安全的潜在威胁
2019-11-29廖敏文
廖敏文
(中国政法大学国际法学院,北京 100088)
1 引言
2019年8月14日,美国驻日内瓦裁军大使伍德在裁谈会全体会议议程项目三“防止外空军备竞赛”专题讨论的发言中称,中俄两国对外空环境安全构成威胁,其理由是俄罗斯研发旨在干扰或破坏外空物体的地基激光武器“Peresvet激光作战系统”和中国2007年发射地基导弹故意摧毁本国一颗气象卫星并产生3000块轨道碎片,导弹旨在击毁使用动力能的卫星。这位大使妄推中国已在2007年试验的导弹系统的利用方面取得了进展,并妄断中国有在冲突中使用这种武器的意愿,并强调此类地基反卫星武器对外空环境构成重大威胁。同时该大使在发言中宣传负责美国军事科技研发事务的美国国防部国防高级研究项目局 (DARPA,以下简称“美国国防高研局”)主导的大型军商航天产业合作项目“卫星交会和在轨维护运营活动执行联盟” (以下简称“执行联盟”)的机器人在轨卫星维修和加注燃料技术,认为“执行联盟”自愿为各国和航天活动运营人提供了基于技术-科学性良好的理念,这些努力较之那些既不明确又不可核查的条约协议是更好的选择,并认为后者会对外空全新的或有益的经济利用产生无法预见的负面影响[1]。然而,该大使闭口不谈开展空间碎片主动移除和在轨卫星维护活动所需“ADR-OOS-RPO”系统技术异化应用——武器化,即成为自动天基武器系统——对外空安全的潜在威胁,回避组织“执行联盟”的军事目的和商业目的以及外空结盟的政治性。
因此,有必要分析“ADR-OOS-RPO”系统技术的两用性和敏感性及其异化应用对外空安全的潜在威胁,这对我国航天科技和空间法界从空间技术和空间法的角度如何应对,对我国制定本国外空安全政策和参与制定外空安全国际政策具有重要意义。
2 空间碎片主动移除和在轨卫星维护概述
要了解“ADR-OOS-RPO”系统技术的异化应用对外空安全的潜在威胁问题,需要对空间碎片主动移除和在轨卫星维护的概念,以及开展空间碎片主动移除和在轨卫星维护活动所需的新概念技术有所了解。
2.1 空间碎片主动移除和在轨卫星维护概念
空间碎片主动移除 (ADR)是指把功能丧失或功能不健康并失控的完整空间物体,即废旧卫星和火箭体移除出低地轨道的方式和手段。体现这些方式和手段的技术工具,即实施这些方式和手段的航天器被称为空间碎片主动移除系统,即任何可移除或清除空间碎片的系统,这类系统具有能够移除既有的和今后产生的空间碎片,减少空间碎片对正常运行的航天器构成危险的功能。
在轨卫星维护 (OOS)从一开始就是被作为与空间碎片主动移除概念相并列的概念提出的,前者概念必然涉及后者概念,后者概念必然与前者概念有关联,但两者的定义却不相同。在轨卫星维护是指通过任何接通航天器并提供加注推进剂 (燃料)、维修、变轨或升级维护的自主或半自主 (人在回路中或人在回路上)系统[2],使非正常运行的卫星恢复正常工作。具体而言,在轨卫星维护能够通过加注推进剂 (燃料)或接力方式让推进剂 (燃料)耗尽的卫星重新获得动力,或以在轨维修方式使组件受损的卫星恢复健康,或以在轨加挂新硬件方式使老旧卫星重新正常工作。简言之,在轨卫星维护系统能够延长航天器系统的寿命,减少在外空非正常运行的航天器的数量和发射新航天器的需求。从技术层面讲,在轨卫星维护与空间碎片主动移除的逻辑关联性在于前者是实现后者的手段,这种手段需要特殊的航天器系统执行在轨卫星维护任务,而这种执行又需要新概念技术支撑。在轨卫星维护是空间碎片主动移除的一种可行途径,而在轨卫星维护系统技术是空间碎片主动移除系统技术的一种具体形式,两者的逻辑关联性一般可用“ADR-OOS”或“ADR-OOS”系统技术表示。
与空间碎片主动移除和在轨卫星维护概念密切相关的另一个概念是交会和靠近操作 (RPO)。从三者的技术关联性来讲,执行“ADR-OOS”任务的系统是通过交会和靠近操作技术 (以下简称“‘RPO’技术”)来实现任务目标的。换言之,空间碎片主动移除和在轨卫星维护离不开“RPO”技术。因此,三者在技术上的关联性可以用“ADR-OOS-RPO”系统技术表示。
在移除对象的选择上,由于审慎选择从轨道上移除什么碎片物体将对碰撞风险产生极大的差异,空间碎片主动移除被认为主要是移除能够引起灾难性碰撞的大空间物体和大质量碎片块,其理由首先是基于“费效比”的考量。空间碎片主动移除采用的先进技术成本高昂,用此种技术移除低地轨道上的不受跟踪的小碎片既无“费效比”也不切合实际。清除小碎片的潜在源可以通过实施诸如任务后处置等空间碎片减缓技术,而移除易于被碰撞的大碎片物体则最好选择空间碎片主动移除技术。其次是基于碰撞风险大小的考量。小碎片物体不会引发灾难性碰撞,能够引起灾难性碰撞的是大空间物体和大质量碎片块。空间碎片主动移除主要用于移除后者是基于碰撞风险大小的考量。最后是基于降低公众安全风险的考量。大质量空间物体无控再入对地球上的公众构成安全风险,由于25年规则使再入风险总体上在每年增加,移除大空间碎片的技术选择需要考量把公众安全风险降到最低。因此,空间碎片主动移除主要针对低地轨道上的、可受跟踪的、可能引起灾难性碰撞的和可能成为产生更多碎片潜在源的失能大空间物体和大质量碎片物体[3]。
在外空的移除区域选择上,空间碎片主动移除和在轨卫星维护活动被认为关系到两个外空区域:一是低地轨道 (LEO),该区域与空间碎片无控增长关系最大;二是地球静止轨道 (GEO),该区域有1000个大于1m的受跟踪的碎片物体和无数的不受跟踪的碎片物体穿过受保护区域。只有大碎片物体,即低地轨道上大于10cm的物体和地球静止轨道上大于1m的物体才被跟踪,虽然卫星易于受到低地轨道上大于1cm的物体和地球静止轨道上大于10cm的物体的严重损害,但大碎片物体可能没有避免与其他大碎片物体碰撞的能力,从而成为产生大量更多碎片的潜在源[3]。
在需要满足的条件上,开展空间碎片主动移除必须满足以下先决条件:理想的“费效比”技术;保护有关各方和消解“选择使用”担忧的正确法律和政策制度;获得愿意移除目标或需要在轨卫星维护服务的客户;有付费者;在操作中有精准跟踪和必要协助;有定位、靠近、连接离轨/维护装置、定向控制和把目标物体移到预定目的地的能力;地面、海上和航空旅行的公众安全[3]。
2.2 空间碎片主动移除和在轨卫星维护概念的提出背景
空间碎片主动移除和在轨卫星维护概念被正式提出的时间节点和国际场合是在2011年第三次空间碎片问题国际跨学科会议,被称为“空间碎片减缓与在轨卫星维护问题国际跨学科会议”。空间碎片主动移除和在轨卫星维护因需要研发先进技术及其方案为支撑,而这些技术及其方案的执行可能引发在技术、经济、战略、制度、法律、政策和监管等诸多方面的问题,该会议对先进技术及其方案的执行方式和手段以及可能引发的诸多问题进行了专题讨论,并将讨论结果形成一份题为 《空间碎片主动移除:确保外空安全和可持续性的必要机制》的报告,作为会议室文件提交给外空委科技小组委员会第49届会议。该报告认为,《外空委空间碎片减缓指南》侧重并强调在开展空间活动中减低新空间碎片产生率,但为了保护外空环境和保证外空的长期可持续性,除了需要努力缓减新空间碎片的产生速度外,还需要把既有的空间碎片从外空移除和在轨卫星维护的主动处理。如果说空间碎片减缓措施被认为是一种防止新空间碎片产生的事前技术机制,空间碎片主动移除则被认为是减少近地轨上既有的空间碎片数量的救济技术机制。
表面上看,空间碎片主动移除和在轨卫星维护概念似乎是对在低地轨道上功能丧失的完整空间物体和大质量空间碎片总数激增会造成外空环境恶化的背景下提出的,但这一提出背景由于美国国家航空航天局 (NASA)和美国国防高研局无处不在的身影而变得非常耐人寻味。众所周知,有两大空间碎片产生事件总被美国在讨论有关外空安全环境或空间碎片治理问题的国际场合提起:一是2007年1月,中国进行的反卫星试验,这是一次地基反卫星试验,即通过发射地基导弹摧毁中国自己在地球之上大约860km的低地轨上的一颗气象卫星“风云一号”。二是在中国进行反卫星试验后两年,即2009年2月,俄罗斯宇宙-2251号卫星与美国的商业卫星铱星-33号卫星碰撞。此次碰撞发生在地球之上大约800km的低地轨,比较接近中国反卫星试验发生的海拔高度。美国航天界学者认为两次事件发生的时间和轨道彼此接近,抵消了此前坚持空间碎片减缓标准可能已取得的成效。据此,美国及其盟友国家认为中国反卫星试验产生的这些碎片大多数仍留在轨道上,对所有低地轨航天器将构成不分皂白的威胁[4]。这成了美国及其盟友国家支持整治既有空间碎片新概念技术的起点和理由。值得注意的是,它们使用了在国际法上一个具有严重意义的用语“不分皂白”,该用语是禁止使用核武器、化学武器、生物武器及其他大规模杀伤性武器的国际法规则“禁止使用不分皂白攻击目标的武器原则”的核心词。
3 空间碎片主动移除和在轨卫星维护的倡导者和支持者:美国的行动
美国是空间碎片主动移除和在轨卫星维护的倡导者、支持者和“ADR-OOS-RPO”系统技术概念设计、研发和验证的积极推手,并为此采取了积极行动。
3.1 美国国防高研局和NASA的行动
“空间碎片减缓与在轨卫星维护问题国际跨学科会议”的研究报告得出的,整治既有空间碎片的路径应始于对在低地轨上的中型和大型空间碎片实施离轨处理的结论,是空间碎片主动移除概念理论的渊源。这一理论很快引起了美国国防高研局的关注和兴趣,尤其是对空间碎片主动移除所需的“RPO”技术感兴趣,在空间碎片主动移除和在轨卫星维护概念被提出之初就给予了高度重视,成为发起空间碎片主动移除和在轨卫星维护技术三大研究机构之一。
美国国防高研局制定并实施了一系列空间碎片主动移除和在轨卫星维护新概念技术的方案设计、研发和验证。尤其是在轨卫星维护,其中包括“2007轨道快车方案”和“凤凰号方案”的验证。前者对在轨卫星维护的自动维护技术和在轨卫星维护系统的自动捕捉和锚定能力进行了验证。后者的目的是以无人航空飞行器 (UAV)的价格通过经济地再利用完好且有用的空间物体零部件 (如天线),从在外空的失效卫星上为飞机提供卫星宽带能力。该方案是要把许多分系统分解为纳卫星或小卫星作为商业卫星上的共享载荷。一旦这些共享载荷到达其预定轨道,发射到地球静止轨道的机器人航天器可进行交会和靠近操作:抓住这些纳卫星并将其推移至卫星墓葬区,或者用正常天线定位失效通信卫星,交会并剪掉天线,然后把天线固定到纳卫星从而形成功能完整的卫星。这些卫星将使用无线网络联通,并通过太阳电池板或电池获得动力[3]。为实现“凤凰号方案”的验证,美国国防高研局有权决定合同的签订,向私营公司提出按合同进行研发的要求,尤其是提出机器人臂以及小卫星、交会对接系统的设计和制造方面的要求。另一研究项目是2009年开始的被称为“捕捉者之手”(Catcher’s Mitt)的空间碎片主动移除技术。此外,美国国防高研局还与NASA共同举办或参加空间碎片主动移除国际研讨会。这些国际研讨会的结论均建议持续研发空间碎片主动移除和在轨卫星维护所需先进技术[2]。
美国国防高研局的最新举动是在完成上述研究项目后随之建立并操纵的“执行联盟”及其地球同步卫星机器人维护项目 (RSGS),两者都建立在与航空航天工业密切合作的伙伴关系基础之上。该集团包括政府机构、航天企业和保险公司,预设要制定空间碎片主动移除和在轨卫星维护活动中负责任行为的可选择标准和最佳操作规程。 “执行联盟”于2018年开始运作并于2018年11月发布了第一份纲要性文件“商业交会—靠近操作和在轨维护指导原则”,该文件概述了“执行联盟”成员达成的四项原则:其一,交会前征得空间资产所有人事先同意;其二,联盟成员承诺在维护活动中遵守国际法和各方的国内法;其三,联盟成员同意开展负责任的操作行为,包括遵守公认的工程操作规程,预防碰撞和减少产生碎片的“合理措施”、保持维护卫星与客户卫星之间的通信,投保第三方责任险,在积累操作经验前暂缓订立标准和最佳操作规程;其四,各方承诺与对维护卫星和客户卫星以及可能遭受因维护活动所致有害干扰的实体有管辖权的各国政府保持透明度,把异常和故障事故信息通告公众,在尊重知识产权、出口管制和贸易秘密的同时与其他运营人分享获得的经验教训[3]。除了制定政策文件外, “执行联盟”还将继续作为讨论最佳操作规程和在“RPO”问题上进行合作的论坛。随着更多的操作经验对最佳操作规程的确证,“执行联盟”成员将以合作的方式打造经得住验证的专门技术和操作标准。
NASA作为美国民用航天主管机构则从民用航天科技角度成为空间碎片主动移除和在轨卫星维护概念提出的支持者,并在其主导下,美国航天科技界开展了一系列的研究。这些研究的结果认为,低地轨道上的完整空间物体总数在大约2500个时就会达到稳定临界点,超过此点,低地轨道上的空间碎片就会持续增加,但由于航天国家空间物体发射量的不断增加,目前低地轨道上的完整空间物体总数早已超过了该稳定临界点。这些低地轨上的完整空间物体自然衰减产生的空间碎片相应大量增加,外空环境中有近一半超过1cm大的空间碎片位于低地轨道。为稳定低地轨道上的空间碎片总数的增长率和保护运行正常的卫星,美国航天科技界提出,要把低地轨道上的完整空间物体总数恢复到低于2500个的稳定临界点,空间碎片主动移除和在轨卫星维护是保持这一可持续水平的三大机制之一。为了稳定低地轨道上的空间物体总数,NASA预设了把有效的任务后弃置 (PMD)与每年至少移除5个大空间物体相结合的路径,这一是要加强对任务后处置的要求,二是要推动空间碎片主动移除和在轨卫星维护活动的开展[3]。空间碎片主动移除任务概念的设想是:定位碎片物体,在近距离范围内监视和跟踪后与该物体交会,将其捕获,然后以将其助推至墓地轨道或使其离轨的方式进行处置。美国航天科技界上述研究结论和建议为美国开展空间碎片主动移除和在轨卫星维护活动提供了正当理由和技术可行性方向。
3.2 美国及其盟友国航天界的行动
上述提到的“空间碎片减缓与在轨卫星维护问题国际跨学科会议”的参会者主要来自美国及其盟友国,如加拿大、澳大利亚、日本和欧空局部分成员国,如比利时、德国、法国、荷兰、意大利、瑞士、英国等。会上分别有航天科技界、航天法律界、航天实业界和军界职业背景的参会者对开展空间碎片主动移除和在轨卫星维护活动所涉技术、经济、法律、政治和战略问题展开了讨论。
在技术方面,针对NASA预设的每年移除5个滞留在同一轨道位置上的完整大空间物体的任务,参会者认为该任务的不同阶段需要不同技术,提出了移除大空间物体和大质量碎片物体的技术概念和技术验证方案。这些技术概念包括动量交换或电动系绳 (仅限低地轨道);加装减速发动机;充气气球 (仅限低地轨道)或给目标物体加挂装置以增加阻力;利用可重复使用的拖曳飞行器抓牢移动;收回目标物体 (使目标物体返回地球或在外空回收利用),等等[3]。
美国及其盟友国的航天界也对任务各阶段所需技术进行了概念设计,并制定了技术研发和验证方案。其中已被研发和验证的重要技术就是自主机器人技术。自主机器人的基本原理使开展移除完整大空间物体任务成为可能。这些机器人技术的主要优点是必然有预先准备和充分演练行动,从而获知对于机器人和操作者而言要做哪些工作,如何从意外事件中恢复,以及对未来切合实际的期待所要考虑什么。使用现有的机器人技术能够用抓臂自动捕捉和锚定太阳同步轨道、低地轨道或地球静止轨道上的大大小小翻滚物体,然后移至墓地轨道或进行离轨处置。该任务可利用类似国际空间站上的装配和维护所使用的功能。制导离轨能力已被康普顿伽马射线观测台和和平号空间站从另一方面给予了验证[3]。为客户卫星设计的使用远程操作者监视的非机器人标准的对策也得到验证。远程维护任务在低地轨道上被验证的重要维护功能包括自主运载器 (无人机)捕捉、自主计算机和电池交换、自主液流传输、流线操作方式、候选维护对接标准等[3]。对于与以在地球静止轨道和低地轨道上捕捉和弃置的方式移除大碎片物体有关的黄金时间航天任务,机器人技术被认为完全成熟可用。美国、加拿大和日本早在2011年“空间碎片减缓与在轨卫星维护问题国际跨学科会议”前就被认为具有此种能力。
加拿大是美国空间碎片主动移除和在轨卫星维护国际政策诉求的一贯追随者,在自主机器人技术的研发和验证中的作用不可小觑。例如,加拿大在自主机器人研发和验证基础的国际空间站(ISS)和美国航天飞机项目中,就有使用加拿大机械臂对接的支持行动。再如,加拿大麦克唐纳德·特威勒联合有限公司 (MDA)与美国歌达德航天中心 (GSFC)合作,于2004-2005年用哈勃望远镜高保真度模拟对灵敏机器人进行验证,使最先进的自动化与人工认知技术和判断相结合,包括维护、解拆小接插件、清除闩锁开门在内的机器人对哈勃望远镜的营救。此外,加拿大还在国际空间站的专用灵敏操作装置 (Dextre)提供了有价值的试验台去验证需要机器人的捕捉任务的风险部分[3]。
可见,美国及其盟友国航天界为开展空间碎片主动移除和在轨卫星维护活动进行了所需技术的研发和验证储备,且部分技术已被在轨应用。空间碎片主动移除和在轨卫星维护技术方案的设计、研发和验证日趋成熟,尤其是自主机器人技术在未来10年内完全有可能应用于以在地球静止轨道和低地轨道上捕捉和弃置的方式执行移除完整大空间物体的任务。
4 “ADR-OOS-RPO”系统技术异化应用为何会对外空安全构成潜在威胁
4.1 “ADR-OOS-RPO”系统技术是军事和政治敏感性技术
许多有关开展空间碎片主动移除和在轨卫星维护活动所需技术的研发和验证结果都证实了一个重要问题的存在:这些技术属于敏感类技术并具有双重用途能力,即这些技术除了可用于移除在轨大空间碎片外,还可被掌握这些技术的国家用于移除其认为对本国卫星构成威胁的他国卫星,既可用于维修己国卫星也可“修理”敌国卫星。这些技术的政治敏感性引起了人们对天基反卫星系统的关注,主要是担心这些技术被直接用于军事或被间接滥用。天基反卫星系统可能导致外空事务的变革,使外空领域的现状向更紧张的控制权争夺,甚至可能向更敌对的状态转变[2]。“ADR-OOS-RPO”系统技术固有的密切逼进性是滥用该技术的基础,因为该系统技术具有在轨操作、发现、跟踪、逼近和接触在轨运行航天器的能力。因此,“ADR-OOS”操作所需的核心技术——“RPO”技术与生俱有军事和政治敏感性,这种操作技术可使反卫星活动得以进行,从而导致政治误解和军事冲突,尽管卫星系统和旨在无害交会和靠近操作活动的操作行为也被认为并不特别适合其武器化。
基于目前的外空环境和“RPO”技术实现其任务的方式,这些技术引发的政治争论已显而易见。虽然许多空间系统都被认为具有民/商和军事用途,但“RPO”技术似乎更容易引起国际政治争论。这种争论主要针对“RPO”技术能够完成靠近、交会、触及、捕捉和离轨等各操作阶段。进行这种操作的能力使“RPO”技术系统成为外空领域最先进的可被用作自主天基反卫星系统的技术[2]。自主天基反卫星系统 (ASAT)的新概念技术可以通过多种方式依靠航天器上的“ADR-OOS-RPO”系统技术完成。虽然技术概念对天基系统实际上并非创新,但这些技术越来越高的自动化和扩散程度也令人感到与日俱增地担忧甚至恐惧。
任何执行空间碎片主动移除和在轨卫星维护任务的系统都要依赖“RPO”技术,通过使用“RPO”技术才能使空间碎片主动移除和在轨卫星维护航天器完成对目标物体的定位、接近、拦截和捕捉等步骤的操作。使用“RPO”技术可机动轨道间距、追踪和接近在轨物体并以某种方式操纵这些物体。空间碎片主动移除和在轨卫星维护离不开交会和靠近操作技术,反之, “ADROOS”技术系统能够使“RPO”更加自主化。除了以前的反卫星武器验证,这些系统将有史以来首次自主地有目的地进行精确“动手”靠近其他航天器操作,该技术可被滥用于敌对目标[2]。此外,由于使用精确靠近的成像技术,带有交会和靠近操作有效载荷的系统能够“看见”正在周围机动的物体。仅此就可以在利益攸关方之间产生问题,即这些系统可能“看见”它们不应看见的东西,为以政府或商业特征的间谍活动提供使用这些卫星的可能性,为对手提供反向机械卫星技术的能力。除了此问题外,对具有交会和靠近操作功能的系统的主要问题,还产生于向其它系统精确靠近时可能开展的其他活动[2]。可见,“ADR-OOS-RPO”系统的私密侵入性质所引起的问题是该技术可被滥用于不良目的。正是这种“ADR-OOS-RPO”操作关系导致了“ADROOS”具有军事和政治敏感性,也是“ADROOS-RPO”系统技术异化应用导致其对外空安全构成潜在威胁的关键所在。
“ADR-OOS-RPO”系统技术异化应用是指把“ADR-OOS-RPO”系统技术不正当地使用于执行空间碎片减缓和在轨卫星维护任务,或滥用作自主天基武器系统,或滥用于其他非和平目的。所谓滥用是指在假装正常操作的掩护下对卫星系统或卫星功能进行故意全部或部分毁坏或破坏。滥用可以通过故意设计的“ADR-OOS”系统故意实施,或通过诸如蓄意破坏或网络攻击的外部作用非故意实施[2]。此外,该定义假设的是不使用传统武器或军火,严格来讲是指滥用具有维修功能的航天器及其操作。虽然肯定这些系统有可能被装备了包括传统武器在内的武器,但此处的滥用,假设的是一种标准的“ADR-OOS”系统。此种滥用可由隐藏的提供者故意发起,或由诸如蓄意破坏或网络攻击的外部作用非故意发起。在此两种情况下,原本无害的“ADR-OOS”系统会成为有害的天基反卫星系统。天基反卫星系统是可被作为武器用于摧毁、损坏或破坏正常运行的卫星。
此外,附加在“ADR-OOS”系统上的其它技术也可干扰和破坏在外空正常运行的卫星系统或使其功能丧失而不可工作。基于附加在这些系统上的其他技术——空间碎片主动移除和在轨卫星维护任务专用技术,在靠近外空的其他系统时还可以开展其他活动,如通信有效载荷稍加修改就可作为干扰卫星升级的精准手段;向其他系统发射捕鲸叉导弹 (美国飞航式反舰导弹)破坏卫星的某些子系统或整颗卫星;将航天器所载工具包与锚定技术同时使用就可使卫星功能丧失;将推进技术与锚定技术协同使用就可把卫星移到不同的轨道或使其离轨,使该系统不可用或丢失[2]。
与滥用“ADR-OOS-RPO”系统技术有关的另一个术语是“目标物体”,指成为空间碎片主动移除和在轨卫星维护活动的预定接受者 (受方)的航天器或物体。“ADR-OOS-RPO”系统技术滥用可选择不同的物体作为侵害目标。已有调查研究表明,对“ADR-OOS-RPO”系统技术的某种滥用可在任何特定操作阶段发生,对目标物体造成某种程度的损害或功能丧失,即严重影响卫星的正常运行,或对卫星及其功能造成完全破坏或不可逆地丧失功能[2]。
在“ADR-OOS”系统的操作方面,任务操作至少包括发射、若干不同轨道机动、靠近操作、交会和对接 (包括捕捉或连接固定)等步骤。就空间碎片主动移除系统而言,还包括离轨或移至墓地轨道机动。在这些操作步骤中,关系最重大的是靠近操作、交会、对接和离轨部分,许多有害的不良活动可发生在这些步骤的任何过程中。有美国航天专家认为,仅一次维护系统的在轨卫星维护或空间碎片主动移除操作,从轨道机动启动到任务完成所需时间是4~14h,大约平均7h就可在任何地方进行一次维护系统的在轨卫星维护或空间碎片主动移除操作。此段时间实际上不包括发射,因为当这些系统成为更通用的系统时就可能入轨固定轨道,直到需要在轨卫星维护或空间碎片主动移除操作。了解这种活动的时间边界是这些技术不应被忽视的重要方面。由于一次维护系统的在轨卫星维护或空间碎片主动移除操作可于4~14h在任何地方完成,这些操作很显然并非瞬间发生的事情。为了完成这些任务,完成轨道机动、识别、跟踪目标系统需要持续维护,不管是自主还是人在回路之中。据此,这些要求使得加长时间线成为必须。这使目标系统的操作者有时间了解另一系统正在接近自己。反之,由于时间线不包括发射阶段,如果在发射和轨道机动启动之间存在更长的时间,尤其当对系统的跟踪并非持续时,潜在敌对行为者的身份属性,即物主身份的识别可能更难完成[2],而识别物主身份对于基于“RPO”系统的在轨卫星维护可行措施的选择却至关重要。
4.2 规制“ADR-OOS-RPO”系统技术应用的国际空间法律与政策的缺失
“ADR-OOS-RPO”系统技术异化应用对外空安全构成潜在威胁的另一个原因,是规范空间碎片主动移除和在轨卫星维护活动和规制“ADR-OOS-RPO”系统技术应用的国际空间法律与政策的缺失。
美国在任何讨论外空事务的国际场合都坚持既有的国际空间法律框架足以规范任何空间活动。但作为主导制定 《外空条约》的两大航天大国之一,美国应该说是最了解确立国际空间法律框架的 《外空条约》的缺陷在何处。或者说,美国最清楚当年在谈判 《外空条约》时,为了往后自己开展新型空间活动和应用新型空间技术不受约束,如何在条款的表述中设下的“坑”。如在阐明“不得把外空 (包括月球和其他天体)据为己有原则”的 《外空条约》第二条中就没有明确外空就地自然资源的法律地位和所有权的归属,从而使美国在其国内法中明确认定此类资源“谁开采谁获得所有权”[5]。
另外一个例子是阐明“和平利用外空原则”的 《外空条约》第四条,这是与防止外空军事化和武器化有直接关联的条款。该条款规定:缔约国承诺不在绕地轨道放置和在天体配置任何携带核武器或任何其他类型大规模毁灭性武器的物体,不以任何其他方式在外空部署此种武器。专为和平目的使用月球和其他天体。禁止在天体建立军事基地、设施和工事;禁止在天体试验任何类型的武器以及进行军事演习[6]。但该条款的措辞只明确禁止在外空放置核武器或任何其他类型大规模毁灭性武器的物体,没有提到禁止在外空放置常规武器的物体;只明确规定月球和其他天体绝对仅用于和平目的,没有明确规定绕地轨道是否也绝对仅用于和平目的。这一缺陷引起的有争议的法律问题有:是否可以在外空放置常规武器的物体?是否可以为军事目的使用绕地轨道?所衍生出来的有争议的法律问题更多,但都可以归咎到一个重大的法律问题,即外空 (包括月球和天体)是否可以军事化和武器化。这一重大法律问题甚至以冠冕堂皇的理由出现,即是否可以为和平目的使外空武器化和军事化,即一国认为自己在外空的安全利益受到威胁或攻击时可以行使所谓的在外空的自卫权——这是外空军事化和武器化正当性理论的法理所在。
从理论上讲,无论空间技术如何发展, 《外空条约》确立的法律原则框架始终是规范任何新型空间活动和新型空间技术应用的法律基础,这当然包括“ADR-OOS”活动和“ADR-OOSRPO”系统技术的应用。然而,就法律适用的效力范围而言, 《外空条约》的有关规定是否足以适用呢?答案是否定的,至少从 《外空条约》有关规定条款的措辞表述来看是这样。既然现行国际空间法不能具体且有效规范“ADR-OOS”活动和“ADR-OOS-RPO”系统技术的应用,目前的国际空间法制与政策环境也不能有效禁止“ADR-OOS-RPO”系统技术的异化应用,那么,要筑起防火墙防止违法违规的“ADR-OOS”活动发生,防止“ADR-OOS-RPO”系统技术的异化应用,就需要制定新的国际空间法律与政策进行规范、限制或禁止。
5 美国为何要积极支持和推动空间碎片主动移除和在轨卫星维护
在“ADR-OOS”活动所涉重大技术、法律和政治问题尚无国际定论的情况下,美国为何还冒着风险积极支持和推动空间碎片主动移除和在轨卫星维护?美国自己回答了这个问题,这就是空间碎片主动移除和在轨卫星维护所需先进技术,如“ADR-OOS-RPO”系统技术的潜在商业利益价值和军事利用价值。
5.1 瞄准空间碎片主动移除和在轨卫星维护的潜在商业利益价值
空间碎片是太空时代开始后人类与外空这一宇宙自然空间互动的产物,可以说产生空间碎片的始作俑者是最早开展外空活动的国家行为体,美国是其中之一。事实上,在太空时代的大部分时间里,美国一直是在外空领域占据优势的两大空间活动行为体之一,发射航天器的历史仅次于前苏联,发射航天器的数量最多,在低地轨道和地球静止轨道留下的空间碎片比任何后来的航天国家都多。按照共同但有区别责任原则,美国照理应承担更多的减缓新空间碎片的产生和清除既有空间碎片的国际义务。
然而,美国却利用空间碎片问题大做市场商业化运作赚取经济效益的文章,空间碎片主动移除和在轨卫星维护的市场化和商业化运作就是典型例子。自由主义市场经济理论导向下的包括空间技术的研发和验证在内的航天活动是通过市场化路径和商业化手段安排和运作的,项目计划也是市场化和商业化运作思维。“ADR-OOS”活动及其所需技术的设计、研发和验证也难脱窠臼。空间碎片主动移除和在轨卫星维护概念、技术和研发验证方案尽管由美国航天科技界提出设想,却由美国国防高研局支持和投资并牵头以美国私营企业为主的国际航天科技和航天工业界合作(不包括中俄),再用美国商业航天经济模式进行市场化运作。
早在“空间碎片减缓与在轨卫星维护问题国际跨学科会议”上,美国航天界人士就对空间碎片和在轨卫星维护的商业前景进行了预期:以通过燃料补充、寿命末期处置维护的方式延长航天器的飞行寿命,在轨卫星维护除了使运营人获得短期利益还确保运营人符合任务后处置要求,延长卫星寿命直接影响商业系统的收入和拓展政府卫星的功能。由于抬升多颗卫星的最低速度增量需求量,在轨卫星维护特别有利于地球同步赤道轨道区域。这就可能存在在轨卫星维护的商业执行情况,包括把目标物体移除到墓地轨道,腾出地球静止轨道上的操作轨位。而随着技术成熟,空间碎片主动移除的业务也可能增加[3]。较之空间碎片主动移除,在轨卫星维护尽管最终应用不普遍,但如果出现提供在轨卫星维护服务的商业市场,或者如果在轨卫星维护技术可靠且比新卫星系统廉价,在轨卫星维护的运营活动就有可能急剧增加[2]。
5.2 瞄准“ADR-OOS-RPO”系统技术的潜在军事利用价值
“ADR-OOS-RPO”系统技术可以武器化使用,具有很大的军事利用潜力,即可增强军队的作战效能。外空军事利用和武器化是美国早已确立的国家空间政策,在2019年年初颁布的美国《外空政策指令-4》中承认外空是新的作战领域[7],而实际上可能成为天基反卫星系统的“ADR-OOS-RPO”系统是实现这一国策的重要具体体现,而使“ADR-OOS-RPO”系统技术合法合规化是其国内标准国际化的重要组成部分。为了实现其在外空安放天基反卫星武器合法化的目的,美国力图在国际空间社会推动其规范“ADR-OOS”活动和规制“ADR-OOS-RPO”系统技术应用的国内标准和规则纳入国际空间法律与政策。但由于中俄两国主导推动的“防止在外空放置武器条约草案 (PPWT)”谈判使其推动处于不利局面, “执行联盟”实际上是美国推动其外空军事利用和武器化国内政策国际化无果后应对这种不利局面的产物。
此外,美国国家安全机关把外空描述为拥堵、争夺和竞争的“3C”领域。基于这种新思维范式,空间碎片问题成为美国越来越重视的重要问题,并大量投资和提高与空间碎片有关的空间技术,积极倡导推进“ADR-OOS”系统及其操作技术的研发、验证和在轨应用。其背后的重要动力原本是为了移除大空间碎片以减少在轨数量,美国一旦在其中掺入了以维护国家在外空资产安全为核心的所谓本国外空安全优先的动机,基于“RPO”技术的“ADR-OOS”系统就会成为为美国威胁其他航天国家空间资产的天基武器系统。
美国极力夸大2007年和2009年所谓产生空间碎片事件对外空环境安全影响的严重性,正是这种夸大煽动了其盟友国和国内更多的私营企业对研发和利用“ADR-OOS-RPO”系统技术的兴趣。对这些技术新的研发所产生的问题正是源自这些技术固有的两用性。就目前影响外空环境安全而言,“ADR-OOS-RPO”系统技术被毫无规则地在外空领域的异化应用和滥用才最有可能对外空安全构成潜在威胁。世界空间技术发展史告诉我们,空间技术的发展动力源自第二次世界大战期间的军事作战需要和战后大国的军备竞赛,任何空间技术与生俱来就有军用性质,空间技术的民/商用实际是其附带功能。因此,任何空间技术都避免不了军用兼民/商用的两用性,“ADR-OOS-RPO”系统技术也是如此。
可见,“ADR-OOS-RPO”系统技术首先将成为自主天基武器技术,其次才会被作为空间碎片移除操作技术,并且以市场化和商业化运作方式用这些技术赚取其他航天国家的钱,可谓一举三得,这正是美国积极支持和推动空间碎片主动移除和在轨卫星维护的意图所在。
6 结论
综上所述,本文认为,“ADR-OOS-RPO”系统技术是把双刃剑,一面是具有商业利益价值,可用于以整治外空碎片环境的名义有偿为客户移除位于低地轨的完整大空间碎片和恢复失效卫星的健康功能从而获取巨大的商业利益;另一面是具有重大的军事利用价值,可用于发展自主天基武器系统,为一国掌握“制天权”服务。我国应对“ADR-OOS-RPO”系统技术保持清醒的认识。在对空间碎片主动移除和在轨卫星维护问题的立场和路径选择上,本文提出以下建议:
第一,在对空间碎片主动移除和在轨卫星维护问题的立场上,应坚持我国在防止外空军备竞赛问题上的基本立场,即奉行防御性的国防政策,致力于和平利用外空,反对外空军事化和武器化,不参与外空军备竞赛,积极为倡导和推动国际社会就防止外空武器化和外空军备竞赛问题展开工作,反对美国以谋求单边安全优势的外空安全利益推进本国外空霸权战略,推动外空军事化和武器化的任何做法[8]。
第二,应认识到美国外空战略和外空武器项目计划的危害性和“ADR-OOS-RPO”系统技术异化应用对外空安全的潜在威胁和对他国空间资产的破坏性一面,拒绝成为美国及其盟友国家航天科技和航天工业界开展的“ADR-OOS”活动的客体和商业客户。
第三,应认识到“ADR-OOS-RPO”系统技术的商业价值意义和军事战略意义,我国航天科技和航天工业界应选择在借鉴国际航天科技和航天工业界成熟的“ADR-OOS-RPO”系统技术既有成果的基础上,自主设计、研发和验证开展“ADR-OOS”活动所需新概念技术并保有完全的自主知识产权。政府有关主管部门对此应给予政策上的重视和财政上的支持。
第四,在开展“ADR-OOS”活动所涉法律问题上,我国空间法学界应关注外空委法律小组委员会有关空间碎片主动移除和在轨卫星维护问题的讨论进展情况,跟进研究开展“ADR-OOS”活动所涉一系列法律问题,为我国政府的有关决策提供法理支持。
第五,在“ADR-OOS”活动的国际规范和使用“ADR-OOS-RPO”系统技术的国际标准、规程和规则,以及有关国际政策的制定方面,我国应派既懂空间技术又懂法律的专家参加制定活动,并提出我国的制定方案,防止美国把自己单方面的国内规范、标准、规程和规则以及国内政策国际化。
2019年10月9日,俄罗斯国际发射公司的一枚质子运载火箭把两个有效载荷——格鲁曼公司的MEV-1飞行器和欧洲通信卫星EUTELSAT-5-West-B以同步转移轨道的方式成功发射入轨。此次发射的里程碑意义在于MEV-1飞行器是“人类第一个实用性在轨维护飞行器成功发射”[9]。这一标志性的发射活动表明了俄罗斯商业和军事利用在轨卫星维护系统技术的空间战略意图。由于“防止在外空放置武器条约草案”因美国的反对和阻扰而搁置,而限制和规范使用“ADR-OOS-RPO”系统技术,以及禁止在外空放置自主天基武器系统的国际空间法制与政策不明,在此情况下,尽早在外空布放在轨卫星维护系统,发展空间碎片主动移除新概念技术,其商业价值经济意义和军事战略遏制意义就非常重大了。俄罗斯跟进“ADR-OOS-RPO”系统技术的研发和验证的行动对我国在研发和验证“ADR-OOS-RPO”系统新概念技术方面是否有决策意义上的启示。