皇甫素偉 邱楠 （北京空間科技信息研究所）

空間碎片減緩的“國際機制”概述

皇甫素偉 邱楠 （北京空間科技信息研究所）

Overview of International Mechanism for Space Debris Mitigation

空間碎片是人類探索和利用空間所產(chǎn)生的廢棄物，隨著世界航天發(fā)射活動的日益增多，空間碎片總數(shù)也與日俱增。數(shù)量龐大的空間碎片對航天器的在軌安全運行，以及人類的空間資源開發(fā)活動構(gòu)成了極大的威脅。國際社會越來越認識到空間碎片的嚴重問題，并且達成了共識—空間碎片減緩必須由所有國家（機構(gòu)）共同努力才能完成，由此形成國際機制，編制了一系列關(guān)于空間碎片減緩的綱領(lǐng)性指導(dǎo)文件，旨在維護所有國家的共同利益，最大限度地減少和避免空間碎片的危害。

1 概述

國際機制的概念最早于1975年由美國學者約翰·魯杰提出，經(jīng)過一段時間討論，形成了對國際機制的權(quán)威定義。國際機制是一系列隱含或明示的原則、規(guī)范、規(guī)則和決策程序，聚集在某個國際關(guān)系領(lǐng)域內(nèi)，行為體圍繞它們形成相互預(yù)期。這里面的行為體是指國際關(guān)系中各種政府和非政府行為主體，它們既是機制的創(chuàng)造者，也受到機制的制約。國際機制的3個要素是共同的國際行為模式，用于協(xié)調(diào)國際之間關(guān)系，以及限制在某一特定的問題領(lǐng)域。目前，在空間碎片減緩領(lǐng)域，參與航天活動的國家（機構(gòu)）形成的國際機制主要包括《IADC空間碎片減緩指南》、《聯(lián)合國外空委空間碎片減緩指南》、《國際電信聯(lián)盟建議書》、《歐洲空間碎片減緩行為準則》和《歐空局項目空間碎片減緩政策》。

2 《IADC空間碎片減緩指南》

機構(gòu)間空間碎片協(xié)調(diào)委員會（IADC）是由美國航空航天局（NASA）、歐洲航天局（ESA）、日本宇宙航空研究開發(fā)機構(gòu)（JAXA）和俄羅斯航天局（RKA）聯(lián)合發(fā)起成立，1995年中國航天局正式加入，目前有11個成員組織。2002年，機構(gòu)間空間碎片協(xié)調(diào)委員會在聯(lián)合國的倡議下，根據(jù)一些國家或地區(qū)的相關(guān)文件、標準等起草了《IADC空間碎片減緩指南》，該指南現(xiàn)已成為國際組織及各國落實空間碎片減緩的基本要求，并在2007年完成了第一版本升級。該文件描述了目前已經(jīng)認識和評估的限制空間碎片產(chǎn)生的實踐經(jīng)驗，適用于即將進入地球軌道的航天器與上面級的項目策劃階段、航天器與上面級的設(shè)計階段和航天器與上面級在軌運行的全過程(包括任務(wù)后的處置)。其基本要求濃縮為防止在軌解體、將已到飛行壽命末期的航天器和上面級從密集軌道區(qū)域移除，在正常運行期間限制釋放物體。

《IADC空間碎片減緩指南》的主要內(nèi)容是制定空間碎片減緩方案的總方針和原則，推薦行之有效的控制空間碎片產(chǎn)生的技術(shù)措施。這些措施包括限制在正常發(fā)射活動過程中釋放操作性碎片的數(shù)量，使發(fā)生在軌解體的潛在危險減至最小，使用壽命末期的航天器的規(guī)定處置原則，防止發(fā)生在軌碰撞等。

《IADC空間碎片減緩指南》中特別給出了“被保護區(qū)域”的概念，明確提出了在低地球軌道（LEO）和地球靜止軌道（GEO）運行的航天器的任務(wù)后處置要求。各國代表在《IADC空間碎片減緩指南》的編制過程中充分體現(xiàn)了求同存異的協(xié)作精神，并且做到了成熟一條充實一條的動態(tài)更新，該指南具有很好的可操作性，推動了國際社會對空間碎片的控制。

隨著各國對空間碎片減緩技術(shù)研究的深入，《IADC空間碎片減緩指南》也隨之進行了不斷的完善，融入一些最新的研究實踐經(jīng)驗?！禝ADC空間碎片減緩指南》經(jīng)過了一次修訂，主要變化有兩點：一是指南中取消了空間系統(tǒng)的概念和提法，而由航天器和上面級代替；二是在針對地球同步軌道衛(wèi)星任務(wù)后處置中，明確了能夠使軌道保持在GEO防護區(qū)域以上的條件[兩個條件為變軌結(jié)束后近地點高度的最小增加值為235km+（1000?CRA/m）和離心率不大于0.003]，這主要是基于IADC以及其他研究獲得的經(jīng)驗。

《IADC空間碎片減緩指南》是非強制的，但體現(xiàn)了目前國際社會形成的一系列現(xiàn)行做法、規(guī)則、標準和基本內(nèi)容，已經(jīng)得到國際社會的廣泛認可。機構(gòu)間空間碎片協(xié)調(diào)委員會鼓勵組織使用該指南識別在航天器和上面級策劃階段制定任務(wù)要求時適用的標準，鼓勵當前航天器和上面級運營者盡可能最大程度的使用該指南。

3 《聯(lián)合國外空委空間碎片減緩指南》

聯(lián)合國和平利用外層空間委員會（U N COPUOS）根據(jù)1959年聯(lián)合國大會第1472號決議建立，現(xiàn)有包括中國在內(nèi)的77個成員國，簡稱聯(lián)合國外空委。自聯(lián)合國外空委1999年發(fā)布了《關(guān)于空間碎片的技術(shù)報告》后，人們已經(jīng)普遍認識到當前的空間碎片環(huán)境對地球軌道上的航天器產(chǎn)生了一定的威脅，聯(lián)合國外空委出于維護地球外層空間環(huán)境的目的，于2004年在科技小組委員會下成立了“空間碎片工作組”，并且于2007年2月通過了“空間碎片工作組”提交的《聯(lián)合國外空委空間碎片減緩指南》，同年12月聯(lián)合國大會核準了該文件。

《聯(lián)合國外空委空間碎片減緩指南》的內(nèi)容主要基于《IADC空間碎片減緩指南》的技術(shù)內(nèi)容和基本定義。該指南要求“成員國和國際組織應(yīng)通過國家機制或其各自的有關(guān)機制，自愿采取措施，確保通過空間碎片減緩做法和程序，在切實可行的最大限度內(nèi)執(zhí)行指南”。

《聯(lián)合國外空委空間碎片減緩指南》要求各成員國在航天器和上面級的飛行任務(wù)規(guī)劃、設(shè)計、制造和操作（發(fā)射、運行和處置）階段，應(yīng)考慮限制航天器和上面級在正常運行期間釋放碎片，最大限度地減少操作階段可能發(fā)生的分裂、解體，限制軌道中意外碰撞的可能性，避免故意自毀和其他有害活動，最大限度地降低剩余能源導(dǎo)致的任務(wù)后分裂解體的可能性，限制航天器和上面級在任務(wù)結(jié)束后長期存在于近地軌道區(qū)域，限制航天器和上面級在任務(wù)結(jié)束后對地球同步區(qū)域長期干擾。

4 《國際電信聯(lián)盟建議書》

國際電信聯(lián)盟（ITU）是主管信息通信技術(shù)事務(wù)的聯(lián)合國機構(gòu)，其成員包括193個成員國和700多個部門成員及部門準成員和學術(shù)成員。ITU于1993年發(fā)布了ITU－R 34/4《同步軌道衛(wèi)星的環(huán)境保護》及ITU－R S.1003《對地靜止軌道衛(wèi)星的軌道環(huán)境保護》建議的修訂草案，提出了進入地球同步軌道（GSO）的碎片應(yīng)盡可能的少，衛(wèi)星在推進劑完全耗盡之前，在壽命末期轉(zhuǎn)移到位于GEO高度以上300km的軌道。ITU于2004年1月修訂了ITU－R S.1003，同時，ITU在頻率許可的發(fā)放上對不采取減緩措施的一方將進行限制。2010年，ITU對ITU－R S.1003進行了再次修訂，即ITUR S.1003.2《對地靜止衛(wèi)星軌道的環(huán)保問題建議書》。ITU－R S.1003.2適用于ITU成員國，并且適用于GSO衛(wèi)星。

該建議書針對GSO內(nèi)的衛(wèi)星處置軌道給出了指導(dǎo)意見，并就衛(wèi)星數(shù)量的增加及其相關(guān)發(fā)射所導(dǎo)致的碎片增加問題提出了4條建議：①建議在衛(wèi)星入軌期間釋放在GSO區(qū)域中的碎片應(yīng)盡可能少；②建議應(yīng)盡全力縮短GSO高度附近的遠地點的橢圓轉(zhuǎn)移軌道中碎片的時間；③建議在其推進器耗盡之前，從GSO區(qū)中移走壽命即將結(jié)束的對地靜止衛(wèi)星，在其軌道擾動力的影響下，使其留在近地點不小于GSO高度以上200km的軌道中；④建議在將衛(wèi)星移至墳?zāi)管壍罆r應(yīng)特別謹慎，以避免對有源衛(wèi)星產(chǎn)生射頻干擾。

5 《歐洲空間碎片減緩行為準則》

該文件是由意大利空間研究所（ASI）、英國國家航天中心（BNSC）、法國國家空間研究中心（CNES）、德國航空航天中心（DLR）以及歐洲航天局共同簽署編寫。其主要目標是防止航天器在軌解體和碰撞；推動將空間碎片從密集軌道移除并處置任務(wù)末期的航天器和上面級；限制航天器在正常運行期間釋放物體。

為實現(xiàn)上述目標，該文件針對空間系統(tǒng)設(shè)計和運行在管理、設(shè)計（包括壽命末期）、運行（包括壽命末期）、碰撞防護、再入安全等方面提出了減緩、安全防護等方面的措施。管理措施要求每個空間項目都應(yīng)執(zhí)行該文件；要求每個空間項目應(yīng)委派一名空間碎片負責人；要求每個空間項目都應(yīng)制定空間碎片減緩計劃；要求空間項目評審時，空間碎片負責人應(yīng)對空間碎片減緩計劃進行介紹。設(shè)計措施包括預(yù)防措施、壽命末期采用的措施（鈍化、離軌、變軌）、避免碰撞措施和再入安全措施。運行措施包括預(yù)防措施、壽命末期采取的措施（鈍化、防護區(qū)域、空間系統(tǒng)棄置）、避免碰撞措施和再入安全措施。

該準則符合《IADC空間碎片減緩指南》的原則和要求，它提出了與空間碎片相關(guān)的基本減緩和安全措施，有助于在計劃和項目的早期幫助制定空間碎片減緩措施。該準則還附有一份“實施支持文件”，旨在向管理、設(shè)計運行和任務(wù)控制的相關(guān)人員提供合適的信息來源和工具。

6 《歐空局項目空間碎片減緩政策》

歐洲航天局是一個國際性政府間的組織，需要服從公開的國際法要求。局長辦公室是歐洲航天局的執(zhí)行機構(gòu)。在歐洲航天局的法規(guī)體系中，局長辦公室頒發(fā)的行政指令和政策對全體成員具有約束作用，并確保與歐洲航天局相關(guān)的第三方正確實施該指令。

2014年，歐洲航天局局長辦公室頒布了行政指令—《歐空局項目空間碎片減緩政策》，于2014年3月28日起實施，該行政指令代替ESA的2008年版本，與ISO-24113《空間系統(tǒng)—空間碎片減緩要求》一致。ISO-24113于2012年被ECSS采用，納入其標準體系，標準編號為ECSS-U-AS-10C?！稓W空局項目空間碎片減緩政策》確定了將ECSS-UAS-10C作為歐洲航天局關(guān)于空間碎片減緩技術(shù)要求的標準，規(guī)定了管理實施的原則及內(nèi)部相關(guān)職責。

《歐空局項目空間碎片減緩政策》適用于歐洲航天局空間系統(tǒng)的采購（如運載器、衛(wèi)星、載人航天器等）和歐洲航天局管轄內(nèi)所有空間系統(tǒng)的運行。該文件規(guī)定了一組限制空間碎片（特別是在LEO和GEO被保護區(qū)）的最低要求和在空間系統(tǒng)或其部件再入地球大氣層時降低風險的最低措施。內(nèi)容有管理、設(shè)計和運行要求三部分。管理要求包括明確主承包商的職責和空間碎片減緩文件的范圍；設(shè)計要求包括運載器和航天器的設(shè)計要求，以及空間系統(tǒng)壽命末期的處置；運行要求包括處置要求、壽命末期的鈍化和壽命末期的再入處置。

《歐空局項目空間碎片減緩政策》中的技術(shù)要求符合ISO-24113中的要求，但相比而言要求更加詳細。該文件還包含實施要求、術(shù)語及定義兩個附件。實施要求主要規(guī)定了限制空間碎片的一系列要求，以及空間系統(tǒng)（或其部件）再入地球大氣層時一系列降低風險的措施，包括歐洲航天局空間系統(tǒng)最大可接受災(zāi)難性風險的說明。

7 發(fā)展趨勢和建議

綜上所述，目前的空間碎片減緩國際機制的主要綱領(lǐng)性指導(dǎo)文件作用范圍不同，側(cè)重點不同，但基本都是以《IADC空間碎片減緩指南》為基礎(chǔ)，再結(jié)合各自不同的特點提出針對性的要求或給出更加詳細的操作指南，整體上是一個以2007年的《IADC空間碎片減緩指南》為基礎(chǔ)的國際合作體系。

現(xiàn)有的空間碎片減緩的國際機制的兩個主要特點是自愿性原則和以技術(shù)要求為主，雖然空間碎片減緩的國際機制不具有強制性，但會對參與方產(chǎn)生一定的政治和道義上的約束力，會對相關(guān)國際法、國際條約以及法規(guī)、政策和標準的制定產(chǎn)生重要的影響，而且目前已經(jīng)呈現(xiàn)出政策化、法律化和制度化的趨勢。

我國一直積極參與空間碎片減緩國際機制的制定，但目前話語權(quán)還不夠：一方面，我們要充分總結(jié)我國在航天活動中空間碎片減緩工作的經(jīng)驗和成果，從建設(shè)好國家機制做起，做好儲備；另一方面，要更加重視空間碎片減緩國際機制的作用，借助我國快速發(fā)展的航天事業(yè)更多地在空間碎片減緩的國際舞臺亮相，擴大影響力。