李云 陳建光 王聰 （中國航天系統(tǒng)科學與工程研究院）

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小衛(wèi)星蓬勃發(fā)展為當前航天管理體系帶來挑戰(zhàn)

李云 陳建光 王聰 （中國航天系統(tǒng)科學與工程研究院）

小衛(wèi)星在國際上通常是指質(zhì)量低于500kg的衛(wèi)星。經(jīng)過長期的技術突破與發(fā)展積累，國外小衛(wèi)星近期在功能、成本、研制部署效率及應用廣度與深度等方面開始呈現(xiàn)質(zhì)的飛躍。這一方面為軍事航天裝備變革、小微航天企業(yè)創(chuàng)立發(fā)展及航天起步國家快速入門帶來了良好機遇；而另一方面，大規(guī)模的小衛(wèi)星發(fā)射入軌又可能對包括法規(guī)、政策等在內(nèi)的現(xiàn)行航天管理體系帶來一定挑戰(zhàn)，需要我們及早關注、積極應對。

1　國外小衛(wèi)星蓬勃發(fā)展，其地位和作用將發(fā)生重大轉(zhuǎn)變

進入21世紀，隨著微電子、微機電和微光機電系統(tǒng)、新材料、先進制造、納米技術等群體性高新技術的發(fā)展和突破，在基于一體化結(jié)構、即插即用、模塊化等創(chuàng)新設計理念的牽引下，國外小衛(wèi)星技術突飛猛進，芯片衛(wèi)星、手機衛(wèi)星、立方體衛(wèi)星、母子衛(wèi)星、分離模塊航天器等概念層出不窮。小衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量持續(xù)增長，尤其在近兩年呈爆炸性增長。2012、2013、2014和2015年全球分別發(fā)射小衛(wèi)星49顆、138顆、162顆和149顆，分別占當年發(fā)射衛(wèi)星總數(shù)的35%、64%、62%和58%。與20世紀相比，當前小衛(wèi)星在功能密度、設計壽命、自主生存能力上均大幅提升，除了在技術驗證、科學實驗以及工程教育等傳統(tǒng)領域進一步發(fā)揮作用之外，還開始在對地觀測與通信領域?qū)崿F(xiàn)業(yè)務運行。

美國作戰(zhàn)響應空間-1衛(wèi)星在軌示意圖

小衛(wèi)星盡管單星能力尚不能與大衛(wèi)星比肩，但成本優(yōu)勢明顯、發(fā)射部署快，通過多星組網(wǎng)可實現(xiàn)不同于大衛(wèi)星的獨特應用。美軍在推動天基信息系統(tǒng)從戰(zhàn)略應用向戰(zhàn)術應用擴展的探索中，一直將小衛(wèi)星作為有效解決途徑并取得突破。美軍2011年發(fā)射的作戰(zhàn)響應空間-1（ORS-1）衛(wèi)星（質(zhì)量468kg）和2012年提出的“提高軍事作戰(zhàn)效能的空間系統(tǒng)”（SeeMe）衛(wèi)星（質(zhì)量45kg）計劃，均直接面向戰(zhàn)場基層人員提供戰(zhàn)場態(tài)勢感知能力，且前者已投入業(yè)務運行。

小衛(wèi)星的涌現(xiàn)，降低了衛(wèi)星技術和市場準入門檻。除了波音、洛馬等傳統(tǒng)企業(yè)和日本千葉理工大學等高等院校，中小企業(yè)甚至中學亦加入小衛(wèi)星研制發(fā)射以及運營的大軍，充分調(diào)動了社會力量在航天技術與應用方面的創(chuàng)新活力。2013年，美國發(fā)射了全球首顆由高中生研制的衛(wèi)星。此外，一些航天起步國家亦依靠小衛(wèi)星敲開了航天的大門，例如，2013年，秘魯和奧地利借助納衛(wèi)星實現(xiàn)了各自衛(wèi)星發(fā)射零的突破。

研制運行小衛(wèi)星的商業(yè)遙感公司或通信公司通過挖掘市場新機遇，將帶動相關產(chǎn)業(yè)發(fā)展變革。天空盒子成像公司通過24顆100千克級衛(wèi)星組網(wǎng)，將提供分辨率1米級圖像與視頻，并具備8h全球數(shù)據(jù)更新能力，并融合互聯(lián)網(wǎng)思維創(chuàng)新性地提供在線訪問能力和云服務平臺，允許第三方開發(fā)個人定制應用工具。這將促進衛(wèi)星遙感服務從面向團體用戶進一步朝定制化服務和個性化服務轉(zhuǎn)變。

小衛(wèi)星的發(fā)展成熟，還將推動未來軍事航天裝備的體系變革。2013年，美軍頒布了《彈性與分散空間體系》白皮書，提出將傳統(tǒng)大型衛(wèi)星系統(tǒng)的功能分解到組網(wǎng)的多顆小衛(wèi)星中，在確保系統(tǒng)功能和性能的前提下實現(xiàn)去中心化、分散風險，使?jié)撛趯κ譄o法通過攻擊節(jié)點衛(wèi)星而使整個體系癱瘓；同時利用小衛(wèi)星的快速研制、發(fā)射和補網(wǎng)能力，提高整個空間系統(tǒng)彈性。

小衛(wèi)星技術與應用發(fā)展勢頭持續(xù)強勁，將推動其在整個衛(wèi)星體系中的地位和作用發(fā)生轉(zhuǎn)變。小衛(wèi)星在此前很長時間內(nèi)一直充當大中型衛(wèi)星的“配角”或“補充”，其無論在性能還是應用潛力上均與大中型衛(wèi)星相距甚遠，基本以實施教育工程與技術驗證為主。而現(xiàn)在，小衛(wèi)星已成為衛(wèi)星發(fā)展的一個主流方向，其未來非?？赡芘c大中型衛(wèi)星“平分秋色”。

全球首顆由高中生研制的衛(wèi)星“托馬斯·杰斐遜立方體衛(wèi)星”

2　小衛(wèi)星相關活動應遵循現(xiàn)行相關航天管理規(guī)則

一般情況下，小衛(wèi)星無論多大尺寸、多大質(zhì)量或執(zhí)行哪類任務，與大衛(wèi)星一樣，都同屬空間物體的范疇。因此，小衛(wèi)星的發(fā)射和運營等航天活動，均應遵循現(xiàn)行國際或國家航天管理規(guī)則，包括國際條約、國家法律，相關的規(guī)章、準則、原則和條例等?，F(xiàn)行航天管理規(guī)則總體情況如下。

國際航天法確立了全球探索與利用外層空間的基本原則和制度

國際航天法五大條約為：《外層空間條約》（1967年）、《營救協(xié)定》（1968年）、《責任公約》（1972年）、《登記公約》（1976年）和《月球協(xié)定》（1979年）。五大條約與《各國探索和利用外層空間活動的法律原則宣言》（1963年）、《各國利用人造地球衛(wèi)星進行國際直接電視廣播所應遵循的原則》（1982年）、《關于從外層空間遙感地球的原則》（1986年）等一系列聯(lián)合國大會決議共同構成了國際航天法的主體。這些法規(guī)明確了外層空間的法律地位，確立了探索和利用外層空間的基本原則和制度，對外層空間和平利用、國家應擔負的國際責任以及外層空間物體登記等進行了規(guī)定。需要指出的是，國際航天法中的決議、決定、宣言、建議或標準等屬于軟法范疇，其不具備法律約束力，但又具備一定法律效果。

越來越多的國家注重頒布或完善航天法

目前，國際上已有十幾個國家頒布了國家航天法，其中包括美國、俄羅斯、英國、法國、日本等傳統(tǒng)航天大國。近年來，隨著小衛(wèi)星等航天技術的普及與推廣，航天準入門檻降低，許多國家通過發(fā)射小衛(wèi)星開始躋身航天國家行列，這些新興航天國家也陸續(xù)制定了本國的航天法規(guī)，如，奧地利、比利時和荷蘭等。

許可證授權是管理航天活動最普遍最重要的工具

根據(jù)國際法，《外層空間條約》締約國須依照“授權和持續(xù)監(jiān)督”規(guī)定，管理政府與非政府的外層空間活動，履行相關國際職責。其中，管理航天活動最普遍、最重要的工具，是來自指定政府機構的許可證授權，這為國家和申請人之間建立起法律聯(lián)系。美國、俄羅斯、瑞典、英國、法國、印度、比利時、荷蘭、澳大利亞等國，均已出臺相關許可法規(guī)，對航天發(fā)射、衛(wèi)星運行等航天活動進行約束規(guī)范。其中，俄羅斯《關于空間活動許可證發(fā)放條例》規(guī)定，不僅要對衛(wèi)星發(fā)射和運營進行許可審批，還要對火箭和衛(wèi)星系統(tǒng)的研制與存儲活動進行許可審批。

3　小衛(wèi)星蓬勃發(fā)展對現(xiàn)行航天法規(guī)帶來新的挑戰(zhàn)

進入外層空間的小衛(wèi)星數(shù)量急劇增加，可能會對衛(wèi)星許可證、太空物體登記、頻譜利用、空間碎片等方面的工作帶來一定挑戰(zhàn)。如果管理不到位，可能會影響其他航天任務的安全和航天活動的可持續(xù)發(fā)展。

小衛(wèi)星活動規(guī)范需明確納入航天法規(guī)

目前許多國家的航天法規(guī)存在空白，難以對小衛(wèi)星或一些執(zhí)行特殊航天活動的大衛(wèi)星起到約束作用。

加拿大2013年3月發(fā)射的“近地物體監(jiān)視衛(wèi)星”（NEOSSat）質(zhì)量約65kg，軌道高度800km，是用于探測跟蹤行星和衛(wèi)星的空間望遠鏡。但加拿大現(xiàn)行的《加拿大遙感航天系統(tǒng)法案》對遙感衛(wèi)星系統(tǒng)的許可證規(guī)定中，沒有一條適用于“近地物體監(jiān)視衛(wèi)星”。因此，該衛(wèi)星雖已發(fā)射，卻并未獲得加拿大外事與國際貿(mào)易部（DFAIT）的許可審批。即便如此，依照國際法，加拿大作為發(fā)射國，依然必須為“近地物體監(jiān)視衛(wèi)星”擔負相關國際責任和義務。

加拿大麥克唐納-德特威勒聯(lián)合公司（MDA）正在研制用于開展“在軌燃料加注和在軌衛(wèi)星服務”活動的小衛(wèi)星，而加拿大現(xiàn)行航天法規(guī)缺乏對這類活動的規(guī)范，相應的衛(wèi)星也很難在現(xiàn)行規(guī)范框架下獲得航天許可證。

事實上，許多國家（包括傳統(tǒng)航天國家在內(nèi)）都缺乏有效有序管理“小衛(wèi)星發(fā)射和利用”等新興航天活動的法律法規(guī)。

小衛(wèi)星許可審批制度需適度放松

大多數(shù)國家的衛(wèi)星發(fā)射或運營需要通過相關機構的許可審批。以美國為例，其商務部所屬的國家海洋與大氣管理局（NOAA）負責頒發(fā)遙感衛(wèi)星系統(tǒng)許可證。美國所有計劃發(fā)射大小遙感衛(wèi)星的個人、大學和企業(yè)均需向國家海洋與大氣管理局提交許可申請，并遵從眾多繁雜的要求。國家海洋與大氣管理局在審批過程中，會綜合考慮國際義務、國家安全、衛(wèi)星運行控制維護、數(shù)據(jù)采集與分發(fā)、壽命末期衛(wèi)星處理等眾多問題。但對于小衛(wèi)星，國家海洋與大氣管理局卻很難要求其符合現(xiàn)有法規(guī)，尤其是“一些立方體衛(wèi)星在設計上很難滿足標準許可證條件，比如，當國家安全需要時，限制衛(wèi)星成像操作”。

針對這樣的問題，國家海洋與大氣管理局認為除了制定并執(zhí)行合理的準則、章程，還應修改目前的遙感條例，使其有權決定“執(zhí)行地球成像任務的立方體衛(wèi)星”是否需要許可證。未來，美國小衛(wèi)星許可證申請制度有可能會放松。不過，當小衛(wèi)星執(zhí)行“大”任務時，管理起來仍應慎重，管理的關鍵不是衛(wèi)星的“尺寸”或“質(zhì)量”，而是“能力”。

小衛(wèi)星需加強履行太空物體登記規(guī)則

盡管太空物體登記是強制的，但許多國家近年來已經(jīng)逐漸放松履行太空物體登記職責。1975年，國際太空物體登記率達到100%；到2004年下降到69.5%，并且仍在不斷下降。國際登記沒有具體的時間限制，如果衛(wèi)星由外國運載火箭發(fā)射或衛(wèi)星在軌時間較短，一些國家很容易延遲或干脆不將所需信息發(fā)送至聯(lián)合國。

未來，將會有越來越多在軌時間很短的皮衛(wèi)星或納衛(wèi)星入軌。屆時，發(fā)射國如果不向聯(lián)合國登記這些衛(wèi)星，就可能會給小衛(wèi)星的辨識帶來困難。一旦遇到“衛(wèi)星在外層空間發(fā)生事故”或“再入時未被毀盡而撞擊地球”等事件，更多麻煩將接踵而至。

小衛(wèi)星頻譜資源分配申報規(guī)則需合理改進

為避免有害干擾，國際社會和各國均對頻譜資源進行管理。國際上，針對大衛(wèi)星、小衛(wèi)星以及微衛(wèi)星的頻譜資源分配工作，主要由國際電信聯(lián)盟（ITU）來進行規(guī)范管理。大多數(shù)小衛(wèi)星的頻譜均屬于國際電信聯(lián)盟無線電規(guī)則的“業(yè)余衛(wèi)星服務”頻段。而這些頻段在技術和管理方面，均有一定的限制。隨著小衛(wèi)星的增多，“業(yè)余衛(wèi)星服務”頻段已變得越來越擁擠。有鑒于此，國際電信聯(lián)盟在2012年無線電通信大會上通過決議，要求考慮一個有益于推動納衛(wèi)星和皮衛(wèi)星部署和運行的“空間網(wǎng)絡申報程序”。

在很多情況下，小衛(wèi)星還應當獲得國家頻譜許可證。在美國，聯(lián)邦通信委員會（FCC）根據(jù)《通信法案》和《聯(lián)邦衛(wèi)星通信規(guī)則》對所有衛(wèi)星進行頻率許可管理。對小衛(wèi)星來講，這將是一個冗長且耗時的無線電頻譜許可申請程序，若需要通過國際電信聯(lián)盟進行國際協(xié)調(diào)，則耗時更長。2013年3月15日，美國聯(lián)邦通信委員會發(fā)布了《小衛(wèi)星許可證獲取指南》，方便參與者們?yōu)槠湫⌒l(wèi)星（包括皮衛(wèi)星、納衛(wèi)星和立方體衛(wèi)星等）辦理頻譜利用許可證申請等相關事宜。

小衛(wèi)星會給空間碎片消除準則實施帶來困難

低地球軌道上的小衛(wèi)星普遍壽命短，大量這類衛(wèi)星在完成任務后失效，直接變成空間碎片?？臻g碎片增加導致太空物體碰撞的危險增加，并可能再入地球，對地面上的人、財產(chǎn)和環(huán)境形成威脅。

關于空間碎片減緩問題，一些國際組織發(fā)布過一些標準和準則：歐洲航天局于2002年發(fā)布了《歐洲空間碎片安全與消除標準》；機構間空間碎片協(xié)調(diào)委員會（IADC）于2002年發(fā)布了《空間碎片減緩指南》；聯(lián)合國外層空間和平利用委員會（COPUOS）以機構間空間碎片協(xié)調(diào)委員會的《空間碎片減緩指南》為基礎，于2007年亦發(fā)布了一份《空間碎片減緩指南》。需要注意的是，這些指南主要通過國家機制實施，不具備與國際法類似的法律約束力。

小衛(wèi)星要符合這類指南，不僅在技術上要滿足一定的要求，而且需要有關國家出臺或完善相應的管理機制。

4　結(jié)束語

小衛(wèi)星繁榮發(fā)展對現(xiàn)行航天管理體系形成的挑戰(zhàn)，是全球所有小衛(wèi)星發(fā)展國家可能面臨的共同問題，國際上一些機構或組織已經(jīng)開始著手考慮應對方案。鑒于我國越來越多的高等院校、民營企業(yè)或其他社會團體開始參與小衛(wèi)星技術與應用活動，且我國尚未出臺航天法，如何制定或完善國內(nèi)現(xiàn)行航天相關政策規(guī)章，引導規(guī)范小衛(wèi)星快速健康發(fā)展，確保國家安全和外交利益，恰當履行國際責任和義務應納入我國當前航天管理體系建設工作范疇，并慎重予以解決。

祁首冰/本文編輯

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