加拿大犁鏵項目發布《空間安全指數2016》年度報告

▲加拿大犁鏵項目發布《空間安全指數2016》年度報告

指標1.1:空間碎片

隨著繞地軌道上物體數量的不斷增長,民用、商業和軍事航天器已經與空間碎片發生過多次碰撞。儘管很少見,但是再入大氣層的大型空間碎片仍然會對地球構成潛在威脅。

2015年進展:

(1)空間物體數量:衛星解體導致空間碎片增長,活動空間物體顯著增加。

(2)空間碎片相關風險及事件:美國「國防氣象衛星計劃」DMSP-F13的解體引發了對在軌運行的同系列衛星安全性的質疑;空間碎片對載人航天活動構成的風險仍然存在。

(3)各國對空間碎片問題的認識隨著解決方案的研發推進不斷提高:俄羅斯「進步-59」號貨運飛船失控墜毀事件促進潛在緩解措施的研發;各國對空間碎片的緩解意識已經顯示出積極影響,但挑戰依然存在;空間碎片緩解措施的研究取得進展;對小衛星所構成挑戰的認識不斷提高,工業界主導空間碎片緩解工作。

指標1.2:無線電頻譜和軌道位置

越來越多的國家發展航天事業和衛星應用的廣泛普及,加劇了無線電頻譜和軌位的競爭。針對這一情況,國際電信聯盟(ITU)已經在尋求改革,以解決軌位分配積壓及其他相關挑戰。

2015年進展:

(1)「世界無線電通信大會2015」(WRC-15)的頻譜分配反映出空間使用情況的變化;

(2)WRC-15限制了關於「國防服務」的第48條法案;

(3)WRC-15闡明了若干「投入使用」(BiU)期限的要求;

(4)ITU承認發展家的特殊情況,支持酌情延長其BiU期限;

(5)對小衛星的發展存在持續的監管擔憂。

指標1.3:空間的自然災害

來自空間的自然災害分為兩類:近地天體和空間氣象。至2016年中,已知的近地小行星有14653顆,其中1723顆被確定為「有潛在危害」。針對這一現狀,目前正在對如何緩解近地天體與地球相撞進行持續性的技術研究。而空間氣象主要是指太陽活動對人類在地球和空間中活動的影響。

2015年進展:

(1)近地天體方面,持續觀測和評估「有潛在危害的空間物體」;繼續探索可使小行星偏轉的技術。

(2)在空間氣象方面,世界各國投入更多資源研究空間氣象;商業部門在解決空間氣象問題方面發揮更大作用;尋求新的合作來監測、緩解空間氣象問題。

指標1.4:空間態勢感知

空間態勢感知指的是對空間中物體的探測、追蹤、識別和編目。增加空間態勢感知數據量,有助於增強多國間空間活動的透明度和信任,加強空間體系的總體穩定性。「空間監視網路」(SSN)使美國的空間態勢感知能力遙遙領先於其他國家。但由於監視數據的敏感性,目前並沒有供全球使用的空間監視系統。

2015年進展:

(1) 美國將空間態勢感知作為重點發展項目,投入更多資金;

(2)美國新增了與德國、法國、以色列的雙邊空間態勢感知數據共享;

(3)美國商業部門為空間態勢感知做出更多貢獻;

(4)俄羅斯、歐洲、和印度繼續發展獨立的空間態勢感知能力。

▲衛星解體會導致太空碎片增加

指標2.1:空間全球共用設施

空間全球共用設施對於空間安全非常重要,與和平利用空間有直接利益關係的各實體能夠藉此實現擴展與維持。

2015年進展:

(1)多樣化的導航系統降低了對美國GPS的依賴性;

(2)空間「自動識別系統」(AIS)持續擴展;

(3)遙感能力發展繼續推進;

(4)用於氣象的遙感數據持續增強;

(5)各種衛星為救災和人道主義援助提供服務;

(6)私營企業在提供空間全球共用設施方面發揮更大作用。

指標2.2:民用航天項目的優先項目和投資水平

民用航天項目對於空間安全有著積極的影響,因為它們是發展進入空間和利用空間技術的關鍵驅動因素。

2015年,儘管各航天大國在航天項目上的投入有差別,但發展重點基本相同。伊朗、朝鮮不斷增強空間能力。寮國發射了首顆衛星。一些國家航天發射能力提高,例如「長征-6」、「長征-11」火箭運載進行了首飛。

指標2.3:空間活動的國際合作

由於進入空間和利用空間需要面臨巨大的成本和技術挑戰,所以國際合作已經成為空間時代民用航天項目的一個典型特徵。

在2015年,國際空間站的合作得到擴展,間接參與其中。在月球和火星項目中,各國開展了國際合作。美國和在北京舉行首次「民用航天合作對話」。持續的地緣政治競爭改變了航天合作模式。運載火箭仍是國際合作的重點,也是緊張關係的焦點。

指標2.4:商業航天業的發展

商業航天部門不僅在提供發射、通信、成像和製造服務方面發揮了重要作用,而且參與了大量民用和軍事項目,已經成為空間安全的重要組成部分。

在2015年,對美國航天創業公司的風險投資顯著增加;一些國家試圖通過監管改革來發展商業航天部門;可重複使用運載火箭技術隨著SpaceX公司、藍色起源公司的成功不斷成熟;私營部門投資發展面向新興偏遠地區市場的低成本衛星互聯網服務;航天創業公司嘗試新的融資模式,並取得一些成功;發射了首顆商業對地觀測衛星。

指標2.5:空間活動的公私合作

各國政府對安全的考量直接影響著商業航天部門的發展,因此二者之間的關係日益密切。很多國家出台的空間政策都旨在強調維持強健和競爭性的工業基礎,並鼓勵與私營部門開展合作。

2015年此方面的進展包括:

(1)美國尋求使私營部門在民用航天項目中發揮更大作用;

(2)美國軍方考慮使商業部門參與寄主有效載荷項目、衛星操作與維護;

(3)俄羅斯和在商業航天業採取混合方式;

(4)商業貿易限制繼續對美國的航天工業和政府構成障礙;

(5)《國際兵器商業條例》(ITAR)使巴西的商業發射項目面臨問題。

指標2.6:空間軍事系統

空間資產已經被越來越多的國家用於地面軍事行動。自冷戰結束以來,美國一直在軍事航天領域佔據著主導地位,持續發展軍事和情報項目,並已將航天系統能力整合到各方面的軍事行動之中。俄羅斯雖然擁有在規模上世界第二的軍事衛星編隊,但許多衛星系統都是早在冷戰期間研發的,相對落後。

2015年的進展包括:

(1)美國2015年的軍事航天發射任務使其航天能力更加現代化;

(2)美國防部開展管理和組織改革,重視空間控制任務;

(3)美國國會尋求重新考慮空間導彈防禦試驗台;

(4)進行軍隊重組,增強了偵察和定位、導航與授時(PNT)能力;

(5)俄羅斯整合空軍和航天部隊,升級軍事航天能力;

(6)印度增強其航天項目的軍事應用;

(7)日本發布《空間政策基本計劃》,更加重視空間軍事應用;

(8)亞洲地區不斷升級的軍事緊張局勢使各國更加重視軍事航天能力;

(9)美國擴展在亞洲地區的軍事航天合作,重視與印度、日本合作。

▲「長征」-6號火箭於2015年9月在太原衛星發射中心首飛成功

指標3.1:衛星通信、傳輸鏈路和地面站的脆弱性

衛星地面站和通信鏈路容易遭受常規武器和電子武器攻擊。通常,軍用衛星地面站和通信鏈路都有良好的防護,但民用和商業資產的防護能力則相對薄弱。而由於大部分空間資產都依賴於計算機網路,所以網路空間與空間系統的鏈接成為了一個致命弱點。

2015年進展包括:

(1)衛星抗干擾技術發展持續推進,以設法跟上干擾能力的擴散速度;

(2)基於激光的安全衛星通信持續發展;

(3)美軍轉向進行衛星地面站通用架構的研究。

指標3.2:空間系統的重建與彈性

空間系統的重建是指遭到攻擊后能夠對空間系統進行快速恢復的能力,它可以降低空間系統的易損性。及時發射新衛星來替換受損衛星的能力則是關鍵的彈性措施。目前許多項目都在研發可快速整合到空間系統的新技術。通過增加冗餘度和快速更換資產,分散式部署的低成本小型衛星可以實現空間系統持續性和安全性能力的提升。美國和俄羅斯雖然都在研發這種響應性空間系統的構成,但均尚未獲得完善的能力。

在這一領域,2015年進展包括:

(1)響應性空間發射能力的發展既有成功也有挫折;

(2)繼續致力於發展對衛星的空間檢查、診斷、服務和維修能力;

(3)美國擴展空間防護方法;

(4)美國為優化空間檢測與防護更新了空間監視措施;

(5)通過研發空間GPS的備選方案來構建彈性。

指標3.3:地基反衛能力

地基反衛武器使用常規、核、定向能攻擊衛星。常規反衛武器包括精確制導動能攔截飛行器、常規炸藥以及在目標衛星軌道散布殺傷性金屬彈丸的專用系統。配備有核武器的航天運載器能產生高空核爆,不僅能對衛星造成廣泛而直接的電子損傷,其帶來的輻射也會造成長期影響。由於許多關鍵的空間能力都具有兩用性,因此對發展反衛能力的安全考量也變得更加複雜。所以反衛武器的使用不僅會使空間碎片的問題更加惡化,而且會造成國家之間互不信任的局面。

2015年進展包括: 直接碰撞殺傷技術繼續發展;高能激光武器技術繼續發展但技術障礙仍未解決。

指標3.4:空間對抗能力

比起軌道發射的基本要求,部署使用動能殺傷、定向能或常規炸藥技術的空間反衛武器則需要更先進的「使能」技術。空間對抗行動需要更複雜的能力,如精確的在軌機動操作和空間跟蹤。微衛星、機動性及其他自主接近操作是空間對抗系統的必要技術,但這些技術也具有兩用性,可用於各種民用、商業和非對抗性軍事項目。在軌服務也是一些民用和商業空間項目的研究重點。雖然一些國家已經研發了這些技術,但還沒有跡象顯示它們已將在軌服務技術集成到專用的空間對抗系統。

2015年進展包括:

(1)美國顯示出對空間控制能力的愈加重視;

(2)美國和俄羅斯不斷進行空間軍事演習。

指標4.1:各國空間政策

所有空間行為體都在其空間政策中強調國際合作的重要性。越來越多的國家在軍事條令中強調利用空間系統支持國家安全。主要航天國家和新興航天國家都逐漸將空間資產視作國家安全基礎設施中不可或缺的元素。

2015年進展包括:

(1)美國通過商業立法提出關於空間資源利用權利的法律和監管問題;

(2)美國、和俄羅斯的國家安全戰略凸顯日益緊張的空間態勢;

(3)日本第三版《空間政策基本計劃》將國家空間安全作為重要優先事項;

(4)英國國家空間政策重視商業空間活動;

(5)非洲國家採用首個區域空間政策。

指標4.2:有關空間治理的多邊論壇

為了解決空間安全問題,許多國際機構提供了多邊論壇,包括聯合國內部及歐洲主導的相關活動。

2015年進展包括:

(1)聯合國大會(UNGA)對於「防止外空軍備競賽」(PAROS)和「透明度與建立信任措施」(TCBM)接近達成共識,但對於「不首先在外空部署武器」產生分歧;

(2)聯合國大會第一和第四委員會首次召開聯合會議,以解決空間安全和可持續性方面的潛在挑戰;

(3)聯合國和平利用外空委員會(COPUOS)工作組關於外空長期可持續性的工作計劃遭到擱置;

(4)聯合國裁軍會議(CD)對於「防止在外空部署武器條約」草案仍然存在分歧;

(5)關於「外空活動國際行為準則」的會議遭到擱置;

(6)召開2015年ICAO-UNOOSA(國際民航組織-聯合國外空事務辦公室)航空航天研討會。

指標4.3:其他倡議

開展越來越多的外交活動以促進開展雙邊或地區的空間合作。

2015年進展包括:

(1)美國和展開關於空間活動的交流;

(2)召開第7屆美洲航天大會;

(3)舉辦主題為「通過空間協作共享解決方案」的亞太地區空間機構論壇;

(4)聯合國裁軍研究所(UNIDIR)空間安全會議解決空間安全的基本問題;

(5)加拿大和英國舉辦「空間:阻礙與機遇」專題座談會。

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