陳勁松

美國肯塔基州杰克遜市國家氣象局電話響了,工作人員接起,對方聲稱剛剛看到了天空上有巨大的閃光,詢問當地是否發生了爆炸或地震。
2009年2月10日晚上,這名工作人員對那場閃光一無所知。氣象局將這個情況上報到聯邦調查局,然后,它又被轉到美國國家海洋與大氣管理局(NOAA)。兩天之后,NOAA回復了杰克遜氣象局,這起閃光確實是一次爆炸,只不過爆炸并非發生在附近,而是外太空。那天晚上,兩顆衛星發生了碰撞。
這是有史以來第一次,也是到目前為止唯一一次衛星撞擊事件。其中一顆衛星,還是軍事衛星。
1993年,俄羅斯政府剛剛脫離蘇聯獨立兩年,軍方資金還相當充裕。他們將一顆900公斤的通訊衛星Kosmos-2251發射到俄羅斯北部偏遠地區大傾角軌道上。為了節省成本,這顆衛星并沒有安裝任何推進系統,當時誰也不認為這顆衛星在將來需要變軌。
四年后,在世界另一端,銥星公司接近破產。這個公司曾經雄心勃勃,計劃利用66顆衛星組成星群,讓全世界任何位置都可以暢通無阻地通話。發射了32顆衛星后,這個網絡依然無法使用,這些在軌衛星幾乎毫無價值。在投資者巨大壓力下,銥星工程師努力工作,以最快速度完成最后一批衛星的生產。
1998年11月1日,“銥星計劃”終于完成。美國時任副總統阿爾·戈爾象征性地打了個電話。但9個月之后,該公司破產了,衛星電話市場并沒有銥星希望的那樣大,龐大的發射衛星成本無法收回。
這個公司剩余的最大資產是66顆衛星,它們在地球低軌道上無人值守地運行。2001年,新的投資者以非常低的價格獲得了這個衛星群,再次以銥星通訊的名稱提供衛星電話服務。這些衛星不同于Kosmos-2251,有推進器,可以變軌。但該公司一直處于缺錢的狀態,工程師全部用于維持電話系統的服務,沒有人注意到不受監視的銥33和失效的Kosmos-2251處于相互碰撞的軌道上。這兩顆衛星被物理學的定律牢牢捆綁,一天天地盤旋,一天天地接近滅亡。
2009年2月10日,它們在西伯利亞的泰米爾半島上方789公里處,以每秒12公里的速度相撞,巨大的閃光讓肯塔基的天文愛好者震驚不已。由于Kosmos-2251已經失效,俄羅斯軍方并沒有第一時間發現此次碰撞,但銥星的電話服務出現了有規律的中斷,該公司立刻發現第33號衛星失蹤了。
根據NASA的估計,這次碰撞造成了1740塊大于10厘米的碎片,更小的碎片不計其數。為了躲避它們,很多衛星和國際空間站都不得不進行變軌操作。直到現在,這些碎片還在不停地進入大氣層燃燒,有望在未來十年內燒完。
對人類來說,能夠進行繞地活動的太空范圍其實并不大,而且越來越擁擠,類似碰撞的可能性越來越大。
截至2019年10月,美國太空監視網絡一共跟蹤了近兩萬個目標,包括正在運行的2218顆衛星,而這些僅僅是現有技術手段能夠被跟蹤的對象。
據統計,地球軌道上方共有3.4萬塊大于10厘米的碎片,約90萬塊1到10厘米之間的碎片,超過1.28億個小于1厘米的碎片。這些碎片絕大部分是人為制造的,另外還有一些微流星,他們被統稱為MMOD(Micrometeoroid and Orbital Debris,微流星體和軌道碎片)。所有MMOD都會對航天器產生危害,即便最小的物體也會產生類似磨砂傷害,這對衛星或者空間站的太陽能板和望遠鏡片幾乎是致命的。
2018年7月2日,歐洲航天局環境研究衛星CryoSat-2正在地球上方700公里處正常運行,它于2010年4月發射,為科學家提供有關極地冰蓋的數據。歐洲航天局科學家發現了一個巨大威脅:一塊太空碎片正向這顆價值1.4億歐元的衛星疾速沖來,按照當時的軌道,它們注定相撞。
7月9日,接近相撞的最后時刻,歐洲航天局啟動了衛星上的推進器,將CryoSat-2推到更高軌道。僅僅50分鐘后,碎片就以每秒4.1公里的速度飛過。這種驚險的場景對于2218顆衛星來說,已經是司空見慣。
1962年6月之前,地球近地軌道只有50多個目標。1962年5月10日,美國Ablestar運載火箭搭載Transit 4A衛星發射,在入軌一個多小時后爆炸,產生了300多個碎片。這是人類歷史上最早出現的太空垃圾。直到2018年,Ablestar爆炸產生的垃圾還有三分之二停留在軌道上。太空從此成為垃圾箱。
上世紀70年代起,美國和蘇聯開始試驗反衛星武器,蘇聯共進行了20次測試,產生700多塊垃圾,其中301塊目前仍然在軌。1985年,美國也進行了反衛星武器測試,產生了100多塊垃圾。在那之后,美蘇兩國達成協議,停止了反衛星武器的測試。
但老舊衛星依然還是會產生太空垃圾。
2001年,俄羅斯的Cosmos 2367衛星和印度的PSLV衛星先后解體,各產生超過了500多塊碎片,讓太空垃圾猛然增多。然后就是2009年美俄衛星的撞擊,當時兩顆衛星都處于高軌道,幾乎以直角相互撞擊,是有史以來最猛烈的太空撞擊,產生垃圾直接威脅了哈勃望遠鏡。
這次撞擊兩年后,NASA對外宣布,太空垃圾已經達到了臨界點,該機構的計算機模型顯示,“軌道碎片數量已經達到一個臨界點,其數量足以發生持續碰撞,并產生更多的太空垃圾,威脅航天器的安全”,地球軌道進入了躲避球時代。
2011年,NASA稱,共有7顆衛星進行了躲避動作,歐洲航天局則進行了9次。目前美國軍方每天要發布21次潛在的天空撞擊警報,預計一年后將增加五倍。
這些衛星未來不可能躲掉所有撞擊,因為不是每顆衛星都安裝了推進裝置。而那些安裝了推進器的衛星,每一次躲避都浪費時間和燃料,這些衛星失效后,也會變成無法操控的太空垃圾。
太空中另外一個爭議點是對地球靜止軌道的分配。


地球靜止軌道是指地球赤道面上的圓形軌道,該軌道上航天器運行方向和地球自轉方向一致。該軌道的衛星在監視地球表面時不用轉動天線,有天然的優勢。氣象衛星、通信衛星、導航衛星、對地監控衛星等常采用這種軌道。
靜止軌道只有一條,衛星必須分布在赤道上空的同一個圓環上。運行過程中,為了避免衛星受到不良頻率干擾,需要把靜止軌道衛星分開放置,這意味著軌道位置是有限的,因此,靜止軌道上運行的衛星數量也是一定的,總數為1800個。這1800個位置由國際電信聯盟(ITU)分配,采用先到先得的原則。許多國家為了占坑,即使沒有衛星,也申請了軌道位。
南太平洋島國湯加就抓住漏洞,申請了最后6個地球靜止軌道。湯加的經濟主要依靠捕魚、椰子和國外援助,1987年他們決定占坑發展衛星事業,成立了由政府資助的Tongasat公司,CEO是湯加王國公主Salote Pilolevu Tuita。包括公主在內,Tongasat只有6名員工,公司向ITU申請到了最后6個軌道位,但他們自己也公開承認,沒有任何財力去發射衛星。
由119國財團組成的衛星組織Intelsat,一直也想擁有這些軌道,不想被湯加占了先機。
1988年,經過協商,Intelsat購買了湯加王國擁有的5個軌道位,每個軌道位200萬美元。
各國不斷往太空增加的太空垃圾,以及相關軌道的分配,加之越來越多的太空軍事行為,使得影響我們通信、定位等基本秩序的外太空變得又亂又擠。
立法和管理迫在眉睫。
弗拉基米爾·曼德爾是一位有先見之明的捷克斯洛伐克律師、作家、發明家和工程學教授。1931年,他對太空問題進行了深入的思考。當時他跟進了德國的火箭技術發展,意識到了其中的法律問題。曼德爾寫出了第一本太空法的專著《平流層和國際法》,以德語出版。在這本著作里,曼德爾認為外層空間是物理上可分離的環境,應該另外立法。他認為在外層空間的飛行,超出了下層空間的控制范圍,所以不受領空主權的限制。
這個觀點遭到了當時蘇聯學者科羅溫的反對。科羅溫認為,無論速度和高度多少,當外太空飛行物越過本國領土并造成威脅時,這個國家可以采取任何手段進行限制。
外太空的話題剛剛引起人們關注,大國間就開始爭奪解釋權了。
1948年12月,美國首次發表了關于空間法的觀點。在羅得島州紐波特的美國海軍戰爭學院,著名航空法專家約翰·科布·庫珀就“國際航空法”主題做了演講。
庫珀提出了一個假設案例,并請求在場的海軍軍官提供意見———當領土沒有接壤的A國和C國處于戰爭狀態時,B國處于中立。A國開始使用戰略導彈轟炸C國,飛越了B國,高度超越了領空范圍,B國認為無法攔截此類導彈。庫珀問,“這種情況下,B國的中立狀態是否受到了影響?”
軍官們沒有給他答案。兩年后,庫珀為這個問題寫出了一個概念性的解決方案。他認為,在向太空擴展時,就國家主權的上限達成協議是至關重要的。
1950年7月21日,一個沒有引起注意但又很重要的外交事件在國際法上確立了重要先例。當時美國和英國簽署了一項立即生效的協議,允許美國導彈測試范圍從佛羅里達的卡納維拉爾角向東南延伸,直至巴哈馬群島領空。這是第一個允許經過非發射國領空上空的火箭試驗和使用的國際協議。
1967年,聯合國通過了《外層空間條約》,這是到目前為止關于太空秩序最重要的一個文件。《外層空間條約》只是一個綽號。該文件的全稱是“關于在探索和利用外層空間,包括月球和其他天體的國家活動中管理原則的條約”。
雖然名字很長,但它很好地概括了條約的實質:主權國家在太空和宇宙其他地方可以做什么和不能做什么的一系列原則。例如,各國不能聲稱自己擁有小行星,不能干擾其他國家衛星。
《外層空間條約》規定,所有國家都應享有自由進入太空的權利,探索宇宙應該是一個和平的事業。但是,在創造了這種對空間的“合理使用”概念后,該條約立即提出了一個重要警告:一個國家不能占用空間和天體。這意味著一個國家不能宣稱自己擁有月球。這樣做的動機是為了防止在太空掠奪土地。
1967年,《外層空間條約》簽署時,冷戰如火如荼。美國和蘇聯都希望防止核軍備競賽擴大到一個全新領域。隨著空間技術的進步,人們擔心地球軌道及其以外的區域提供了一個全新的位置,可以從該位置發射大規模毀滅性武器。這就是為什么條約中有一條是,禁止各國將核武器送入軌道或其他行星機構。
《外層空間條約》是國家之間的協議,其規定也涵蓋了私人公司在太空中所做的事情。該條約規定,不同國家必須對本國在太空中的行為,包括來自非政府活動的行為負責。這意味著,國家必須監督私營部門在太空中所做的一切。談判過程中,蘇聯曾經提出禁止在太空的非政府活動,但美國堅持認為市場經濟下應該允許私人公司進行太空探索。折衷之下,政府承擔了對私人企業的太空監督。
過去50年中,《外層空間條約》發揮了應有的約束作用,但該條約只是制定了最低限度的規則,規則的執行方式由簽署條約的每個國家決定,而且很多方面都沒有涵蓋,尤其是,隨著時代變化,新的情況也在出現。
2019年8月,美國宇航局航天員安妮·麥克萊恩被逮捕,她被指控可能進行了人類歷史上首次太空犯罪。她的丈夫,美國空軍軍官薩默·沃登向聯邦貿易委員會提供了一份報告,指安妮·麥克萊恩在國際空間站登錄了兩人的聯名賬戶,并轉移了部分資產。當時夫妻兩人已經分居,并處于財產分割和爭奪孩子監護權的斗爭中。
對這個案件的審理仍在進行中,但產生了美國法律是否適用外太空的疑問。國際空間站受一份名為《政府間空間站合作協定》的條約管轄,該條約由5個實體(俄羅斯、日本、歐洲、加拿大和美國)簽署。條約規定,當宇航員在空間站犯下罪行時,只有本國有刑事管轄權。所以根據這條條約,麥克萊恩適用于美國法律。
但如果麥克萊恩不是進入美國賬戶,而是偷了俄羅斯宇航員的手表,那該適用什么法律?在太空時代,太空法不僅要管理飛行器,還有非常多的細目需要考慮。
特朗普最近宣布了太空軍計劃。這個計劃全面違背聯合國《外層空間條約》,違背了全球太空管理最基本、最簡單的共識。特朗普時代的太空,將是更加混亂的太空。
(于靖薦自《看天下》)
