朱魯青（北京空間科技信息研究所）

□□美國航空航天局（NASA）發(fā)布消息稱，已報廢的“高層大氣研究衛(wèi)星”（UARS）在沒有人為控制的情況下，于美國東部時間2011年9月23日墜入地球大氣層。該衛(wèi)星國際編號為1991－063B，已于2005年報廢。

1 UARS概況及解體過程

UARS特性

UARS質(zhì)量為6.5t，是1991年從發(fā)現(xiàn)號航天飛機上發(fā)射的衛(wèi)星。2005年，UARS因燃料耗盡而報廢。UARS項目耗資約7500萬美元，旨在通過測量氣體濃度和分布狀態(tài)，研究地球大氣層及其與太陽的交互作用。

UARS再入風(fēng)險評估

2005年6月，UARS雖因燃料耗盡而報廢，但衛(wèi)星上仍有6臺儀器可以工作。2005年12月，衛(wèi)星利用最后剩余的推進劑降軌進入短壽命處置軌道。2010年10月26日，“國際空間站”與廢棄的UARS近距離相遇，為避免與衛(wèi)星發(fā)生相撞，“國際空間站”實施了軌道機動。

目前，美國戰(zhàn)略司令部所屬的聯(lián)合空間運行中心負責(zé)對失控外空物體進行跟蹤，并對外發(fā)布外空物體跟蹤和撞擊預(yù)測信息，信息發(fā)布的時間間隔為4天、3天、2天、1天、12h、6h、2h。在最后2h才能確定衛(wèi)星的再入時間（誤差在25min左右），并將再入地點確定在12000km范圍內(nèi)。

因在設(shè)計時UARS還沒有實施空間碎片減緩標準，因此NASA對UARS再入非常關(guān)注。早在2002年就對UARS再入風(fēng)險進行了詳細的評估，為后續(xù)的衛(wèi)星墜落處置作好了充分的準備。目前，公布的各種風(fēng)險評估數(shù)據(jù)和報道均基于2002年進行的UARS再入風(fēng)險評估研究的結(jié)論。

UARS特性

2002年NASA對UARS再入風(fēng)險進行了詳細評估。

· 再入后殘存的潛在危險物體：26個；

· 殘存物體的總質(zhì)量：532kg；

· 預(yù)計人員傷亡風(fēng)險：1∶2800（2011年修正為1∶3200）。

UARS再入大氣的高度為122km，將在78km處開始解體。該高度也是大部分衛(wèi)星發(fā)生解體的高度。78km之后，衛(wèi)星上的主要部件將與衛(wèi)星主體分離，分別墜落地球表面。

根據(jù)NASA的建議，機構(gòu)間空間碎片委員會（IADC）將UARS列入其2011年IADC再入風(fēng)險物體監(jiān)測目錄，根據(jù)IADC的監(jiān)測和風(fēng)險評估結(jié)果，認為UARS的再入風(fēng)險沒有達到IADC對危險物體的定義。

航天器解體的典型過程

由于受殘存大氣的影響，低軌道上的失控衛(wèi)星或其他失控航天器，其軌道高度以每天數(shù)百米的速度逐漸衰減。當降低到100～120km左右高度時，由于大氣密度較大，軌道高度迅速降低，同時衛(wèi)星在氣動熱作用下加熱，此時可以認為衛(wèi)星再入大氣層。在氣動熱和氣動力的雙重作用下，衛(wèi)星發(fā)生解體，解體的一般過程如下。

（1）太陽翼、天線等星上大型設(shè)備的分離解體

在進入大氣層初期，太陽翼、大型天線等設(shè)備在大氣阻力作用下開始撕裂，與衛(wèi)星本體分離。這個過程一般發(fā)生在100km高度左右。

（2）星體解體

隨著衛(wèi)星溫度繼續(xù)升高，在高溫和大氣阻力的雙重作用下，衛(wèi)星結(jié)構(gòu)失效，星體內(nèi)外部設(shè)備陸續(xù)與衛(wèi)星發(fā)生分離。若衛(wèi)星攜帶有較多剩余燃料，甚至可能發(fā)生爆炸，從而加快解體速度。解體高度一般在80km左右。

（3）二次解體

解體后的碎片在墜落過程中繼續(xù)加熱燒蝕，還有可能再次發(fā)生解體。根據(jù)經(jīng)驗，星體解體和二次解體一般均在80km高度左右完成。

大如旅行巴士的UARS結(jié)構(gòu)圖

UARS落地后的碎片

（4）到達地面或燒盡

碎片在墜落過程中熔化或燃燒，質(zhì)量逐漸減小，一些較大的部件則會殘留一部分，直到撞擊地面。若撞擊到人員、財物，則會構(gòu)成傷害。其他大部分碎片在到達地面前就已經(jīng)燒盡，不會撞擊地面。還有一些質(zhì)量更小的碎片，在燒盡前已經(jīng)降到較低速度，不再燒蝕，最終飄落到地面。

由于阻力不同，面積/質(zhì)量的比值較大的碎片飛行距離較近，反之則飛行較遠。所有的碎片沿衛(wèi)星的軌跡方向散布在一個狹長的區(qū)域。散落區(qū)域長度一般在數(shù)千千米內(nèi)，寬度約數(shù)百千米。

2 相關(guān)國際法規(guī)、慣例和損害賠償案例

截止目前，美國戰(zhàn)略司令部空間監(jiān)測網(wǎng)監(jiān)測目錄中共有36700個外空物體，已監(jiān)測到21800個人造物體再入大氣。這些航天器中的絕大部分在進入大氣層時已經(jīng)解體并燃燒殆盡，因此對地面僅造成了很小的威脅。但實際上，平均每天都有1個航天器返回，同時每星期還有1～2個半徑大約為1m、面積大于1m2的航天器再入，而這種航天器有著較大的殘存可能性。

外空物體損害賠償制度

空間活動是高風(fēng)險活動，當出現(xiàn)外空物體因發(fā)生事故或其他原因造成損害時，需要為外空物體造成損害的賠償責(zé)任制定有效的國際規(guī)則和程序。1967年的《外空條約》確立了國家責(zé)任和賠償責(zé)任原則，1971年又締結(jié)了《外空物體所造成損害之國際責(zé)任公約》（簡稱《責(zé)任公約》），建立了外空物體損害賠償制度?！敦?zé)任公約》于1971年11月29日聯(lián)合國大會通過，1972年3月29日開放簽署，1972年9月1日生效。中國于1988年12月加入該公約。

因沒有變軌機動能力及太陽黑子活動頻繁引起大氣膨脹，美國“天空實驗室”（Skylab）于1979年7月墜入大氣層

根據(jù)《責(zé)任公約》的規(guī)定，發(fā)射國對其發(fā)射的外空物體對第三國所造成的損害負有賠償責(zé)任。發(fā)射國不但包括發(fā)射外空物體的國家，還包括促使發(fā)射外空物體的國家和從其領(lǐng)土上發(fā)射外空物體的國家，所有這些國家對外空物體造成的損害負有共同的賠償責(zé)任。發(fā)射國對其外空物體在地球表面或給飛行中的飛機造成損害，應(yīng)負有賠償?shù)慕^對責(zé)任；對在地球表面以外的其他地方造成損害，除飛行中的飛機外，只承擔過失賠償責(zé)任。損害賠償額應(yīng)按國際法和公正合理的原則來確定，以便對損害所作的賠償能使提出賠償要求的自然人或法人、國家或國際組織把損害恢復(fù)到未發(fā)生前的原有狀態(tài)。賠償損害的要求，應(yīng)通過外交途徑向發(fā)射國提出。在通常情況下，賠償損害的要求須于損害發(fā)生之日起，或判明應(yīng)負賠償責(zé)任的發(fā)射國之日起1年內(nèi)向發(fā)射國提出。若賠償要求未能在上述期限內(nèi)通過外交途徑解決，有關(guān)各方應(yīng)于任一方提出請求時，成立求償委員會。

歸還發(fā)射到外空物體的協(xié)定

外層空間營救制度是空間法的一項重要制度，是就營救航天員和歸還外空物體等問題制定的專門的國際公約，其內(nèi)容包含在《營救航天員、送回航天員和歸還射入外層空間的物體的協(xié)定》（簡稱《營救協(xié)定》）中。1967年12月19日聯(lián)合國大會通過該協(xié)定，1968年4月24日開放簽署，1968年12月3日生效。中國于1988年12月加入該協(xié)定。其中，關(guān)于歸還發(fā)射到外空物體的相關(guān)協(xié)議包括以下幾方面。

· 每個締約國獲悉或發(fā)現(xiàn)外空物體或其組成部分返回地球，并落在該國所管轄的區(qū)域內(nèi)、公海，或不屬于任何國家管轄的其他任何地方時，應(yīng)通知發(fā)射當局和聯(lián)合國秘書長。

· 每個締約國若在其管轄的區(qū)域內(nèi)發(fā)現(xiàn)外空物體或其組成部分時，應(yīng)根據(jù)發(fā)射當局的要求，并如有請求，在該當局的協(xié)助下，采取它認為是切實可行的措施，來保護該外空物體或其組成部分。

· 射入外空物體或其組成部分若在發(fā)射當局管轄的區(qū)域以外發(fā)現(xiàn)，應(yīng)在發(fā)射當局的要求下歸還給該發(fā)射當局的代表，或交給這些代表支配。如經(jīng)請求，這些代表應(yīng)在物體或其組成部分歸還前，提出證明資料。

· 如果締約國有理由認為在其管轄的區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的外空物體或其組成部分是危險的和有害的時候，則可以通知發(fā)射當局在該締約國的領(lǐng)導(dǎo)和監(jiān)督下，立即采取有效措施，消除可能造成危害的危險。

· 履行保護和歸還外空物體或其組成部分的義務(wù)所花費的費用，應(yīng)由發(fā)射當局支付。

德國“倫琴衛(wèi)星”（ROSAT）于2011年10月23日失控墜入地球大氣層

蘇聯(lián)宇宙－954衛(wèi)星墜落索賠案例

1978年1月，蘇聯(lián)的核動力源衛(wèi)星—宇宙－954墜入加拿大境內(nèi)，對加拿大的環(huán)境造成了損害。加拿大依據(jù)《責(zé)任公約》向蘇聯(lián)政府索賠600萬加元。雙方經(jīng)過談判，最終確定賠償額為300萬加元。

1977年9月18日，蘇聯(lián)將宇宙－954衛(wèi)星發(fā)射入軌，并正式通知聯(lián)合國秘書長。1978年1月24日，該衛(wèi)星在重返大氣層時進入加拿大西海岸夏洛特皇后群島北部的上空。在衛(wèi)星再入和解體過程中，衛(wèi)星殘片墜落到加拿大西北部4.6km2的區(qū)域內(nèi)。衛(wèi)星解體產(chǎn)生的大量放射性碎片給該地區(qū)造成了“永久性”的放射性污染。宇宙－954衛(wèi)星的墜落事件引起了加拿大人的萬分恐慌和憤怒，給其他國家也投下了巨大的陰影。據(jù)加拿大報紙報道，加拿大政府為搜集衛(wèi)星碎片耗費了1700萬加元。在美國的支持下，加拿大共搜集了65kg的衛(wèi)星殘片。由于加拿大和蘇聯(lián)都是《責(zé)任公約》的締約國，在進行了一系列外交交涉后，1979年1月23日，加拿大根據(jù)1972年《責(zé)任公約》對蘇聯(lián)衛(wèi)星進入其領(lǐng)空和衛(wèi)星的有害放射性殘片散落在其領(lǐng)土上所引起的損害提出賠償要求。

加拿大認為，蘇聯(lián)在該衛(wèi)星可能進入和即將進入加拿大上空大氣層時沒有通知加拿大，蘇聯(lián)也沒有就加拿大提出的有關(guān)該衛(wèi)星的問題做出及時、全面的答復(fù)。在所搜集的衛(wèi)星殘片中，大多具有放射性，其中有些殘片的放射性是非常致命的。根據(jù)《責(zé)任公約》，蘇聯(lián)作為發(fā)射國對該衛(wèi)星給加拿大造成的損害負有絕對賠償責(zé)任。危險的放射性殘片對加拿大的領(lǐng)土和環(huán)境造成了放射性危害，此外，衛(wèi)星進入加拿大領(lǐng)空和放射性殘片散布在其領(lǐng)土上還侵犯了其主權(quán)。加拿大向蘇聯(lián)提出600萬加元的賠償。蘇聯(lián)則明確拒絕承擔賠償責(zé)任。蘇聯(lián)認為，由于設(shè)計了使衛(wèi)星上的核反應(yīng)堆在重返大氣層時完全燒毀的功能，因此其殘片不應(yīng)具有嚴重危險，在墜落地區(qū)引起環(huán)境污染的可能性很小。衛(wèi)星墜落并沒有造成加拿大人員傷亡，也未造成實際財產(chǎn)損失，因此沒有發(fā)生《責(zé)任公約》范圍內(nèi)的“損害”。

因燃料耗盡，禮炮－7（Salyut－7）空間站于1991年2月失控墜入大氣層

本案件爭論的焦點在于是否發(fā)生了《責(zé)任公約》所定義的損失。按照《責(zé)任公約》第1條，導(dǎo)致賠償責(zé)任的外空物體所引起的損害是指生命損失、身體受傷或其他的健康損害，以及國家、自然人、法人的財產(chǎn)或國際政府間組織的財產(chǎn)損失或損害。至于像放射性物質(zhì)引起的環(huán)境污染是否也屬于《責(zé)任公約》定義的損害，則不明確。正因為《責(zé)任公約》有這一缺漏，蘇聯(lián)才拒絕承擔責(zé)任。由于核動力衛(wèi)星所含放射性物質(zhì)對人體和環(huán)境均有危害，所以宇宙－954衛(wèi)星墜落事件引起了國際社會對在外層空間使用核動力源問題的嚴重關(guān)切，這直接導(dǎo)致聯(lián)合國外層空間委員會（COPUOS）制定這方面的法律規(guī)定。1992年，聯(lián)合國大會通過了《關(guān)于在外層空間使用核動力源的原則》。

1981年4月2日，雙方通過協(xié)商達成協(xié)議，蘇聯(lián)最后同意“善意性”支付加拿大300萬加元，作為加拿大清理衛(wèi)星殘片的費用，但仍拒絕負有賠償責(zé)任，認為加拿大聲稱的損害不屬于《責(zé)任公約》范疇內(nèi)的損害。

3 結(jié)論和建議

1）UARS已于2011年9月23日墜落地球，未造成地球上的人員傷亡。截至目前，還沒有發(fā)生過外空物體再入造成人員傷亡的事件。

2）根據(jù)歐洲航天局（ESA）、NASA制定的空間碎片標準規(guī)定，衛(wèi)星碎片再入大氣造成人員傷亡的概率應(yīng)小于1∶10000。但UARS設(shè)計時還沒有實施上述標準。為此，NASA 對UARS再入進行了充分的風(fēng)險評估，使衛(wèi)星墜落發(fā)生時，NASA能從容應(yīng)對。

3）外空物體再入是每個月都會發(fā)生的常規(guī)性事件。美國對外空物體的再入監(jiān)測和預(yù)報已經(jīng)形成了一個常規(guī)的機制，美國空間監(jiān)測網(wǎng)在衛(wèi)星再入前按照4天→3天→2天→1天的時間間隔向用戶和公眾發(fā)布衛(wèi)星再入信息，從衛(wèi)星再入前24h進入最高級別的監(jiān)測狀態(tài)，開始以12h→6h→2h的時間間隔進行信息通報。根據(jù)美國目前的監(jiān)測能力，在衛(wèi)星再入前1h，衛(wèi)星再入時間和再入地點的預(yù)報精度可達到1/3軌。如果物體有可能落入美國或北美，美國戰(zhàn)略司令部將告知美國聯(lián)邦應(yīng)急管理局和加拿大公共安全部門，啟動相應(yīng)處理機制。我國亦通過美國衛(wèi)星隕落事件的相關(guān)準備和處置過程等實踐，變例外和應(yīng)急為例行和常規(guī)，對此類事件形成一種例行化、常規(guī)化的處理機制。

4）此次UARS墜落，美國沒有像2008年2月USA－193衛(wèi)星墜落時那樣采用導(dǎo)彈攔截擊毀，也再一次驗證了2008年2月美國用導(dǎo)彈擊落再入衛(wèi)星的真正目的是為了進行反衛(wèi)星武器試驗。

5）鑒于目前我國空間目標監(jiān)視能力明顯不足，在對目標的分辨能力以及實時跟蹤能力等方面遠遠落后于美國，并落后于俄羅斯、歐洲等國家和地區(qū)，建議加大投入，重視和加強對空間目標（包括碎片）監(jiān)測技術(shù)的研究和基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。

6）我國于1988年12月加入了《責(zé)任公約》和《營救協(xié)定》。作為締約國，在處理外國衛(wèi)星墜落我國境內(nèi)的問題時，應(yīng)嚴格按照國際法的條款，對所造成的損害積極主動地準備賠償預(yù)案；同時也要遵照《營救協(xié)定》的內(nèi)容，對再入殘骸進行處置時采取必要的策略。■