王冀蓮，王功波，杜輝，李偉杰

(1.中國空間技術研究院，北京100094；2.中國航天員科研訓練中心，北京100071；3.北京空間飛行器總體設計部，北京100094)

1 引言

空間碎片是指地球軌道上的或重返大氣層的所有不起作用的人造物體，包括其殘塊和組合單元。自1957年第一顆人造衛(wèi)星升空以來，人類已在地球軌道上制造了近8000t空間碎片。從分布區(qū)域來看，空間碎片主要集中在高度2000km以下的近地軌道區(qū)域 (LEO)、20000km左右的中地球軌道 (MEO)以及36000km附近的地球同步軌道 (GEO)區(qū)域[1]。數(shù)量眾多的空間碎片給正常運行的航天器帶來了巨大的威脅。以碎片大小劃分，尺寸10cm的碎片碰撞將徹底摧毀一顆航天器，尺寸1cm的碎片碰撞將使航天器失效或者擊穿國際空間站的防護層，尺寸1mm的碎片將使航天器的分系統(tǒng)失效[2]。根據(jù)美國空間碎片研究專家凱斯勒的研究結(jié)果，如果空間碎片高速增長的情況得不到改善，若干年后空間碎片數(shù)量將達到發(fā)生碎片鏈式撞擊效應的臨界值，近地空間將徹底不可用[3]。

為了保證航天活動的可持續(xù)性，各航天大國均意識到了減緩和清除空間碎片的重要性。雖然在制度層面，各國還未達成足夠的共識以制定具有法律約束力的國際條約，但在技術層面，美國、歐洲、日本、俄羅斯、加拿大等國家和地區(qū)，都開展了對主動移除技術的研究實驗[1—3]。對于LEO區(qū)域碎片，主要的處置方法是令其墜入大氣層燒毀，而對于GEO區(qū)域碎片，則是將其抬升200km送入墳墓軌道。執(zhí)行這些操作，要求有在軌航天器對碎片進行抵近、抓捕，因此，在軌服務成為主動移除碎片技術的重要載體。

本文基于空間環(huán)境治理的需求，提出基于在軌服務的空間環(huán)境治理空間法問題研究，制定初步的在軌服務空間法問題架構(gòu)。通過分析當前航天大國空間法博弈形勢，探討了關于在軌服務空間法政策主導制定的基本策略。上述相關研究旨在為在軌服務空間法問題研究提供參考。

2 空間環(huán)境治理與在軌服務發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 在軌服務發(fā)展狀況

航天器在軌服務技術的發(fā)展可以大概分為四個階段。第一個階段是20世紀60年代的概念研究階段。在軌服務的概念在這個時期首次提出，美蘇在此階段都開展了在軌服務的方案探索、效益評估及關鍵技術分解與初步研究。第二個階段是1970～1990年的有人在軌在軌服務技術的驗證及初步應用階段。70年代初，美國通過天空實驗室完成了航天員在軌實施太陽帆板釋放等操作。從1977年航天飛機載人試飛開始，美國利用航天飛機平臺，開展了一系列有人在軌服務技術的在軌驗證工作。第三個階段是1990～2000年的有人在軌在軌服務技術的成熟應用以及自主在軌服務技術在軌驗證階段。第四個階段是2000年至今的有人在軌在軌服務/自主在軌服務技術快速發(fā)展階段。進入21世紀，航天器在軌服務技術快速發(fā)展，典型的在軌服務案例包括美國哈勃太空望遠鏡的在軌維護、軌道快車計劃的成功實施、 “鳳凰”計劃及 “蜻蜓計劃”的先后提出，歐洲的ConeXpress、 ROGER、 DEOS、 iBOSS、 HERMES、OLEVS計劃，以及美國最近成功在軌執(zhí)行任務的MEV-1 等[4—6]。

在軌服務經(jīng)過幾十年發(fā)展，未來應用領域十分廣泛，包括更加豐富的各領域常規(guī)航天器在軌維護、大型空間系統(tǒng)構(gòu)建等，還包括深空領域的新體制探測、小行星防御及重定向等。從國外已經(jīng)開展的多個在軌驗證項目以及在研項目可以看出，在軌服務主要分為在軌組裝 (On-Orbit Assembly)與在軌維護 (On-Orbit Maintenance)兩大類。在軌組裝包括航天器之間的組裝、航天器在軌擴展、航天器在軌建造、在軌模塊組裝、基于在軌制造的組裝構(gòu)建。在軌維護的任務體系結(jié)構(gòu)則相對豐富，包括在軌監(jiān)視、抓捕、測試、補加，在軌模塊更換、清理，在軌發(fā)射與部署等7個方面，其核心在于通過提供在軌服務的航天器對接受在軌維護的航天器提供各類維護任務，從而對其進行修復、升級等，最終延長客戶航天器的在軌壽命。

2.2 在軌服務在空間環(huán)境治理領域的應用

本世紀以來，多個國家都開展了包含空間碎片清理的在軌維護系統(tǒng)研究。

2002年，美國海軍空間技術中心 (NCST)和海軍研究實驗室 (NRL)立項研發(fā)SUMO航天器，旨在降低一般在軌飛行任務的風險，它的主要任務包括移除軌道碎片和將失效的高軌道衛(wèi)星拖入墳墓軌道。美國國家航空航天局 (NASA)先后于2009年和2014年發(fā)起Restore-G和Restore-L項目，分別為高軌道衛(wèi)星和低軌道衛(wèi)星提供在軌修護服務。其中Restore-L也可用于清除空間碎片。2003年，歐空局 (ESA)提出ROGER計劃，聚焦于故障GEO衛(wèi)星和大型殘骸的操控，第一艘ROGER航天器將于2025年發(fā)射升空。2005年歐空局、德國宇航中心 (DLR)以及研發(fā)商Kosmas Georing服務公司開發(fā)出HERMES項目，這一項目也服務于軌道碎片的處置和清除。日本于2004年推出軌道維護系統(tǒng)，由情報通信研究機構(gòu) (NICT)開發(fā)，用于檢查運行軌道，維護、救援、清理碎片和廢棄衛(wèi)星等。加拿大MDA公司在2011年與國際通信衛(wèi)星組織合作開發(fā)了空間基礎設施服務 (SIS)系統(tǒng)，可將目標衛(wèi)星的壽命延長1到5年，還可以清理空間碎片并將廢棄的衛(wèi)星送入墳墓軌道。俄羅斯的能源公司在2010年宣布開發(fā)一種 “Pod”航天器，可以抓取低軌區(qū)域的失效衛(wèi)星或軌道碎片，使其重返大氣層。此外，俄羅斯在2016至2025年間計劃研發(fā)Sweeper航天器，用于移除高軌區(qū)域的空間碎片和廢棄衛(wèi)星，將它們送入墳墓軌道或重返大氣層燒毀[5]。

3 在軌服務空間法問題架構(gòu)

從多國的探索實驗中可以看出，在軌服務技術有望在解決空間環(huán)境治理問題上廣泛應用，而在軌服務的迅速發(fā)展也離不開空間法體系的支撐。但空間法體系的滯后性，也使得在軌服務的一些方面處于無法可依的狀態(tài)，可能對在軌服務技術的應用產(chǎn)生不利影響。結(jié)合現(xiàn)有的空間法體系梳理在軌服務的任務架構(gòu)，可得出針對在軌服務的空間法問題架構(gòu)，進而可以得出在軌服務應用于空間環(huán)境治理對空間法體系提出的制度需求。

3.1 架構(gòu)組成

在軌服務空間法初步體系架構(gòu)如圖1所示，子架構(gòu)層包括在軌服務任務層和空間法架構(gòu)層。在軌服務涵蓋飛行任務全程序中較為典型的9個任務項:地面發(fā)射、在軌發(fā)射與部署、交會與逼近、在軌操控、軌道轉(zhuǎn)移、目標廢棄處置、在軌建造、行星表面建造以及再入返回。參考現(xiàn)有空間法領域的典型要素，分析確定空間法架構(gòu)層13個要素項，分別為航天器歸屬、軌道、通信頻率、廢棄物管理、外空武器、空間目標的規(guī)避安全距離、空間碎片、核推進軌道約束、高軌目標處置、低軌目標處置、污染監(jiān)管、再入返回地球時的落區(qū)控制以及外空的和平利用。

圖1 在軌服務空間法問題架構(gòu)Fig.1 Architecture of the on-orbit service space law problem

3.2 有關空間環(huán)境治理的法律問題

在軌服務空間法構(gòu)架中與環(huán)境治理關系較為密切的法律問題是涉及廢棄物管理、空間碎片、核推進軌道約束、高低軌目標處置的空間碎片減緩和污染監(jiān)管問題，以及再入落區(qū)控制問題。

3.2.1 空間碎片減緩

空間碎片減緩問題是空間環(huán)境治理的重中之重。減緩空間碎片，包括從源頭上減少產(chǎn)生和產(chǎn)生后的清除兩個方面。主要的空間法依據(jù)為 《和平利用外層空間委員會空間碎片減緩準則》、《外層空間活動長期可持續(xù)性準則》 (簡稱LTS準則)、《外層空間活動中的透明度和建立信任措施問題政府專家組報告》等文件。

在軌組裝、在軌維護、在軌發(fā)射等任務都可能產(chǎn)生空間碎片；在軌服務器和目標航天器或其他航天器有碰撞的幾率，也可能產(chǎn)生空間碎片；同時在軌服務器自身也有解體的風險。根據(jù)上述文件提供的參考，在軌服務器無論執(zhí)行何種任務，首先應盡量避免在任務過程中制造更多的空間碎片。

而對已產(chǎn)生的空間碎片進行主動清除的問題，只在LTS草案中有所涉及，并未獲得大會通過。但基于減緩空間碎片的共識，主動移除行為應以有利于外層空間活動長期可持續(xù)性的方式進行，并考慮到重返大氣層的碎片對地面造成的損害。因此，當在軌服務用于處置失效衛(wèi)星、大型空間碎片時，應避免采用容易使其進一步解體的方式。

然而，目前空間碎片治理規(guī)則都不具有法律約束力，各國并沒有必須遵守的義務。如果在軌服務技術能夠廣泛用于移除空間碎片、處置廢棄航天器等任務，很可能推動空間碎片治理規(guī)則發(fā)展，促進空間碎片相關條約或主動移除碎片規(guī)則的出臺。

3.2.2 對太空污染的監(jiān)管

依據(jù) 《外空條約》第六條、第九條的規(guī)定，各締約國應對所開展的外空活動承擔國際責任，保證本國實施的活動符合條約的規(guī)定；各國在探索外層空間的活動中應避免造成有害污染。因此，國家對于外空活動可能造成的污染應有監(jiān)管和控制機制。在軌服務對外空環(huán)境可能造成的污染主要包括核污染和空間碎片污染。

核污染的污染源最可能是在軌服務航天器使用的核動力源。核動力源具有體積小、壽命長等特性，特別適用于甚至必須用于在外層空間的某些任務。在軌服務可能采用核動力源提供動力，以驅(qū)動在軌服務航天器在軌道間機動，特別是應用于軌道運輸類的任務過程中。在此情況下，需要遵守 《關于在外層空間使用核動力源的原則》制定航天器使用核動力源的安全標準，做好安全評估與重返通知工作，依據(jù) 《外層空間核動力源應用安全框架》的指導制定建立監(jiān)管框架，防止在軌服務任務執(zhí)行時放射性材料對外空和地球環(huán)境造成不利影響。

在空間碎片污染的監(jiān)管方面，主要涉及在軌服務的兩大類典型任務，包括軌道轉(zhuǎn)移以及在軌具體服務操控，需要在參考現(xiàn)有LTS準則等文件的基礎上，制定在軌服務空間活動的政策和監(jiān)管框架，特別是針對在軌操控過程中容易產(chǎn)生空間碎片的問題 (如1993年哈勃太空望遠鏡第一次在軌服務即拋棄了一副太陽翼)，需要對碎片規(guī)模、碎片責任、減緩處置等進行規(guī)定。

3.2.3 落區(qū)控制

落區(qū)控制是航天器返回大氣層時面臨的問題，是發(fā)射國對航天器保持管轄與控制的重要體現(xiàn)。所涉及的問題主要是航天器重返過程中對他國航天器、大氣層中航空器及地球表面人員及財產(chǎn)造成損害的責任問題，以及落入轄區(qū)之外的航天器和航天員返還問題?！锻鈱涌臻g條約》與《責任公約》對于實體返回影響、所屬權、損害責任等進行了規(guī)定。

航天器的發(fā)射國應以國內(nèi)登記冊的形式對其所發(fā)射的空間物體進行登記，作為確定空間物體歸屬的書面證明。登記空間物體的發(fā)射國對留置于外空或天體上的空間物體保有管轄權及控制權?？臻g物體及其部件，不管是發(fā)射入外空還是建造于天體之上，或是返回地球，都不改變其所有權歸屬。當空間物體落入登記國國境之外，經(jīng)過登記國證明其歸屬，應返還給登記國。外空物體對地球表面及大氣層中的航空器造成的損害，應由發(fā)射國承擔絕對責任。一發(fā)射國的空間物體對另一發(fā)射國的空間物體造成損害，并因此對第三國之地球表面或飛行中之航空器造成損害，前兩國應負連帶責任。

在軌服務的落區(qū)控制問題，需要借鑒現(xiàn)有空間法條款并進行適應性完善，主要體現(xiàn)在兩個方面。首先，在軌服務任務中的低軌空間碎片移除、加速再入大氣層，均為主動可控的操作，因此在落區(qū)控制方面應該更加嚴格。其次，空間碎片返回具有產(chǎn)生損害的風險。如果在軌服務器推動空間碎片重返大氣層后，碎片未完全燒毀，對地球表面或飛機造成了損害。假如空間碎片的發(fā)射國與在軌服務器的發(fā)射國不同，兩國是否承擔連帶責任，兩國之間以何種依據(jù)劃分責任，都是可以探討的問題。應提前制定有效策略，并通知目標空間碎片責任方以及國際相關組織，同時對損害責任承擔應有明確的協(xié)商處置條款。

4 在軌服務空間法主導策略研究

由上文可見，將在軌服務用于空間環(huán)境治理面臨著很多規(guī)則上的空白，在軌服務技術本身也可能成為制度完善的物質(zhì)基礎。因此，對在軌服務相關空間法完善的策略研究頗有必要。

4.1 大國間空間法博弈形勢分析

隨著各國航天技術不斷發(fā)展，雖然國際社會并未制定新的外空國際條約，但各主要航天國家均試圖通過制定不具備國際法約束力的所謂 “軟法”，來重塑冷戰(zhàn)后的外空國際規(guī)則，從而進入“后軟法時代”。這一時期圍繞空間及航天法的交鋒，日益集中于外空治理新規(guī)則的制定、空間碎片減緩、商業(yè)航天等方面?？臻g法律新秩序的第三次博弈，最鮮明的特點是多方多元。

美國利用其空間優(yōu)勢，在強調(diào)其領導地位的同時，積極強調(diào)新興航天國家要在空間活動中接受更多的規(guī)則約束。同時，美國又極力反對旨在推進外空非軍事化的種種努力，阻撓各種可能“限制美國軍事利用太空”的國際性文件出現(xiàn)[7]。

歐盟提出 《外空活動國際行為準則 (草案)》，為擴大該 《準則》的國際影響力，歐盟與美、俄、中、巴 (西)、印 (度)、澳、日、烏等國進行磋商未果。而聯(lián)合國外空委也提出太空可持續(xù)倡議，并組建4個專家組，分別對地球可持續(xù)發(fā)展的太空持久利用問題，處理空間碎片、太空行動以及支持太空態(tài)勢感知共享機制問題，空間天氣問題，太空領域的行為規(guī)則和指南問題進行研究，提交相關的方案。此外，聯(lián)合國大會通過了65/68號決議，組建政府專家組就太空透明與信任建設機制進行研究 (TCBMs)，旨在考慮有關利用太空的基本原則、有關行為規(guī)則的政治措施、增加太空活動透明度的信息共享機制。

中俄則在2002年6月向聯(lián)合國裁軍大會提交了 《防止在外空放置武器、對外空物體使用或威脅使用武力條約 (草案)》(PPWT)，提出:不在近地軌道部署任何類型武器，不在天體安裝此類武器，不在外空以其他方式部署此類武器；不借助于威脅或使用武力打擊太空目標；不支持、鼓勵其他國家 (集團)、國際組織參與本條約所禁止的活動。

4.2 我國參與空間法規(guī)制定的優(yōu)勢與不足

中國航天事業(yè)歷經(jīng)60年的發(fā)展，已經(jīng)在全球航天整體發(fā)展格局中占有重要地位，其發(fā)展勢頭和取得的成績令國外同行驚嘆不已。但在空間法領域，美國已經(jīng)建立了世界上最完整且有效的國內(nèi)航天法體系，歐洲則占據(jù)著國際外層空間法學研究的制高點，歐美尚未放棄聯(lián)手推廣歐盟制訂的 《外空活動國際行為準則》的國際影響力，試圖以此為基礎構(gòu)建國際空間法律新秩序。

我國空間法研究仍處于軟實力滯后于硬實力的階段，體現(xiàn)在中國的空間法學研究總體上仍處于對國際學說的 “譯介”和 “跟隨”階段，幾乎沒有主動提出過有國際影響力的空間法學說[8]。

4.3 在軌服務空間法規(guī)的主導策略分析

在軌服務領域的空間立法既涉及當前已有空間法條約運用，又涉及到體系性的空間立法完善與新增主張。本節(jié)嘗試分析當前國際空間法發(fā)展形勢下的我國主導在軌服務空間法制定的策略，為我國主導國際空間法制定及相關法律專業(yè)研究提供參考。

4.3.1 任務驅(qū)動深入研究相關空間法及主張國責任與利益點

在軌服務航天器從研制到任務實施，與現(xiàn)有常規(guī)航天器在一定程度上有相似性，更多的則體現(xiàn)出其獨特的任務多面角色。盡管是僅僅提供軌道某一特殊操控服務的航天器，但特殊的服務軌道設計以及相應的軌道機動、通信頻率、碎片風險及任務結(jié)束后的處置決策，都對這一顆相同的航天器提出更為復雜的系統(tǒng)研制與在軌飛行要求。

通過詳細的飛行任務剖面分析，制定完備的在軌服務空間法架構(gòu)，可以提前掌握在軌服務特定任務所涉及的主張國責任與利益點，為設立與實踐相關空間法律條款占據(jù)先機。

4.3.2 立架構(gòu)主導空間法體系論證并把握核心條款設立與實踐

在軌服務航天器任務內(nèi)涵廣泛，在國際層面進行相關空間法律條款的博弈過程中，需要早做工作，深入研究在軌服務空間法體系架構(gòu)，把控體系邏輯層次。在此基礎上，以任務實施為契機，不斷挖掘和落實在軌服務空間法的核心條款，推動其設立與實踐。

核心條款的把握凸顯出對于某一特定在軌服務任務的空間法內(nèi)涵掌控，上升到空間法體系架構(gòu)層面，則把體系的完備性與核心條款的可用性有機結(jié)合起來，最終可實現(xiàn)對于在軌服務領域空間法設立與實踐的主導。

此外，調(diào)研國內(nèi)外在軌服務航天器發(fā)展可知，在軌服務任務在應用層面上的實踐目前還僅為少數(shù)，各國技術發(fā)展與任務部署研究體現(xiàn)出在軌服務實施將從單個任務點不斷擴展至體系性的在軌實踐，這與在軌服務空間立法的設立、實踐與完善邏輯相匹配。

4.3.3 建聯(lián)盟推動在軌服務空間法實踐與完善

利用我國在相關國際活動中的主導地位，以聯(lián)盟形式推動在軌服務空間立法。通過專家團體研討、定期聯(lián)盟大會等形式從最基礎的專業(yè)研究到頂層的規(guī)則研討與制定，豐富在軌服務空間法聯(lián)盟建設與維護的形式。結(jié)合在軌服務任務發(fā)展從點到體系的特點，宜于在聯(lián)盟范疇首先推動空間法體系架構(gòu)層面上的共識。通過在軌服務任務的不斷實施，推動在軌服務空間法律條款的實踐與不斷完善，最終以點及面，并同步發(fā)展與鞏固在軌服務空間法聯(lián)盟，逐步建立完備的在軌服務空間法體系。

4.3.4 倡導外空長期可持續(xù)性發(fā)展與建立國際合作及信息共享機制

當前我國航天科技快速發(fā)展，航天各領域任務不斷取得突破，包括空間站、月球與火星探測等不僅實現(xiàn)了拉近了與美俄差距，而且在多個方面實現(xiàn)了 “國際首次”。因此在當前我國邁向航天強國的跨越時期，應大力倡導外空長期可持續(xù)發(fā)展與國際合作，彰顯我國負責任大國形象并主動擔當，充分發(fā)揮在聯(lián)合國機制內(nèi)研討空間立法的大國作用。

利用航天合作與空間立法聯(lián)盟為契機，進一步鞏固空間立法聯(lián)盟在國際空間法立法中的地位，主張建立信息共享機制，推動外空長期可持續(xù)發(fā)展。

5 結(jié)論與展望

5.1 結(jié)論

通過概括國內(nèi)外在軌服務航天器技術發(fā)展歷程，梳理在軌服務的任務架構(gòu)及研究在軌服務空間法的體系架構(gòu)，本文可得出以下結(jié)論:

(1)在軌服務空間法研究需求迫切:相對于在軌服務航天器的全任務周期，盡管現(xiàn)有空間法部分條款可以借鑒參考，但在軌服務的復雜多樣性以及國外任務實施與標準法規(guī)設立形勢等，折射出在軌服務領域的空間法研究需求迫切，同時更是空間法研究的寶貴機遇。

(2)在軌服務空間法應重視主導策略研究:提出了四項主導策略建議，包括在軌服務工程任務驅(qū)動、以架構(gòu)帶動立法、以聯(lián)盟推立法以及倡導可持續(xù)發(fā)展等，這些應與在軌服務空間法具體問題研究同步進行、互為促進。

(3)在軌服務空間法值得持續(xù)開展研究:無論是在軌服務航天器的體系研究與工程實施，還是當前已顯現(xiàn)出的低軌大規(guī)模星座形勢，均凸顯出在軌服務空間立法研究大有可為。同時須關注研究成果可執(zhí)行，保障航天強國建設空間法 “在軌服務版塊”的落地。

5.2 展望

在空間法專業(yè)研究層面，我國應完善在軌服務空間法體系并針對已開展的在軌服務相關研究，分析制定在軌服務核心條款，以大規(guī)模低軌星座所帶來的空間碎片風險為契機，完善在軌抓捕與移除等典型在軌服務空間法條款研究。在組織推動層面，建議盡早推動建立 “專業(yè)委員會”等國內(nèi)學術聯(lián)盟，加強學術交流，倡導良性競爭，促進國內(nèi)空間法研究快速發(fā)展。