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太空里的竞争与挑战

2 月 12 日,俄罗斯防空反导部队试射新型反导导弹,该部队主要负责保护莫斯科免受来自敌方天空和太空的打击


“冷战时期,在宁静的地球轨道,重达十几吨的空间站失去控制,一旦坠入人口聚居地,不仅将带来人员伤亡,更可能引起战略误判,挑起核大战。危急关头,两名宇航员挺身而出,进入太空成功控制了空间站,顺利化解了一场酝酿中的人类浩劫。”这个惊险情节是2018年1月上映的俄罗斯电影《太空救援》中描述的场面。


尽管这是根据真实事件改编的电影情节,然而,从某种意义上说,这也是当下人类探索太空进程中激烈竞争的一个缩影。


竞争从未中断


在人类尚未尽揽太空浩瀚之时,就对太空的重要性有了广泛的共识。美国参议员罗伯特·史密斯曾说,“谁控制了太空,谁就将控制地球的命运。”


自1957年第一颗人造地球卫星成功发射以来,人类在探索太空的过程中虽然有国际空间站这样著名的国家合作范例,但国家间的太空竞争从未中断。


对太空轨道资源的争夺就是一例。据公开资料显示,在现有通信技术基础下,同频段的两颗卫星在经度上的间隔必须大于2度才能被地面站区分开,因此在整个对地静止轨道上的同频段卫星通常不会超过150个。因此,想要发射卫星的国家必须提前几年向国际电联申报,以防止卫星相互干扰甚至碰撞。


近年来,越来越多的国家和企业都致力于实现通信和导航等功能的全球全时覆盖,低成本卫星发射技术也逐渐成型。如近来频繁曝光的美国太空探索技术公司(SpaceX)已经开始的“星链”计划,就预计发射1.2万颗微型卫星。这将大规模消耗轨道资源,使本来就已白热化的轨道争夺更加激烈。


另外,与轨道位置相匹配,卫星还需要占用一定的电磁频谱宽度来满足卫星的正常通信。不同频率的电磁波在大气中传播的损耗程度不同,因此处于较低损耗频段的卫星就能实现更高效率的传播。


目前,各类通信卫星所使用的电磁波频段主要集中在0.3~30GHz区间,其中0.3~10GHz频段间损耗最少,被称为“无线电窗口”。对于频率资源,国际电联采取“先申报就可优先使用”的原则进行国际分配。因此,一些难以跻身航天大国的国家,如汤加王国,就利用这一规则,早期申报了大量的频率轨道资源并获得了优先使用权,此后以经营优先使用权来获取经济利益。随着通信卫星数量的增加,卫星频率资源日益紧张。


冷战结束至今,国际太空竞逐呈现出新的特点。


第一,从简单比拼发射航天器数量转向航天产业整体发展水平的竞争。


第二,太空活动主体从国家主导向企业参与发展,商业太空探索获得蓬勃发展,SpaceX、Oneweb、三星等公司参与到太空活动当中。


第三,太空领域的军事能力建设有增无减。如美国开展了“施里弗”系列太空战模拟演习,俄罗斯于2011年成立“空天防御兵”等。虽然外空武器化是人类轻易不敢逾越的红线,但伴随智能化军事革命的深入,军备竞赛断而不绝,很难彻底排除外空武器化的可能。


挑战日趋严峻


随着人类探索太空脚步的加快,未来太空竞争的广度和深度可能会进一步升级,由此引发的安全问题也可能增多,这将考验人类的智慧与勇气。


首先,太空权力对比愈发失衡。


以美国为首的航天强国,一方面大力发展航天技术。目前,在太空探索的深度和广度、太空资源占用的比例、太空相关技术的储备等方面,美国都遥遥领先于其他国家。如在地球轨道运行的1000多颗卫星中,美国卫星就有549颗(截至2015年);在参与过火星探测任务的探测器中,近一半属于美国,且完成登陆的火星车全部属于美国。


另一方面,美国又以国家安全为由限制航天技术的出口,拒绝更广泛的太空合作。这种行为在一定程度上是冷战思维的当代表现,无异于将太空视为“私人领地”。这显然不利于人类共同探索太空。


其次,太空军事化禁而不绝。从上世纪60年代开始,联合国就陆续出台了《外太空条约》《外太空的利益宣言》《向外太空发射物体的登记公约》《联合国太空碎片减缓指南》《太空和人类发展维也纳宣言》等一系列国际准则,在一定程度上规范了人类探索太空的行为,但这些准则多数都不具有强制性的法律效力。国际社会强烈呼唤更加全面、更加具有约束力的外空行为法律尽快出台。


2014年2月,在日内瓦举行的联合国裁军会议上,中国与俄罗斯再次向会议提交了新的《防止在外空放置武器、对外空物体使用或威胁使用武力》条约草案,但美国拒绝就此展开讨论,指出“太空中不存在武器竞赛”,因此“没有问题需要通过武器控制协定来解决”。但美国的这种表态与事实并不相符。目前,美国拥有全球最强大的太空军事力量,其在轨运行的卫星中,至少有四分之一可用于军事任务。


最后,太空治理“窗口期”正逐渐变窄。“发射窗口”是航天领域的专有名词,意指进行太空发射活动最适宜的一段时间,通常十分短暂,稍纵即逝。随着航天技术走向成熟,人类把握发射窗口的能力越来越强了,但太空治理的“窗口期”却越来越狭窄。


当前,以太空资源为重要依托的通信技术已成为人们生产、生活中必不可少的一部分,而伴随着人类探索太空的脚步加快,太空资源的消耗速度也在大幅提高,而相应的太空治理却没有跟上。


以太空垃圾为例,今天,大推力火箭已可以将上百颗卫星一次性送入地球轨道,微小卫星技术的进步,更促使动辄上“千”颗级的全球星座网络计划层出不穷,已然十分拥挤的近地轨道空间一旦发生飞行器碰撞,产生的碎片可能引发可怕的“雪崩效应”——每一次撞击并不能让碎片互相湮灭,而是产生更多碎片垃圾,而每一个新的碎片又是一次新碰撞的危险源,这给太空治理增加了极大的困难。


有科学家预测,即便排除太空战的可能,以当前太空垃圾的增长速度,到2300年,任何东西都无法进入太空轨道了。(石海明系国防科技大学副教授,刘一鸣系国防科技大学军事技术哲学博士)


来源:2018年3月21日出版的《环球》杂志 第6期

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