空间碎片与空间环境 | 中国近地天体防御国际合作路径探析

来源:空间科学与试验学报


空间碎片与空间环境 | 中国近地天体防御国际合作路径探析

杨逸雪,蒋圣力

华东政法大学

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杨逸雪,蒋圣力. 中国近地天体防御国际合作路径探析[J]. 空间科学与试验学报,2024,1(2):106-116.

YANG Y X, JIANG S L. Analysis on the international cooperation path of China's near-earth object defense[J]. Journal of Space Science and Experiment, 2024, 1(2): 106-116.

0 引言

近两百年来,地球在毫无预警的情况下经历了多次近地小行星撞击事件。现代最著名的两大撞击,一次是1908年发生在俄罗斯西伯利亚的通古斯事件,超过2150平方千米内的8000万棵树焚毁倒下,爆炸威力相当于2000万吨TNT炸药;另一次撞击则发生在2013年2月15日,一颗接近房屋大小(直径约为18 m、质量约为7000 t)的小行星以每秒约17.7 km以上的速度进入俄罗斯车里雅宾斯克上空的大气层,并在离地面约22.5 km的地方爆炸,释放的能量估计约为440 tTNT炸药(相当于约30枚广岛原子弹),造成地面上约1600人受伤。由此可见,小行星撞击地球作为毁灭人类文明的七大威胁之一,俨然已经成为全人类将长期面临的重大挑战。开展近地天体防御工作并非某一个国家特定的国际法义务,而是国际社会在航天技术高速发展下所必须面对的共同议题。中国作为新兴的、负责任的空间大国,应当承担起引领各国在国际法框架下有序开展外空活动这一责任,为保护地球和人类安全贡献中国智慧、中国方案和中国力量。对此,本文以介绍近地天体及其防御技术为切入点,分析近地天体防御在研究和实施层面的国际合作趋势,旨在从中国近地天体防御的现状入手,重点针对国际合作领域面临的一系列困境进行分析,从而为在国际合作层面建立近地天体防御的信息共享、决策以及监督评估机制提出相应的框架设想和合理建议,并试图在这一背景下建立属于中国的太空话语权框架。

1 近地天体防御概念与实践

1.1 近地天体防御概念
1.1.1 近地天体
近地天体(Near Earth Objects)是轨道近日点在1.3 AU以内的太阳系小天体,包含小行星和彗星两类[1]。根据近日点距离、远日点距离和轨道半长轴,近地天体可分为地内型(Atiras)、阿登型(Atens)、阿波罗型(Apollos)、阿莫尔型(Amors)四类[2]。目前,近地彗星数量为122个,而近地小行星多达33715个,在近地天体中占绝大多数[3]。其中,与地球轨道的最近距离在0.05 AU以内且绝对星等小于22等(相当于直径大于140 m)的近地小行星被定义为潜在威胁小行星,这类小行星是对地球威胁性较高的一类近地天体[4]。截至2023年11月18日,已发现的近地天体中直径在1 km以上有850颗,潜在威胁小行星则有2388颗[5]
1.1.2 近地天体防御
考虑到近地小行星亮度暗弱、分布广泛、难以发现,运动轨道易受大行星牵引而改变的特征[6],目前行星防御的开展在技术层面主要被划为两部分:第一道防线是发现威胁,也就是对具有潜在威胁近地小行星的撞击时间、撞击落点、危害程度等进行提前监测预警,从而发现并识别风险。这是开展近地天体防御、防范化解小行星撞击风险的前提条件,无论对于实施在轨处置任务还是开展灾难疏散都具有关键作用。具体包括搜索发现、跟踪定轨及数据更新、物性测量、撞击风险预报等,为撞击风险评估提供输入[6],按照观测点位置,通过建立地基、天基监测系统实现对近地小行星的精确定轨、跟踪以及撞击预警。第二道防线是消除威胁,即通过偏转轨道或破坏结构的方式对具有潜在威胁的近地小行星进行在轨处置,以充分降低或完全消除危险天体撞击地球的危害。目前被讨论最多也较为成熟的当属核爆(Nuclear Explosion)和动能撞击(Kinetic Impact)两种方式。
具体来说,破坏结构从而使小行星分裂成碎片的方式只能通过核爆进行,同时还可以利用小行星表面单点或多点核爆所产生的推力令其偏转。然而利用核爆方式防御存在发射失败等风险因素,一旦发射失败甚至大于近地行星的威胁[7]。加之核爆所带来的武器化风险不可避免地会引发政治和全球安全问题,尽管根据《联合国宪章》以及诸多国际人权条约规定,保障本国人民免受近地天体撞击危害是每个国家的义务,但当涉及具体技术的应用时,外层空间核爆装置在国际社会还面临着较大的法律困境,在《部分禁止核试验条约》(Partial Test Ban Treaty)、《全面禁止核试验条约》(Comprehensive Nuclear Test Ban Treaty)、《不扩散核武器条约》(Treaty on the Non-Proliferation of Nuclear Weapons),以及《外空条约》(Outer Space Treaty)等国际条约上还存在争议。而以动能撞击为首的非核技术应用于近地天体防御并不属于《外空条约》第4条规定的核武器或其他大规模毁灭性武器,作为常规武器在外空部署和使用具有合法性[8]。动能撞击主要通过使用一颗或多颗航天器以很高的相对速度直接撞击危险天体,以改变其运行轨道,是当前发展近地小行星处置技术的首选方案,具有成熟度较高、响应速度快等优势,然而实施过程中产生的空间碎片和天体碎片也不免会对外空环境安全造成威胁。除此之外,已经提出的引力拖曳、改变太阳光压、激光剥蚀、质量驱动、离子束牵引以及拖船等方式也值得关注,但大多尚处于理论研究阶段,其具体应用仍有待进一步开发。

1.2 近地天体防御实践

1.2.1 近地天体防御缘起
1994年彗木相撞事件使得近地小行星问题初次进入了国际社会的视野。在此之前,“行星防御”(Planetary Defense)一词并不存在[9]。在1995年由外空事务处组织的联合国近地天体国际会议上,成员国提议扩大现有的观测活动以探测和追踪近地天体,这被认为是在国际层面首次大规模讨论这一现象的会议之一。联合国和平利用外层空间委员会(以下简称联合国外空委)继而在2001年设立了近地天体行动小组(行动小组-14于2015年被认为已成功完成任务并正式解散)。该小组职权范围包括审查近地天体领域现行工作的内容、结构和组织安排,查明现行工作中存在的需要加强协调和(或)其他国家或组织可做出贡献的任何空白之处;提出配合专门机构改进国际协调的步骤[10]。巧合的是,就在车里雅宾斯克事件发生的同一天,近地天体行动小组正在维也纳举行会议,并就如何保护地球免受可能的小行星撞击向联合国提出建议。这次会议的一个成果是建立了国际小行星预警网(International Asteroid Warning Network,IAWN)、空间任务规划咨询小组(Space Mission Planning Advisory Group,SMPAG)以及撞击灾难规划咨询小组三个主要机构。
IAWN和SMPAG作为全球一级协调近地天体威胁应对措施的机构,近年来在近地小行星的发现、监测和预警合作方面也发挥了不可替代的作用。IAWN的成员包括来自全球各地的小行星观测员和建模者,主要负责对近地天体进行发现、跟踪、编目、特征分析等工作以提高预警精确度,接收、确认和处理从世界各地天文台收集的所有近地天体观测结果,以及提供和维持国际公认的信息交换所功能[11]。小行星预警时间的长短对小行星防御的成败和方式的选择有决定性作用[12],而IAWN的建立为实施近地天体防御提供了适宜的缓冲时间,但其信息共享功能更侧重于监测预警方面,对于实现防御技术本身所用的空间物体信息则尚未形成较为系统的管理。SMPAG是由联合国外层空间事务厅设立的工作组,其成员包括来自不同国家和地区的专家、科学家和政府代表,旨在当IAWN发出可信的撞击警告时,协调和推动全球范围内的防御和风险管理工作,并提出有效的防御策略和政策建议供国际社会审议[13]。从这个意义上说,SMPAG协调各国和各组织的来往,促进信息共享和技术交流,而IAWN作为SMPAG不可或缺的合作伙伴,在小行星观测、跟踪和研究方面也提供了关键支撑。双方通过定期会议和报告交流工作进展,在国际舞台上共同为近地天体防御保驾护航。
1.2.2 近地天体防御发展
要有效应对近地天体的威胁和风险,首当其冲的是对近地小行星进行观测和编目以掌握其数量和具体分布情况,目前该工作主要由国际天文学联合会授权的小行星中心(Minor Planet Center,MPC)负责。作为观测网络的神经中心,MPC协调全世界的观测点,接收数据并进行初步的数据处理和风险识别,有效地收集、计算、检查和传播小行星和彗星的天体测量观测数据和轨道[14]。除此之外,喷气推进实验室的近地天体研究中心(Center for Near Earth Object Studies,CNEOS)也致力于对潜在的危险目标进行精密定轨和风险分析,并为每个近地天体提供一个数据页面,该页面包含其轨道参数、近距离接近摘要、交互式轨道浏览器和其他辅助数据。在各国国内监测预警发展进程中,美国国家航空航天局(National Aeronautics and Space Administration,NASA)的行星防御协调办公室和欧洲航天局(European Space Agency,ESA)的空间态势感知计划就专注于早期检测,建立了应对小行星的第一道防线。与此同时,ESA也正在空间态势感知倡议近地天体部分的方案范围内逐步承担起对近地天体空间系统业务的更大责任[15],由其赞助的近地天体动态网站(Near Earth Objects Dynamic Site)为提供近地小天体的轨道数据和评估撞击威胁等相关信息做出了重要贡献。
在轨处置层面,部分国外近地小天体防御组织机构如NASA行星防御协调办公室、ESA近地行星协调中心在近地天体防御中也起到了带动作用。在小行星撞击和偏转评估任务(Asteroid Impact Deflection Assessment)中,由美国主导的双小行星重定向测试任务(DART)作为全球首个在太空中执行撞击小行星并验证主动行星防御技术的任务,于2022年被宣布成功[16]。另一赫拉小行星防御任务(Hera)则由ESA主导,重点在于2026年返回名为Dimorphos的小行星并进行绕飞探测。与未来真正的近地天体防御任务相比,这次测试的规模虽然非常小,但技术难度较为接近,同时也向国际社会展示了在近地天体防御方面实现多国合作甚至国际合作的可能性,为未来近地天体防御战略规划以及近地天体防御技术的应用奠定了基础。
随着近地天体防御研究议题的不断深入,学界对此也给予了充分关注。国际宇航科学院(International Academy of Astronautics,IAA)作为世界航天领域最具影响力的非政府国际组织之一,自2009年开始每两年举办一次行星防御大会(Planetary Defense Conference),主要讨论与小行星撞击地球有关的问题,例如近地天体的探测和表征、小行星偏转技术等,其成员由世界各国航天主管部门、研究机构、高校、企业的管理人员、科技人员和航天员共同构成。2023年4月3日至7日,第八届行星防御大会在奥地利维也纳召开,针对近地天体探测与防御、空间任务规划、国际行星防御法律与政策、模拟小行星撞击演练、撞击灾害管理、近地天体科普教育等议题进行了讨论。大会还模拟了一个撞击场景,以确定国际社会在行星防御能力上的差距并提出相应的建议[17],在一定程度上也推动了近地天地防御研究工作的进程。

2 中国近地天体防御现状与困境

2.1 中国近地天体防御现状

2.1.1 政策规划不断完善

1976年吉林陨石雨事件至今,中国曾连续经历了2017年云南香格里拉撞击、2019年吉林松原撞击以及2021年河南驻马店撞击等事件,考虑到潜在撞击后果的严重程度,打造行星防御系统不再是杞人忧天,近地天体防御这一概念也逐渐开始走进国门。随着第五部航天白皮书《2021中国的航天》的发布,“论证建设中国近地小天体防御系统,提升中国监测、编目、预警和应对处置能力”明确提出,建设近地小行星撞击风险应对体系成为构建航天国际合作新格局愿景的重要内容。2023年4月24日中国航天日上,国家航天局副局长吴艳华在接受总台央视记者专访时也表示,中国将着手组建近地小行星防御系统,组织编制近地小行星防御发展规划。同时开发近地小天体防御仿真推演软件并组织开展基本流程推演,争取在“十四五”末期或者2025年、2026年实施一次对某一颗有威胁的小行星,既进行抵近观测,又实施就近撞击,针对改变它的轨道进行技术实验。倘若上述愿景得以实现,便可结合首次任务实施在国际层面提出具有可行性的主张,这无疑将使中国进入世界小行星防御技术的前沿队列。

2.1.2 技术研究有所突破

在近地天体探测和发现方面,紫金山天文台在空间目标与碎片观测研究、“嫦娥工程”等深空探测任务、近地天体监测、历书历表编制等方面做出了颇具特色的重要贡献[18]。与此同时,中国科学院国家空间科学中心小行星防御与轨道动力学团队作为国内最早从事小行星防御与利用研究的团队之一,也深度参与了近地天体防御相关规划与任务的论证设计。与此同时,国内部分重点领域的研究也取得了具有创新性的进展,例如,为了强化撞击防御效果提出了极具创新性的“以石击石”和“末级击石”等新概念,通过“借力打力”,突破地面发射人造撞击体的运载能力和发射限制,在太空中捕获百吨级质量的岩石以显著提升撞击体质量[19]。这一方法融合了行星探测和防御等领域,能实现小行星防御效果的数量级提升,为防御大尺寸潜在威胁小行星提供了核爆之外的一种新选项,与动能撞击器相比可以产生更多的科学回报,在行星科学方面也具有较高的研究价值。2021年10月第一届全国行星防御大会的顺利召开,为来自全国知名高校、科研院所、军工企业等相关领域专家围绕中国近地小行星防御的最新研究成果与发展趋势展开探讨提供了交流平台,对国内近地天体防御的研究也起到了促进作用。

2.1.3 国际合作态势向好

截至目前,中国已经加入的《联合国宪章》《外空条约》《责任公约》《登记公约》等国际条约中的相关规定与原则要求为实施近地天体防御提供了行动指南,例如《外空条约》规定,成员国如果发现了可能对地球造成巨大危险的近地小行星,应尽可能地向其他国家或国际组织通报相关情况,并防止滥用相关防御技术而导致他国损害。中国自1995年正式加入机构间空间碎片协调委员会(Inter-Agency Space Debris Coordination Committee,IADC)以来,高度重视并有序推进空间碎片减缓法律制度、基本政策与技术规范等方面的具体工作,这一工作也为处置核爆和动能撞击实施过程中产生的天体碎片和空间碎片提供了模板;除此之外,中国于2018年1月成为IAWN和SMPAG两个组织的正式成员,参与了IAWN关于2005LW3和2023DZ2两颗小行星的联合观测活动以及SMPAG首次撞击威胁模拟演习,向各国介绍了中国应对近地天体撞击威胁的国内相关部门和职责。由此可见,中国近地天体防御工作正在徐徐拉开帷幕,近地小行星防御系统建设也已经进入实操阶段。

2.2 中国近地天体防御困境

2.2.1 外空话语权缺失

尽管如上所述,目前中国在近地天体防御领域的国际合作中仍不占据优势。各国空间技术发展所决定的国家间权力分配结构直接影响着外层空间国际关系的内部组成[20],继而影响着太空治理权力的大小。欧美地区的国家,特别是美国已经形成的一系列较为完善的撞击应对处置流程,涵盖了近地天体探测、预警、建模、侦察、减缓以及国内应急响应程序等多个方面内容,为其在未来引领国际合作以及国际规则的谈判中掌握主动奠定了基础。在美国国家科学技术委员会(National Science and Technology Council,NSTC)2023年发布的最新《近地天体危害与行星防御国家防范战略和行动计划》中,将“加强近地天体防备国际合作”作为目标之一[21]。ESA的《近地天体信息计划》也明确了在面对近地天体撞击威胁时与成员国和其他国家协调沟通的程序。而实践经验的缺乏导致中国在监测预警、在轨处置等关键议题上缺少自身主张,相关议题谈判被欧美地区的国家垄断,从而未能在规则谈判中占据主动的话语权。

2.2.2 监测预警困境

目前,发射航天器从地球到达近地天体附近主要涉及的实现行星际轨道转移和天文自主导航技术已经相对较为成熟,美、日、俄等国家和欧洲地区或组织均已成功开展过深空探测项目,中国也有嫦娥二号首次成功完成飞越探测图塔蒂斯小行星,为未来几年实现国际先进水平的战略目标打下坚实基础。在近地天体监测预警层面,目前国际态势是美国主导、欧洲紧跟,俄、日独辟蹊径,正在完善近地天体监测网络[22]。而中国航天事业由于起步相对较晚,难以为相对准确预报近地小行星的撞击时间、撞击落点、危害程度提供成熟技术支持。

1928年,中国科学院紫金山天文台张钰哲先生是国内发现小行星第一人,开创了我国小天体观测研究的先河。纵使紫金山天文台在此后小天体的探测和发现方面做出了重要贡献,并获得了国际永久编号和命名权,但总体上看来,中国在近地小行星监测预警领域的能力和贡献与我国负责任、有担当的大国形象,建设科技强国、航天强国的国际地位不相称。一方面,我国天基观测项目尚处于论证阶段,而地基专用于小行星监测预警的望远镜数量少且单一、口径小、观测能力有限,缺少有效的观测网络进行完备监测。例如,盱眙的近地天体望远镜和丽江、兴隆等观测站的多台光学望远镜虽然均可以开展近地天体的搜寻及监测工作,但与国外相比能力仍显不足,同时在预警防御领域的技术能力仍然比较薄弱[23]。另一方面,国内研究行为的自发性使观测工作趋于零星分散,从而进一步暴露出系统孤立、信息分离、服务滞后等问题,加之相关法律法规和标准规范尚不完善,缺乏统一的部署规划和专门的支持渠道,意图实现系统样本的预警和预报则难度较大。

进一步而言,在监测预警层面的国内外合作联动上,我国受限于近地小行星监测设备和技术能力,无法汇聚数据并开展预警业务,迄今没有自行建立小行星数据库,目前向国际社会提供的观测数据较少,且仍较为依赖国际公开平台。而在国际协作层面,对应的组织体系、流程机制、各个环节的工作责任主体尚未明确,缺乏撞击风险应对的顶层规划与系统设计仍然是当前需要重点解决的问题。虽然IAWN和SMPAG的出现在近地天体防御的方案设计、行动标准和行动流程上发挥了重要牵头作用,但可以看到的是,目前望远镜总体布局不均衡,观测计划具有独立性,可能会导致部分天区重复观测而部分天区缺乏观测的情形出现,纵使能够进行及时的预警和撞击评估,但目前多方协调机制的缺位也将使监测预警效率大打折扣。

2.2.3 在轨处置困境

在上述中国参与的一系列国际条约中,《外空条约》仅规定了各国有义务将潜在的近地天体撞击威胁通知其他国家,但并未将公开近地天体防御技术本身所用的空间物体信息作为硬性规定。考虑到核装置和以动能撞击为首的其他装置作为典型的军民两用技术,与太空安全领域存在大量共性关键技术,该技术本身及其可转化为太空对抗技术的特性使其极具军事应用潜力[24]。抛开引发外空军事化竞争这一事实不谈,防御本身的武器化就会对空间安全构成威胁,甚至是否会沦为个别航天强国操控小行星以发动战争的手段也尚未可知。对此,透明度和建立信任措施有助于化解与军事活动有关的误解(特别是在各国缺乏明确、及时情报的局势下)[25],而部分国家出于担心泄露技术或战略方面的军事机密,往往会阻碍和阻止国际合作和治理[26],继而暴露出了国际合作中近地天体防御技术实施透明度不足这一难题。这一难题不仅将对外空平稳的安全状态构成威胁,也势必导致中国与其他各国之间的信任度降低,国际合作难以正常开展,甚至使近地天体防御沦落为开展空间军事技术研发和外空武器部署活动的挡箭牌。

鉴于现有国际机制中尚不存在专门规范、协调各国开展近地天体防御活动的组织机构或平台,中国与其他航天国家在近地天体防御领域提出的方案届时如何得到具体实行仍无定论。一方面,直接将联合国大会作为潜在候选决策机构不具有现实性。《联合国宪章》规定了联合国大会可以讨论宪章范围内或联合国任何机关的任何问题,并且做出参考性的建议[27]。可见其定位并不是立法机关,只有讨论和建议的权限。联合国大会决议无论是在明示还是默示的角度看来,均不具有针对会员国的法律拘束力,但仍然具有促进确立国际法规范的法律效力[28]。加之其成员具有普遍性,一项决议的做出需要调和各方利益,往往要经过相对较长的时间方能达成一致,难以满足实施近地天体防御的时限要求。另一方面,联合国外空委所沿用的协商一致表决方式加大了决议通过的难度,相对于多数一致表决方式更容易受到各国多样化利益和诉求的限制,且不能排除存在部分小国受制于大国的影响力而做出决定的情形。加之外空委作为处理外空事务的专门机构,专业性有余,但普遍性不足,尽管目前已经有102个成员,是联合国最大的委员会之一,但与联合国大会相比仍有上升空间。由此可见,如何避免“多数人的暴政”,防止决策机构成为多数国家操纵国际事务的工具,又能尊重各个国家的意见、维护其平等地位,促使决策有效做出,是摆在近地天体防御之前所必须解决的问题。

严格来说,外空活动往往是一个动态变化的过程,这在一定层面上也决定了近地天体防御工作具有不确定性。为了应对这一特殊性,《登记公约》中就进一步规定了登记国对其空间物体现已“不复存在”的情况负有后续通报这一义务[29]。而在近地天体防御领域,我国与其他国家在后续决策效果的评估和减灾方面所做的工作却相对较少。另外,近地天体防御技术由于涉及高精度导航、控制、探测等多个领域,需要具备在高速飞行状态下进行机动和调整的能力,技术难度较大,其研发和应用离不开政府和相关机构的支持和大量的资金投入,包括试验、设备制造以及运营等各方面的费用,这对于大部分航天技术落后的国家来说是一个根本阻碍。如何未雨绸缪,针对防御工作失败的应急响应机制形成以联合国为协调中心的联动,同时打破国际合作因经济和技术发展水平参差不齐而形成的隐形壁垒,也是当下不得不思考的问题。

综上所述,近地天体防御的特性决定了这一工作必须由国际社会共同完成,当前中国国际贡献率较低,监测预警和在轨处置两个层面的不足以及相关实施程序的模糊也使中国参与国际合作的进程步入了困境,继而也影响了打造小行星防御系统这一计划的开展,甚至会加剧和平利用外空技术和计划与太空军事化挂钩的“中国太空威胁论”。面对当下的情境,中国作为一个负责任大国,更应当站在构建人类命运共同体的高度,在外层空间领域积极争取与航天强国地位相匹配的话语权,为真正实现外空安全、推动近地天体防御国际合作的进步出谋划策。

3 中国近地天体防御国际合作路径

国际合作不仅属于国际法领域一项基本原则,还被确立为联合国四项宗旨之一,是各国在从事外空活动中所必须遵循的基本行为准则。针对近地天体撞击这一“低概率、高后果”事件,中国若旨在实现外层空间的安全和可持续性规制,需要将“人类命运共同体”理念拓展到外空领域,推动开展以我为主、多方共建、成果共享的国际合作计划。参照IAWN的联合观测活动和2021年10月SMPAG开展的首次假想撞击威胁演练流程,中国主张国际合作的蓝图也可以此为基础,从前期信息共享、中期决策以及后期监督评估机制入手展开。

3.1 近地天体防御前期信息共享机制

3.1.1 监测预警信息共享
在顶层设计上,和平利用外层空间委员会第六十五届会议文件为监测预警的信息共享机制提供了范本:如果全球天文观测台网络发现了确实可信的撞击威胁,那么可以得到的关于该威胁的重要信息将是由IAWN提供,并通过外层空间事务厅(外层空间事务厅担任IAWN和SMPAG的常设秘书处)向所有成员国转发[30]。对此,中国可以在此框架下进一步参照ESA《近地天体信息计划》相关规定,推动依托联合国建立信息中心并形成科学的层级工作程序,建立面对近地天体撞击威胁时成员国和其他国家协调沟通的程序。从不同的授权来源收集、比较和概括关于空间物体和事件的信息,推动各国积极履行相关的信息披露义务,致力于改善国际空间活动信息不完全和不对称情形。其中相关信息包括轨道预测、天体(位置)测量、撞击概率、撞击时间、大小和质量估计、撞击速度等,同时也可以根据撞击威胁的时间灵活地设定信息更新的频率以及时判明风险。
欧美等地区和国家对近地小行星监测预警高度重视,从装备建设、体系运行等硬实力和软实力出发,构建了近地小行星监测预警体系[31],这从侧面显示了技术发展水平在国际合作中的基础作用。未来以地基望远镜组网巡天长期观测为主,以天基望远镜开展针对性特性巡天为辅的天地一体化监测是小行星监测预警技术发展的大势所趋[22]。故当下中国可以利用不同轨位与站址的天基、地基望远镜进行组网协同观测,作为开展高效联合监测作业的基础[32]。需要注意的是,技术之上应当有合理的观测策略设计,否则将直接影响近地小行星的巡天发现效能,而这一设计的高效实现也需要依靠上述国际协同机制来达成。与此同时,国内也应当依托优势技术单位,设立相应的国家小行星监测预警研究中心,实现国内应对工作机制与国际合作机制协同联动。具体包括充分利用航天双边合作机制开展联测、联防以及联援等活动并交换共享数据,并试图开展具有中国特色的在轨处置演示验证任务;尝试部分采用商业化发展模式,注重近地天体防御的数据安全建设;在国际层面提出由我国主导的研究计划、谈判规则与方案等。这不仅是贯彻落实总体国家安全观不可或缺的重要实践,也是改善我国航天安全形势、掌握自主决策和主导权的合理路径。
3.1.2 在轨处置信息共享
鉴于实现“外空无军”已经难以满足现实发展的需要,一个相互信任和透明的登记制度将会减弱国家之间的疑虑,并在一定程度上防止外空军备竞赛的恶化升级[33]。对此,中国作为《登记公约》的成员国,可以通过科学和技术小组委员会会议提交草案,建议对于执行防御任务本身所用的空间物体信息,特别是与核技术相关的空间物体,应当采用强制登记制度以防止大规模杀伤性武器被发射进入外层空间,同时便于在近地天体任务失败后确定法律责任的归属。考虑到目前登记制度表述笼统导致各国提供的空间物体信息标准各异这一现状,实施近地天体防御工作还要求针对各国在发射空间物体时登记的时限设定具体的时间表以进一步收窄范围,明确信息的详略程度以及登记主体的定义。而对于未进行空间物体登记的国家,也可以按照《外空条约》第11条的要求对近地天体防御任务的性质、方法、地点及结果的情报进行自愿登记。除此之外,由于各国最开始提供的基本参数往往无法界定空间物体的实际位置与运动,前述近地天体防御关键时间点下的偏转技术信息、偏转后的天体运动轨迹信息以及其他信息等也应当一并纳入登记范围,以实现对航天活动的实时追踪。
然而,出于登记时间缺乏具体规定、部分成员关于国家安全的考虑以及数据变化的日新月异等原因,仅仅靠空间物体登记制度来推动信息共享是远远不够的。在《登记公约》下,由外空事务司负责对全方位的空间相关活动保持认识,包括国家空间活动、当前的弹道导弹方案、先进的空间技术概念、行星保护和行星防御,在一定程度上起到了监督作用[34]。故当下中国可以进一步推动外空事务司职能的细化,对实施近地天体防御的空间物体强化监督与管理,以确保部分无效登记、重复登记以及拖延登记的情况得到及时纠正。然而,当仅仅依靠外空事务司也不足以应对数量庞大的登记核查工作时,则有必要建立更完善的第三方机制,使得各国和组织甚至公众和专家都有机会对其他国家和组织的登记情况进行监督,也可以通过联系外空事务司来提出意见[35],拓宽监督的主体范围以确保与防御技术的相关空间物体顺利载入登记册。
站在全人类利益的立场上,前述设想的信息共享机制无疑为行星撞击地球打造了一层相对安全的防护罩,而站在国家的立场上,我们却很难排除部分航天大国以保护地球和全人类安全为幌子,一边鼓吹信息共享的重要性,一边以民掩军推进军备的风险。为避免信息共享沦为霸权主义和强权政治的工具,中国在引领国际合作的过程中必须坚守尊重它国信息主权这一底线,不搞双重标准,对危害外空安全的行为保持高度警惕。尽管确实有必要建立对抗天体袭击地球的防御系统,但相关技术和政治协议都应该是全球性的,并且至少要在联合国框架内达成,从而在平等的基础上实现“互联互通,共享共治”。与此同时,在双边机制内和专门的多边平台上进一步开展密切协调,确保各国在太空安全问题上的立场一致,积极推动具有法律约束力的关于防止外空军备竞赛的多边文书谈判,并指出关于不首先在外空放置武器的国际倡议或政治承诺的迫切性,从而更好地履行中国作为航天大国的国际责任与义务。

3.2 近地天体防御中期决策机制

3.2.1 完善技术决策模式
决策的做出是决定技术能否真正得到实施的关键环节,当下较为可行的解决方案是由中国主提决议草案,通过联合国大会成立一个特设工作组,并赋予其一套特色、高效的决策程序,以求在最大程度上融合专业性与普遍性的需求,推进近地天体防御技术方案在实践层面的有效落实。对此,国际海底区域的内部决策模式能够最大程度寻求共同利益,为实现外空领域各方利益妥协提供一个平衡点。1982年《联合国海洋法公约》将这一区域作为一个崭新的概念提出,并设立了国际海底管理局(International Seabed Authority,ISA),其内部机构主要包括秘书处、理事会和大会,主要负责区域内资源的勘探开发以及相关规章的制定。其中,大会关于程序问题的决定由出席并参加表决的成员过半数做出,关于实质问题的决定由出席并参加表决的成员三分之二多数做出。而在理事会内部,其在规定关于程序问题的决定应由出席并参加表决的过半数成员做出的同时,分别就不同事项的性质和重要程度规定了三分之二多数、四分之三多数以及协商一致方式[36]。这种分机构且分层的表决方式在增强海底事务管理效率的同时,还能在短时间内调和多元立场,面向实践中可能出现的各种具体情况实现了最大程度的兼容。相应地,在近地天体防御的决策程序上,也可以通过将防御技术分为核技术手段和非核技术手段两类,参考ISA的分类表决机制展开初步设计。对于上述以动能撞击为主的非核技术手段,可以根据具体情形紧迫程度、技术安全程度以及技术实施难度等因素进行综合衡量,通过加权分配或一国一票的方式,灵活选用多数决以提高决策通过的效率。
相比之下,鉴于核技术应用存在的争议较大,采取协商一致的表决方式对其施以严苛的限制则更能确保技术应用的科学性和合理性,同时在决策程序上也可以附加双保险以防止核技术的滥用。一方面,加强对核爆技术使用的审查力度。核技术这一选项只能在重大伤害的发生具有高度确定性,并且缺乏可行的非核替代方案来避免这种伤害时方可使用[37]。对此,德国宇航中心在SMPAG第18届会议上发表的意见中就提到开发用于规划紧急偏转活动的软件工具的设想,这一设想可以通过建立小行星防御偏转策略支持系统(Intelligent Decision Support System)来实现,在输入预警时间、轨道属性、物理属性以及不确定性等数据后,结合紧迫性、风险性、信息准确度三个评价指标,得出是否偏转,或是需进一步观测后才能做出决策的决定,并自动遴选最合适的偏转策略[38]。另一方面,将安理会作为最终兜底性的决定机关。根据《维也纳条约法公约》第30条规定,分析《联合国宪章》第103条和《外空条约》第4条可以得出安理会有权决定使用核爆装置实施近地天体防御这一结论[8]。然而,就目前看来,安理会仍维持着旧的权力结构,其否决权也存在效率低下问题,甚至可能无法就某些重大问题做出决定,故该安排在近地天体防御实施层面是否具有可行性仍有待观察。
3.2.2 促进国际国内联动
需要注意的是,近地天体防御的国际合作也需要以国内有序的防御体系为前提。纵观世界各国国内近地天体防御体系建设,美国主要领导机构为NSTC,其内设的行星防御间工作组主导制定美国国家级的行星防御战略,而在技术层面,NASA的行星防御办公室可以与联邦紧急事务管理局、国防部和其他美国政府机构合作以提出应急计划[39]。同样,ESA在2018年也设立了行星防御办公室,其中近地天体协调中心作为行星防御办公室的业务中心,执行观测、数据提供、减缓三项工作任务。然而,目前国内并不存在一个近地天体的中央协调机构,更缺乏关于防御分工和责任义务的划分和界定,不仅影响实现与上述国际合作决策机制的联动,更不利于中国在国际层面牵头协调和执行近地天体政策(包括在发现潜在威胁时该中心与执行机构的联系)等工作的开展。故此,国内未来还应当将目光放在上述领导部门建设方面,并分设政策协调和技术发展两个主要部门以提高科学研究和任务执行的效率。

3.3 近地天体防御后期监督评估机制

3.3.1 关注后续机制建设
对于撞击预警时间较短的防御任务,需要国际合作建立快速反应指挥控制中心,对小行星进行不间断的监控[12]。这就要求信息决策程序不仅仅应当侧重于技术的选用,也应当实时追踪在轨处置后续,以便于展开及时调整。对此,最好的方法是在上述提案中继续建立一个防御效果评估小组,在决策做出后持续观察跟进后续防御的效果及其影响,包括近期评估、中期评估和远期评估等内容。不仅能够为之后面对类似物理属性的近地天体防御工作积累经验、制定改进方案,还能及时灵活变化技术措施以弥补失误情形,同时也在一定程度上提高了任务实施的透明度。
由于通古斯事件和车里雅宾斯克事件发生在地广人稀地区,未造成大规模人员伤亡,但小行星的无差别撞击却不得不使我们培养前瞻思维。SMPAG职责中虽然包含针对近地天体撞击威胁制定防御、民防行动和灾害减缓计划,但其本身只是一个咨询小组,并没有决策权。当近地天体防御采取行动失败时,SMPAG难以在紧急情况下针对不同的威胁和任务情况建立具有约束力的减缓机制。这在一定程度上也启示中国可以在提升灾害救援先进适用装备供给能力的同时,在联合国框架下促成近地天体防御监督评估机制与抗灾、减灾程序的合作,使IAWN和联合国灾害管理和应急反应天基信息平台(UN - SPIDER)向应急机构等相关方提供小行星撞击风险的信息,将空间领域和灾害管理领域、风险管理领域建立联系[40]。虽然近地天体撞击事件发生的频率比人们较为熟悉的地质和气象灾害要低,但深化公众科普宣传并将其作为一种自然灾害纳入灾害分类中却十分有必要。届时,不仅联合国减少灾害风险办公室(UNDRR)将会参与其中,国际原子能机构(IAEA)以及联合国难民事务高级专员也会加入来处理难民和撤离人员问题[41],从而为防御工作实施提供兜底性保障,更好实现科学和技术小组委员会在第五十届会议中所提及的“规划包括偏转和(或)干扰行动及民防活动在内的减缓行动”这一目标[42]
3.3.2 实现国家合作共赢
应当看到,美国在近地天体方面所做的政策制定和项目实施工作远远超过世界其他国家,其中一个重要因素是国会的支持[43]。以NASA2024财年预算案为例,其中一个亮点是确认开展近地天体勘测器任务并计划在2028年发射升空,该项目在2024财年将获得2.1亿美元支持,并计划在未来几年内逐步增加预算[44]。由此可见,政策和财政支持对防御技术的研究和实验具有关键作用,而科技实力和经济水平又进一步决定了近地天体防御国际合作的广度和深度。在实施层面,技术、资金等实力差距将影响航天权力的建构关系,从而导致合作机制复杂化。例如,技术实力较强的国家可能以小行星防御技术转化为空间武器技术为由拒绝一些对手国家的参与,从而形成技术壁垒[45]。对此,中国须明确“人类命运共同体”视角下的国际合作是“合作共赢”的国际合作,且具体表现为特别顾及发展中国家的需要[46],尽可能地对航天技术落后的国家施以经济和技术层面的援助,贯穿预研、研发和应用部署的全过程,以确保不同国家和地区的航天器能够相互协作,共同应对潜在的威胁。这不仅是实现科技强国整体战略布局的重要一环,也将推动建立符合更多国家共同利益的太空行为规范,进一步完善太空法国际体系。

4 结语

面对小行星撞击这类事关人类文明生存发展的天外威胁,在相同的生存利益诉求下,人类不应再以不同文明来划分优劣,取而代之的应是寻求最大共识和最大交集将近地天体防御的理论与设想。中国虽然在近地小行星防御领域的研究起步较晚,但是其为构建近地天体防御领域的“人类命运共同体”发挥着积极的推动作用。对此,中国首先应当在完善监测预警领域装备建设、体系运行的同时,对核爆装置施以严格的强制登记,推动外空事务司职能的细化以增强对实施近地天体防御的空间物体的监督,努力跳出固有叙事框架、思维陷阱以及逻辑陷阱;其次,借助提案推动建立专门的决策机构并参照国际海底公域治理经验创新表决机制,形成一套权威高效的决策体系,同时实现国内协调机构和国际的联动;最后,补充主张建立一个防御效果评估小组对决策后续情况进行监督评估,以便于及时采取必要的减灾应急手段,帮助发展中国家补齐短板以实现“合作共赢”。综上所述,中国应当积极参与到信息共享、决策及监督评估机制的建设当中,努力达成从事外空活动各国内部之间的利益平衡,对外空军事化倾向和霸权主义时刻保持清醒头脑,在引领外空全球治理的同时为全人类的和平与安全贡献中国智慧与中国力量,不断增强中国在近地天体防御技术领域的话语权和影响力。

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