空間交通怎么管

文/遲惑

空間交通管理勢在必行，而要把這件事推行下去，首先就要搞清楚它的定義。對于空間交通管理的定義，不同的研究機構(gòu)做了不同的闡述。有了定義，我們就能梳理出空間交通管理的幾個主要話題。

啥叫空間交通管理

國際宇航研究院在2006年的研究報告《空間交通研究》中提出：空間交通管理是一系列技術(shù)和管理措施，用于提高進(jìn)入宇宙空間、在宇宙空間運行和從宇宙空間返回地球的安全性，并且不造成物理或無線電頻率干涉。這個定義得到了多數(shù)研究報告的認(rèn)可與引用。

美國宇航局則提出了另外一種概念“空間交通安全監(jiān)管”，在美國SAIC咨詢公司為美國宇航局起草的報告《軌道交通管制報告》中寫道：空間交通安全管制，指建立政策、必要的權(quán)限、跨部門聯(lián)系；制定刺激管理措施和規(guī)則；落實技術(shù)性、組織性和操作性的解決方案，來增強空間交通安全。

在歐洲的報告《落實歐洲空間交通管理系統(tǒng)》中給出了如下定義：“實施所有必要的管理、監(jiān)視和控制操作（包括在例行和突發(fā)場景下），在不影響現(xiàn)有歐洲空中交通管制系統(tǒng)和基礎(chǔ)設(shè)施的情況下，保證載人或不載人亞軌道飛行器和航天飛機在近地空間和空氣空間的安全彈道飛行。”

▲ 太空垃圾藝術(shù)想象圖

在迄今為止的空間交通管理政策方面，走得最靠前的，其實是前任美國總統(tǒng)特朗普。雖然人們都喜歡叫他“特沒譜”，但是在對于航天的認(rèn)識上，特朗普干得還不錯。他在2020年發(fā)布的第三號航天政策總統(tǒng)令《國家空間交通管理政策》，是美國可能也是全世界第一個國家級空間交通管理政策。其中將空間交通管理定義為：計劃、協(xié)同和在軌同步活動，用以增強在空間環(huán)境中運營的安全性、穩(wěn)定性和持續(xù)性。

軍管還是民管？

太空屬于全人類，任何人想要一家獨大，是做不到的，美國也不行。所以，就存在一個誰來管的問題。管理工作不僅涉及到各國的內(nèi)部航天活動，也高度涉及國際協(xié)調(diào)。考慮到軌道飛行的特點，空間交通管理的主要工作都會放在國際協(xié)調(diào)上。所以，太空里的交通管理是由軍方主導(dǎo)，還是政府民事機構(gòu)主導(dǎo)，就成了一個敏感問題。今天的國際航空活動，是多國聯(lián)合、民間機構(gòu)為主、軍方參與和監(jiān)控的格局。美國聯(lián)邦航空管理局據(jù)此認(rèn)為，空間交通管理也應(yīng)該由自己負(fù)責(zé)，它為此提出了《向民用空間交通管理系統(tǒng)前進(jìn)》報告，其中的核心，就是建立一個以民用部門為基礎(chǔ)的空間交通安全監(jiān)視和協(xié)調(diào)系統(tǒng)。這份報告解釋了空間交通管理的焦點是軌道安全和對空間環(huán)境的保護(hù)，具體包括：

1.軌道安全預(yù)警服務(wù)，例如避免碰撞的預(yù)警，可以強化商業(yè)航天，為之提供一類基礎(chǔ)設(shè)施，并支持商業(yè)航天的持續(xù)發(fā)展。

2.用一種能夠確保商業(yè)軌道運行安全的方式來提供軌道安全相關(guān)的服務(wù)。

3.盡可能減少虛警。

4.開發(fā)和分享行為規(guī)范及最佳實踐。

在解釋為什么需要建立民用空間交通管理系統(tǒng)的時候，美國聯(lián)邦航空管理局解釋說，民用空間交通管理系統(tǒng)將著重于解決商業(yè)和民用軌道安全態(tài)勢感知信息的需求問題；專注于保護(hù)環(huán)境以服務(wù)于長期商業(yè)使用；通過一個民用部門來為空間態(tài)勢感知和軌道安全提供更大的透明度，來把美國定位成國際領(lǐng)域的民用空間交通管理典范。

▲ 美軍的空間監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)遍布全球，很難轉(zhuǎn)讓給美國聯(lián)邦航空管理局

他們還認(rèn)為，在確保空間安全方面，應(yīng)該由一個以安全和商業(yè)為關(guān)注點的民用組織來領(lǐng)導(dǎo)，協(xié)調(diào)開發(fā)以安全為中心的、得到立法支持的最佳實踐、指南和標(biāo)準(zhǔn)。這個民用組織，顯然就是美國聯(lián)邦航空管理局自己。

他們這樣認(rèn)為的理由是，與民用部門不同，美國軍方?jīng)]有開展更多的、降低空間交通安全風(fēng)險活動的授權(quán)。商業(yè)化的手段選擇，可以帶來空間態(tài)勢感知敏感器、計算平臺和應(yīng)用的創(chuàng)新與快速發(fā)展，創(chuàng)造出更多、更好的空間交通安全產(chǎn)品與服務(wù)。國防部和民用部門發(fā)起的產(chǎn)品和服務(wù)之間可能發(fā)生沖突（例如國防部和民用部門的空間物體目錄不一致）。

因此，在保護(hù)和增強美國國家安全航天利益方面，國防部無需再承擔(dān)開發(fā)和部署空間交通安全產(chǎn)品和服務(wù)，專注于空間防御和保護(hù)任務(wù)就可以了。至于保證空間領(lǐng)域和航天產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)活力，就更不是軍方的責(zé)任了。

美國聯(lián)邦航空管理局提出的管制手段，首先就是避撞與數(shù)據(jù)共享。報告指出，能否有效預(yù)測碰撞事件的發(fā)生并采取行動加以避免，是至關(guān)重要的。預(yù)測碰撞事件需要恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)、先進(jìn)的算法，以及識別和跟蹤技術(shù)。例如，基于預(yù)測能力，可以定義不同的避撞算法，并加以標(biāo)準(zhǔn)化和研究開發(fā)。對碎片的跟蹤越多，對碰撞的預(yù)測就越精確。

▲ 美軍的空間監(jiān)視衛(wèi)星

▲ 美國宇航局在20年前提出的一種航空航天港理念

▲ 位于新墨西哥州的美國航天港

所以他們提出，所有國家和國際組織應(yīng)當(dāng)積極貢獻(xiàn)自己的觀測數(shù)據(jù)。將民用和商用數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，然后匯聚到一個“數(shù)據(jù)池”當(dāng)中，有利于人們廣泛接觸到高精度數(shù)據(jù)，用于跟蹤、分析、監(jiān)視和共享。他們還特別提出，數(shù)據(jù)共享的一個關(guān)鍵要素是軍方和民用部門之間的合作，必須考慮把秘密物體和秘密任務(wù)納入其中。

這種想法當(dāng)然有合理性，但是在很多國家，軍事活動占據(jù)了航天活動的主要部分，甚至是絕大部分。軍方是不是愿意放權(quán)給民用部門，就需要國家最高決策機構(gòu)的審時度勢了。那么如果空間交通管理交給民用部門管理，軍方的需求如何滿足？

其實在航空領(lǐng)域，這個問題已經(jīng)有了成熟解決方案。空中交通管制往往采取軍民管制員同室值班的制度，大家真的坐在同一個管制室里，看著同樣的大屏幕，避免誤判。一方面避免軍方把民航目標(biāo)當(dāng)成敵機入侵給打下來，另一方面也避免民航管制員無法識別軍用目標(biāo)而漏網(wǎng)。這樣做的代價，就是軍方必須遵守某些要求，把相當(dāng)多秘密飛機的活動也向民航部門公開，免得發(fā)生事故。

但是在軍事航天活動當(dāng)中，這樣的行為規(guī)范還沒有建立起來。特別是美軍經(jīng)常隱瞞一些特殊衛(wèi)星的動向，比如空間監(jiān)視衛(wèi)星和X-37B空天飛行器，外界往往要通過第三方雷達(dá)監(jiān)視才能對它們的變軌行為有所了解。

所以，解決軍民分權(quán)，是空間交通管理的首要話題。

憑啥把數(shù)據(jù)給你？

空間交通管理是全球事業(yè)，但目前除了《外空條約》、《關(guān)于營救航天員、送回航天員和歸還發(fā)射到宇宙空間的實體的協(xié)定》、《責(zé)任公約》和《登記公約》，并不存在全球公認(rèn)的空間交通管理標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和政策法規(guī)體系。而上述政策法規(guī)是原則性的，在空間交通活動日益繁忙的今天，其可操作性嚴(yán)重不足。至于美國的第三號航天政策總統(tǒng)令《國家空間交通管理政策》，雖然算得上是一個進(jìn)步，卻僅僅是美國自己的政策，想用它來約束其他人，怕是沒有說服力的。

▲ 國外的空間監(jiān)視設(shè)備基本上屬于軍方

之所以面臨這樣的難題，是因為空間交通管理的具體手段比較敏感，涉及到很多國家高度敏感、高度機密的數(shù)據(jù)，也涉及到主權(quán)問題。

國際宇航科學(xué)院認(rèn)為，空間交通管理的原則主要是利用數(shù)據(jù)來避免碰撞事故的發(fā)生，其中包括：發(fā)射的安全措施、載人航天（含太空旅游）的安全措施、區(qū)域劃分（即軌道選擇）、在軌階段的路權(quán)規(guī)則、考慮機動的優(yōu)先級問題、GEO軌道的特殊措施（應(yīng)當(dāng)與國際電信聯(lián)合會規(guī)則一致）、LEO星座的特殊規(guī)則、碎片減緩機制、環(huán)境措施（對大氣層、對流層的污染問題）等。

隨著大量衛(wèi)星不斷入軌，空間交通管理所需要的數(shù)據(jù)肯定是越來越細(xì)、越來越精，航天器的運營者未必愿意提供這么敏感的數(shù)據(jù)。但這種數(shù)據(jù)對航天強國尤其是美國來說，有著超越空間交通管理的價值。例如，美國第三號航天政策總統(tǒng)令《國家空間交通管理政策》的第三條中指出：

▲ 美國空軍官員表示，民用部門管理空間交通也不是不行

——及時和主動的空間態(tài)勢感知數(shù)據(jù)和空間交通管理服務(wù)對于航天活動是至關(guān)重要的。考慮到國家安全上的限制，美國政府提供的基本空間態(tài)勢感知數(shù)據(jù)和基本空間交通管理服務(wù)應(yīng)該對直接用戶免費。

——軌道垃圾正在對空間運營造成越來越嚴(yán)重的威脅。軌道垃圾減緩的指導(dǎo)原則、標(biāo)準(zhǔn)和政策應(yīng)當(dāng)定期修訂，在美國國內(nèi)強制實施，并要求國際社會加以采納，以減緩軌道垃圾對運營的影響。

如果要求其他國家也遵守美國政府的政策，那等于是把很多重要數(shù)據(jù)開放給美國了，后果如何是很難預(yù)測的。

美國聯(lián)邦航空管理局的民用空間交通管理框架也提出，要與現(xiàn)有空間態(tài)勢感知基礎(chǔ)設(shè)施合作運行；要能夠接入全球范圍內(nèi)的多種傳感器；要具備充分適合于民用領(lǐng)域、滿足民用系統(tǒng)需求的計算系統(tǒng)；要使用民用運行團(tuán)隊提供的安全產(chǎn)品；要運行透明。同時，民用空間交通管理要為用戶提供這樣一些服務(wù)：民用航天器目錄、沖突分析與避撞信息、空間環(huán)境報文信息、空間天氣信息、無線電頻率信息、空間態(tài)勢感知信息、行為規(guī)范。這聽起來都很合理，但是，有誰愿意就這樣把自己的數(shù)據(jù)公開給其他國家以及競爭對手呢？

數(shù)據(jù)共享，就是空間交通管理的第二個重大話題。

交通警察誰來當(dāng)？

▲ 國外一些企業(yè)已經(jīng)開始推出空間交通管制軟件

▲ 航空交通管制對旅客生命安全至關(guān)重要

在大氣層里，各種交通活動都是有法律管轄的，在道路上有交通警察管轄；在內(nèi)河和領(lǐng)海內(nèi)，有水上警察管轄；在空中，必須服從空管部門的管轄。那么在太空里，有沒有交通警察呢？

應(yīng)該說，這是個空前復(fù)雜和棘手的問題。太空是人類公地，不是某個國家的主權(quán)范圍，所以任何國家也不能單獨設(shè)立太空警察。美國當(dāng)然很想把太空管起來，可是其他國家都不服。其實這個問題在地球上也沒有徹底解決。在公海上，就沒有交通警察一類的機構(gòu)。所以針對海事問題，人類設(shè)立了非常復(fù)雜的法律管轄模式，卻從來都沒能消除法律糾紛的產(chǎn)生。

那么，如何建立空間交通管理的日常執(zhí)法制度，就是第三個重大問題。

誰給“清道夫”發(fā)工資？

在馬路上，如果發(fā)生了交通事故，會有路政部門來處理，把車輛殘骸和碎片都清理干凈。但是在太空，目前還沒有這個服務(wù)。這就是空間交通管理的第四個大問題。

雖然有不少企業(yè)和政府正在開發(fā)相關(guān)技術(shù)，但是誰來為空間垃圾清運付錢，這個問題還沒有充分解決。作為世界上最大的太空垃圾制造者，美國最大的問題是，總想要權(quán)力卻不想承擔(dān)義務(wù)。不但如此，美國政府更傾向于把這件事變成一門生意。

這種差勁的行為，連美國專家自己都看不下去了。2022年1月，一位叫做達(dá)倫·麥克奈特的國際宇航科學(xué)院空間碎片委員會成員表示，美國航天部隊為碎片清理技術(shù)提供資金的舉措值得稱贊，但遠(yuǎn)不足以解決對航天業(yè)構(gòu)成的嚴(yán)重威脅。 達(dá)倫·麥克奈特自己開辦了一家公司，叫做LeoLabs，自己擁有一套地基雷達(dá)，用來監(jiān)測近地軌道上的航天器。他說，美國打算把太空垃圾作為一個幾十年后的問題來處理。事實上，衛(wèi)星與太空垃圾碰撞的風(fēng)險正在迅速增加。麥克奈特說，歐空局和日本宇宙航空研究開發(fā)機構(gòu)已經(jīng)行動起來了。歐空局已經(jīng)和ClearSpace公司簽訂了一份合同，價值1.04億美元，2025年就要發(fā)射一顆軌道垃圾清理衛(wèi)星。日本的動作更快，選擇了Astroscale公司，打算2023年就把一顆清理衛(wèi)星送入軌道。這顆衛(wèi)星針對性很強，它不會跑到太高的軌道上去，而是會重點關(guān)注比較低的軌道，專門查找那些耗盡燃料、停止工作的火箭上面級。

當(dāng)然，也有一些美國學(xué)者提出了有價值的想法。他們認(rèn)為，太空垃圾這種東西，應(yīng)該采用“誰污染，誰治理”的方式，特別是星鏈這樣的超級星座，應(yīng)該在部署衛(wèi)星的同時，同步發(fā)射一些處理報廢衛(wèi)星的機器人，隨時可以把報廢的衛(wèi)星拖進(jìn)大氣層燒毀。特別是當(dāng)衛(wèi)星開始成批次退役的時候，這種機器人的效率就充分表現(xiàn)出來了。

這僅僅是目前我們能認(rèn)識到的空間交通管理問題的一些方面。我們相信，隨著有關(guān)研究的不斷深入，暴露出來的問題會更多、更復(fù)雜。但是空間交通管理體系是必須建立，也一定會建立起來的，如果做不到這一點，人類就沒有什么星辰大海的未來。