作者:周萱
当我们想到太空时,总会想到电影《2001太空漫游》(2001: A Space Odyssey)中,流淌着《蓝色多瑙河》旋律的静谧、无垠、开阔的画面。但在现实中,太空已越发拥挤,尤其是近地轨道上,早已上演起各国政府及私企的“圈地运动”。一颗颗卫星接连升空,抢占有限的轨道和频谱,也使近地太空的交通前所未有的繁忙,显著增加了事故风险。中方日前指责马斯克旗下SpaceX公司的“星链”(Starlink)卫星与中国太空站两度险撞的新闻,就将如今的太空交通难题带到大众视野。
根据中国本月早前向联合国“和平利用外层空间委员会”提出的投诉,第一次事件发生在今年7月,本于高度555公里的既定轨道稳定运行的“星链-1095号”卫星,突然从5月中旬起变轨至382公里(卫星运行轨道一般会避开360至430公里高度,这是国际及各国太空站所处的圈层),并在7月1日靠近中国太空站,使后者主动采取躲避措施以防相撞。
第二次事件发生于2021年10月21日,“星链-2305号”卫星在升轨过程中靠近中国太空站(“星链”卫星一般只发射至350公里高度,然后逐渐爬升至通常为550公里的既定轨道,升轨过程与太空站运行圈层有交叉处),因其机动策略不明,难以评估轨道错误,中国太空站再次采取了躲避操作。
这已不是SpaceX第一次引发类似风险,早在2019年9月,“星链-44号”卫星就险些与欧洲太空局观测气候的“风神”(Aeolus)卫星相撞。当时由于SpaceX邮件接收系统发生故障,未收到美国军方提醒撞击概率从五万分之一提升至千分之一的警告(一般概率大于万分之一就会进行躲避操作),因而未听从欧洲太空局的警告进行避险操作,最后是欧洲方面紧急将“风神”卫星提升轨道,避免了可能的意外事故。
无交通守则的“狂野西部”
太空中各色航空器擦肩而过是司空见惯,不过在以上两次事件中,SpaceX都未主动规避撞击风险,也未在靠近他国航天器时主动通报,因而都引发了对方不满。英国南安普敦大学的太空碎片专家刘易斯(Hugh Lewis)指出,“如果卫星进行了防撞操作,或者SpaceX有数据表明对中国太空站的风险可以忽略不计,那么中国政府投诉中的大部分不满肯定都会消失。(缺少)沟通是很大的问题。”
此外,“星链”卫星突然降轨也引发了一定质疑,国际宇航联空间运输委员会副主席杨宇光指出,卫星降低轨道并非正常情况,正在工作的航天器变轨后及时告知相关方,是国际公认的国家应当履行的义务。但从中方通告来看,SpaceX并未履行义务。
由此可见,目前的太空仍如“狂野西部”,各国航天器间缺乏顺畅的通话渠道、制定风险评估和通报的标准,以及接近时如何行动的准则。但在近地轨道越发繁忙的当下,制定一套国际通用的太空交通规则已是当务之急。
在近几年技术进步和太空热潮的带动下,卫星发射速度出现飞跃,原本自1957年苏联发射首个卫星以后的半个世纪,全球每年发射的近地卫星不过10至60个,但如今已飞涨到每年逾千个。
单以“星链”为例,自2018年首次发射以来,已有近1900颗卫星盘踞在近地太空,佔到太空所有活跃卫星近四分之一,也远远超出第二号竞争对手英国公司OneWeb近400颗卫星的成绩。“星链”也因此成为头号麻烦制造者,共涉及约1600起航天器接近事件,为所有同类事件的一半。而随着SpaceX向其2027年发射4.2万颗卫星的目标推进,它也将继续成为太空惊魂的头号主角。
但在卫星数量狂飆猛涨的当下,各国太空活动仍只遵循1967年订立的《外层空间条约》(又称《太空宪法》),不过该条约空泛模糊,也越发无法适应过去几年飞速增长的卫星发射状况。例如中方在指责“星链”卫星危险靠近时,援引的《外层空间条约》第六条“各缔结国应对本国政府或非政府组织进行的太空活动负责”,但实际上如何负责就缺乏技术细节。
如今中国如此大张旗鼓地问责SpaceX与美国,无疑也是希望唤起全球关注,制定一套普适的太空交通规则,规范各航天器行为,以更好地保障轨道安全。
当然,中国的用意可能不止于此。
“先到先得”无序竞争的隐患
在此次太空险撞事件背后,折射出的不仅是缺乏交通规则的危险,也凸显了另一个同样严重的问题,也即“星链”卫星不成比例地佔据轨道,以及太空资源的分配问题。
虽说《外层空间条约》订明太空应该由所有国家自由开发与使用,但显然只有少数科技实力及财力强劲的国家才有能力发射航天器。而近地轨道的容量是有限的。据报道,在200-2000公里的近地轨道上,能容纳的卫星数量大约在6万颗左右(可能随技术的发展而卫星间隔缩小),同时近地卫星所需要频谱资源也是有限的,较常使用的优质ka、ku频段已越发拥挤,不少国家或公司开始转而抢占更高频率的Q/V频段。
由于国际电信联盟(ITU)规定,卫星频率及轨道使用权采用“先到先得”的方式获取,且为了防止囤积频段,规定获批频段者必须在一定时间内发射卫星,这便方便了同时坐拥火箭和卫星低成本发射技术的SpaceX以遥遥领先的速度佔领了大量频谱和轨道。这又激发了其他国家或公司纷纷上马卫星项目,动辄推出成千上万颗的巨型星座计划,试图打破SpaceX逐渐成型的垄断局面。
很显然,这种无序竞争风险颇高,这可能会促使各国政府或私企未经更严格质检就匆忙发射卫星“圈地”,从而显著增加太空事故及太空垃圾的风险。例如“星链”卫星早期一度高达5%的失效率,就留下了不少巨型垃圾,要等至五年后离子引擎耗尽才坠毁,而如期间不幸与其他太空垃圾相撞而破碎,就会留下大量太空隐患。而根据美国太空学家凯斯勒(Donald Kessler)的警告,当近地轨道运转的物体密度达到一定程度,太空垃圾或会形成碰撞连锁反应,甚至使整个轨道被垃圾覆盖而无法使用。2013年科幻大片《引力边缘》(Gravity)就描绘了美国太空站被垃圾云撕裂的景象。因此各国卫星发射显然需要经过更严格的审批与协调,从而确保全人类的福祉。
同时,更重要的是,这种“先到先得”的丛林法则并不公平。这不同于技术革命,后发国家可以通过技术转移而迅速赶上,而在卫星竞赛中,一旦先发国家以技术优势垄断了近地轨道和频谱之后,留给后发国家的卫星空间就非常有限,所谓太空公有的原则也只能停留在表面。再加之一旦先发国家通过密密麻麻的近地卫星引领起新一轮互联网革命(包括自动驾驶和物联网等等),其他国家也就在下一次科技革命中落了下风,太空资源权因此也与发展权挂钩。
此外,卫星技术基本上是军民两用,既可为广大偏远区域提供网络便利,也可窃取机密信息,带来国安风险,因此SpaceX的急速扩张毫不意外地引发中俄欧的警惕。欧洲太空局局长Josef Aschbacher就已多次敦促欧领导人停止为马斯克主导新太空经济的野心提供便利,并警告马斯克正在“制定规则”,“欧洲在内的世界其他地区反应不够快”。
因此,如今打响的并不只是一场太空交通安全规则制定之战,更是太空资源分配之战,以及引领下一次科技革命的争夺之战。两个航空器擦肩而过的背后,是无形的刀光剑影闪烁。