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加拿大领导的国际研究组织发布《空间安全指数2016》年度报告

 博浪椎 2016-11-25

由加拿大智库犁铧项目领导的国际研究组织近期发布了《太空安全指数2016》年度报告。该报告涉及太空安全性、可持续性的相关发展,研究了2015年1~12月的进展情况。该报告分为太空环境的条件及概念、各实体进入太空和使用太空情况、太空系统安全、外层空间管理四个主题,每个主题又包含多项太空安全指标,共评审了17项太空安全指标。

主题1:太空环境的条件及概念

指数1.1:绕轨空间碎片

地球轨道物体数量在稳步增长。民用、商业和军事航天器与空间碎片的碰撞事件已发生多次;尽管很少见,再入大气层的大型空间碎片也有可能对地球构成潜在威胁。

2015年进展

太空物体数量:①卫星解体导致空间碎片增长,活动太空物体显著增加。

空间碎片相关风险及事件:①“国防气象卫星计划”DMSP-F13的解体引发对在轨运行的同系列卫星安全性的质疑;②空间碎片继续对载人航天活动构成风险。

解决方案研发工作继续推进,各国对空间碎片问题的认识不断提高:①俄罗斯“进步-59”货运飞船失控坠毁事件促进潜在缓解措施的研发;②各国缓解空间碎片的意识显示出积极影响,但挑战依然存在;③对空间碎片缓解措施的研究取得进展;④不断提高对小卫星所构成挑战的认识,工业界主导空间碎片缓解工作。

指标1.2:无线电频谱和轨道位置

航天国家和卫星应用越来越多,对无线电频谱和轨位的竞争也逐渐加剧。国际电信联盟(ITU)已在寻求改革,以解决轨位分配积压及其他相关挑战。

2015年进展:①“世界无线电通信大会2015”(WRC-15)的频谱分配反映出太空使用情况的变化;②WRC-15限制了关于“国防服务”的第四十八条法案;③WRC-15阐明了若干“投入使用”(BiU)期限要求;④ITU承认发展中国家的特殊情况,支持根据具体情况延长BiU期限;⑤对于小卫星发展趋势存在持续的监管担忧。

指标1.3:来自太空的自然灾害

来自太空的自然灾害分为两类:近地天体和太空气象。到2016年中期,已知近地小行星有14653颗,其中1723颗被确定为“有潜在危害小行星”。正在持续研究缓解近地天体与地球相撞的措施。太空气象源自太阳活动,影响人类在地球和太空的活动。

2015年进展

近地天体:①持续观测和评估“有潜在危害的太空物体”;②继续研究可使小行星偏转的技术。

太空气象:①投入更多资源研究太空气象;②世界气象组织和美国计划更好地应对太空气象;③商业部门在解决太空气象问题方面发挥越来越重要的作用;④为监测、缓解太空气象影响开展新的合作。

指标1.4:太空态势感知

增加可用于所有国家的太空态势感知数据量,有助于增强太空活动的透明度和信任,加强太空体系的总体稳定性。“太空监视网络”(SSN)使美国太空态势感知能力遥遥领先于其他国家。

2015年进展:①美国将太空态势感知作为重要优先事项,投入更多资金;②美国扩展双边太空态势感知数据共享,包括与德国、法国、以色列进行数据共享;③美国商业部门为太空态势感知做出更多贡献;④俄罗斯、欧洲、中国和印度继续发展独立的太空态势感知能力。

主题2:各实体进入太空和使用太空情况

指数2.1:天基全球共用设施

天基全球共用设施对于太空安全非常重要,因为其扩展了与维持太空和平利用有直接利益关系的实体共同体。

2015年进展:①发展多样化的导航系统,以降低对美国GPS的依赖性;②继续扩展天基“自动识别系统”(AIS);③继续推进遥感能力发展;④增强用于气象的遥感数据;⑤使用卫星为救灾和人道主义援助提供服务;⑥私营企业在提供天基全球共用设施方面发挥更大作用。

指数2.2:民用航天项目的优先事项和投资水平

民用航天项目对于太空安全有积极影响,是驱动进入太空和利用太空的技术能力发展的关键因素。

2015年进展:①先进航天国家之间预算趋势分化,但拥有类似的优先事项;②伊朗、朝鲜增强太空能力;老挝发射首颗卫星;③增强国家航天发射能力;中国长征六号、长征十一号运载火箭首飞。

指数2.3:太空活动的国际合作

由于进入太空和利用太空存在巨大的成本和技术挑战,国际合作是民用航天项目的一个典型特征。

2015年进展:①国际空间站的合作得到扩展;中国间接参与;②在月球和火星项目中开展国际合作;③美国和中国在北京举行首次“民用航天合作对话”;④持续的地缘政治竞争塑造了航天合作模式;⑤运载火箭仍是国际合作的重点,也是紧张关系的焦点。

指数2.4:商业航天业的发展

商业航天部门在提供发射、通信、成像和制造服务方面发挥了重要作用,并参与了大量民用和军事项目,这使其成为太空安全的一个重要组成部分。

2015年进展:①对美国航天创业公司的风险投资显著增加;②一些国家试图通过监管改革发展商业航天部门;③SpaceX公司、蓝色起源公司可重复使用发射技术取得进一步的成功和成熟化;④私营部门投资发展面向新兴偏远地区市场的低成本卫星互联网服务;⑤航天创业公司尝试新的融资模式、众筹方式,并取得一些成功;⑥中国发射首颗商业对地观测卫星。

指数2.5:太空活动的公私合作

各国政府对安全的考量影响着商业航天部门的发展。政府与商业航天部门之间正在形成日益密切的关系,很多国家的太空政策强调维持强健和竞争性的工业基础,并鼓励与私营部门开展合作。

2015年进展:①美国寻求使私营部门在民用航天项目中发挥更大作用;②美国军方考虑使商业部门参与寄主有效载荷项目、卫星操作与维护;③俄罗斯和中国采取混合方式利用商业航天业;④商业贸易限制继续对美国航天工业的发展构成障碍;⑤《国际兵器商业条例》(ITAR)使巴西的商业发射项目面临问题。

指数2.6:天基军事系统

越来越多的国家将太空资产用于地面军事应用。自冷战结束以来,美国在军事航天领域占主导地位,继续将军事和情报项目作为优先事项,并已将其集成到各方面的军事行动;俄罗斯维持着第二大军事卫星编队,但许多系统在冷战期间研发;中国没有严格分离民用和军事应用,但其项目被广泛认为提供了军事支持,印度也是如此。

2015年进展:①美国2015年的军事航天发射任务促进了能力现代化;②美国国防部开展管理和组织改革,重视空间控制任务;③美国国会寻求重新考虑天基导弹防御试验台;④中国进行军队重组,增强侦察和定位、导航与授时能力;⑤俄罗斯整合空军和航天部队,升级军事航天能力;⑥印度增强航天项目的军事应用;⑦日本发布《太空政策基本计划》,更加重视军事应用;⑧亚洲地区不断升级的军事紧张局势使各国更加重视军事航天能力;⑨美国扩展在亚洲地区的军事航天合作,重视与印度、日本合作。

主题3:太空系统安全

指数3.1:卫星通信、传输链路和地面站的脆弱性

卫星地面站和通信链路容易受到广泛的常规武器和电子武器攻击。通常,军用卫星地面站和通信链路会得到良好的防护,而民用和商业资产有较少的防护能力。由于大部分太空资产依赖于计算机网络,网络空间与太空之间的链接成为一个关键弱点。

2015年进展:①努力缓解卫星干扰,设法跟上干扰能力的扩散速度;②继续研发基于激光的安全卫星通信;③美军转向为卫星地面站研发通用架构。

指数3.2:太空系统的重建与弹性

攻击后快速重建太空系统的能力可降低易损性。及时发射新卫星以更换攻击下受损卫星的能力是关键的弹性措施。许多项目正在研发可快速集成到太空作战的新技术。通过增加冗余度和快速更换资产,分布式部署的低成本小型卫星可提高能力的持续性和安全性。美国和俄罗斯都在研发响应性太空系统的构成部分,但尚未获得完善的能力。

2015年进展:①响应性太空发射能力的发展既有成功也有挫折;②继续为卫星研发天基检查、诊断、服务和维修能力;③美国扩展天基防护方法;④为了实现更好的检测与防护,美国更新了太空监视工作;⑤通过研发天基GPS的备选方案来构建弹性。

指数3.3:地基反卫能力

地基反卫武器使用常规、核、定向能能力。常规反卫武器包括精确制导动能拦截飞行器、常规炸药以及在目标卫星轨道散播杀伤性金属弹丸的专用系统。配备核武器的航天运载器能产生高空核爆,对卫星造成广泛而直接的电子损伤,并且伪辐射带会造成长期影响。由于许多关键太空能力都具有两用性,对发展反卫能力的安全考量变得更加复杂。反卫武器不仅会加剧空间碎片问题,而且会造成国家之间互不信任的局面。

2015年进展:①在乌克兰、叙利亚部署电子战系统;②继续研发直接碰撞杀伤技术;③继续发展高能激光武器,但技术障碍依然存在。

指数3.4:天基对抗能力

比起轨道发射的基本要求,部署使用动能杀伤、定向能或常规炸药技术的天基反卫武器需要更先进的使能技术。天基对抗行动需要复杂能力,如精确的在轨机动操作和太空跟踪。微卫星、机动性及其他自主接近操作是天基对抗系统的必要构建模块,但这些技术也具有两用性,可用于各种民用、商业和非对抗性军事项目。对于一些民用和商业太空项目,在轨服务也是一个关键研究重点。虽然一些国家已经研发了这些技术,但还没有迹象显示其已将在轨服务技术集成到专用的天基对抗系统。

2015年进展:①美国显示出更加重视太空控制能力;②美国和俄罗斯不断在太空进行机动操作。

主题4:外层空间管理

指数4.1:各国太空政策

所有太空行为体都在其太空政策中强调国际合作的重要性。越来越多的国家在军事条令中强调利用太空系统支持国家安全。主要太空国家和新兴太空国家逐渐将太空资产视作国家安全基础设施中不可或缺的元素。

2015年进展:①美国通过商业立法提出关于太空资源利用权利的法律和监管问题;②美国、中国和俄罗斯的国家安全战略显示出太空领域日益紧张的态势;③日本第三版《太空政策基本计划》将国家太空安全作为重要优先事项;④英国国家太空政策重视商业太空活动;⑤非洲科学与教育部长采用首个区域太空政策。

指数4.2:有关太空治理的多边论坛

许多国际机构为解决太空安全问题开展多边论坛,包括联合国内部及欧洲主导的活动。

2015年进展:①联合国大会(UNGA)对于“防止外空军备竞赛”(PAROS)和“透明度与建立信任措施”(TCBM)接近达成共识;对于“不首先在外空部署武器”的投票产生分歧;②联合国大会第一和第四委员会召开前所未有的联合会议,以解决太空安全和可持续性可能面临的挑战;③联合国和平利用外空委员会(COPUOS)工作组关于外空长期可持续性的工作计划遭到搁置;④联合国裁军会议(CD)对于“防止在外空部署武器条约”草案仍然存在分歧;⑤关于“外空活动国际行为准则”的会议遭到搁置;⑥召开2015年ICAO-UNOOSA(国际民航组织-联合国外空事务办公室)航空航天研讨会。

指数4.3:其他倡议

越来越多的外交活动促进双边或地区太空合作。

2015年进展:①美国和中国进行关于太空活动的开放交流;②召开第七届美洲航天大会;③举办主题为“通过太空协作共享解决方案”的亚太地区空间机构论坛;④联合国裁军研究所(UNIDIR)太空安全会议解决太空安全的基本问题;⑤加拿大和英国举办“太空:阻碍与机遇”专题座谈会。

来源:空间安全指数网站/图片来自互联网

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