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太空里的競爭與挑戰

2 月 12 日,俄羅斯防空反導部隊試射新型反導導彈,該部隊主要負責保護莫斯科免受來自敵方天空和太空的打擊

「冷戰時期,在寧靜的地球軌道,重達十幾噸的空間站失去控制,一旦墜入人口聚居地,不僅將帶來人員傷亡,更可能引起戰略誤判,挑起核大戰。危急關頭,兩名宇航員挺身而出,進入太空成功控制了空間站,順利化解了一場醞釀中的人類浩劫。」這個驚險情節是2018年1月上映的俄羅斯電影《太空救援》中描述的場面。

儘管這是根據真實事件改編的電影情節,然而,從某種意義上說,這也是當下人類探索太空進程中激烈競爭的一個縮影。

競爭從未中斷

在人類尚未盡攬太空浩瀚之時,就對太空的重要性有了廣泛的共識。美國參議員羅伯特·史密斯曾說,「誰控制了太空,誰就將控制地球的命運。」

自1957年第一顆人造地球衛星成功發射以來,人類在探索太空的過程中雖然有國際空間站這樣著名的國家合作範例,但國家間的太空競爭從未中斷。

對太空軌道資源的爭奪就是一例。據公開資料顯示,在現有通信技術基礎下,同頻段的兩顆衛星在經度上的間隔必須大於2度才能被地面站區分開,因此在整個對地靜止軌道上的同頻段衛星通常不會超過150個。因此,想要發射衛星的國家必須提前幾年向國際電聯申報,以防止衛星相互干擾甚至碰撞。

近年來,越來越多的國家和企業都致力於實現通信和導航等功能的全球全時覆蓋,低成本衛星發射技術也逐漸成型。如近來頻繁曝光的美國太空探索技術公司(SpaceX)已經開始的「星鏈」計劃,就預計發射1.2萬顆微型衛星。這將大規模消耗軌道資源,使本來就已白熱化的軌道爭奪更加激烈。

另外,與軌道位置相匹配,衛星還需要佔用一定的電磁頻譜寬度來滿足衛星的正常通信。不同頻率的電磁波在大氣中傳播的損耗程度不同,因此處於較低損耗頻段的衛星就能實現更高效率的傳播。

目前,各類通信衛星所使用的電磁波頻段主要集中在0.3~30GHz區間,其中0.3~10GHz頻段間損耗最少,被稱為「無線電窗口」。對於頻率資源,國際電聯採取「先申報就可優先使用」的原則進行國際分配。因此,一些難以躋身航天大國的國家,如湯加王國,就利用這一規則,早期申報了大量的頻率軌道資源並獲得了優先使用權,此後以經營優先使用權來獲取經濟利益。隨著通信衛星數量的增加,衛星頻率資源日益緊張。

冷戰結束至今,國際太空競逐呈現出新的特點。

第一,從簡單比拼發射航天器數量轉向航天產業整體發展水平的競爭。

第二,太空活動主體從國家主導向企業參與發展,商業太空探索獲得蓬勃發展,SpaceX、Oneweb、三星等公司參與到太空活動當中。

第三,太空領域的軍事能力建設有增無減。如美國開展了「施里弗」系列太空戰模擬演習,俄羅斯於2011年成立「空天防禦兵」等。雖然外空武器化是人類輕易不敢逾越的紅線,但伴隨智能化軍事革命的深入,軍備競賽斷而不絕,很難徹底排除外空武器化的可能。

挑戰日趨嚴峻

隨著人類探索太空腳步的加快,未來太空競爭的廣度和深度可能會進一步升級,由此引發的安全問題也可能增多,這將考驗人類的智慧與勇氣。

首先,太空權力對比愈發失衡。

以美國為首的航天強國,一方面大力發展航天技術。目前,在太空探索的深度和廣度、太空資源佔用的比例、太空相關技術的儲備等方面,美國都遙遙領先於其他國家。如在地球軌道運行的1000多顆衛星中,美國衛星就有549顆(截至2015年);在參與過火星探測任務的探測器中,近一半屬於美國,且完成登陸的火星車全部屬於美國。

另一方面,美國又以國家安全為由限制航天技術的出口,拒絕更廣泛的太空合作。這種行為在一定程度上是冷戰思維的當代表現,無異於將太空視為「私人領地」。這顯然不利於人類共同探索太空。

其次,太空軍事化禁而不絕。從上世紀60年代開始,聯合國就陸續出台了《外太空條約》《外太空的利益宣言》《向外太空發射物體的登記公約》《聯合國太空碎片減緩指南》《太空和人類發展維也納宣言》等一系列國際準則,在一定程度上規範了人類探索太空的行為,但這些準則多數都不具有強制性的法律效力。國際社會強烈呼喚更加全面、更加具有約束力的外空行為法律儘快出台。

2014年2月,在日內瓦舉行的聯合國裁軍會議上,中國與俄羅斯再次向會議提交了新的《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,但美國拒絕就此展開討論,指出「太空中不存在武器競賽」,因此「沒有問題需要通過武器控制協定來解決」。但美國的這種表態與事實並不相符。目前,美國擁有全球最強大的太空軍事力量,其在軌運行的衛星中,至少有四分之一可用于軍事任務。

最後,太空治理「窗口期」正逐漸變窄。「發射窗口」是航天領域的專有名詞,意指進行太空發射活動最適宜的一段時間,通常十分短暫,稍縱即逝。隨著航天技術走向成熟,人類把握髮射窗口的能力越來越強了,但太空治理的「窗口期」卻越來越狹窄。

當前,以太空資源為重要依託的通信技術已成為人們生產、生活中必不可少的一部分,而伴隨著人類探索太空的腳步加快,太空資源的消耗速度也在大幅提高,而相應的太空治理卻沒有跟上。

以太空垃圾為例,今天,大推力火箭已可以將上百顆衛星一次性送入地球軌道,微小衛星技術的進步,更促使動輒上「千」顆級的全球星座網路計劃層出不窮,已然十分擁擠的近地軌道空間一旦發生飛行器碰撞,產生的碎片可能引發可怕的「雪崩效應」——每一次撞擊並不能讓碎片互相湮滅,而是產生更多碎片垃圾,而每一個新的碎片又是一次新碰撞的危險源,這給太空治理增加了極大的困難。

有科學家預測,即便排除太空戰的可能,以當前太空垃圾的增長速度,到2300年,任何東西都無法進入太空軌道了。(石海明系國防科技大學副教授,劉一鳴系國防科技大學軍事技術哲學博士)

來源:2018年3月21日出版的《環球》雜誌 第6期

總監製:劉明 執行總監製:卞卓丹

監 制:陳昕曄責任編輯:明昊


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