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空間碎片與空間環境 | 中國近地天體防御國際合作路徑探析

來源:空間科學與試驗學報


空間碎片與空間環境 | 中國近地天體防御國際合作路徑探析

楊逸雪,蔣圣力

華東政法大學

本文引用格式



楊逸雪,蔣圣力. 中國近地天體防御國際合作路徑探析[J]. 空間科學與試驗學報,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

近兩百年來,地球在毫無預警的情況下經歷了多次近地小行星撞擊事件。現代最著名的兩大撞擊,一次是1908年發生在俄羅斯西伯利亞的通古斯事件,超過2150平方千米內的8000萬棵樹焚毀倒下,爆炸威力相當于2000萬噸TNT炸藥;另一次撞擊則發生在2013年2月15日,一顆接近房屋大小(直徑約為18 m、質量約為7000 t)的小行星以每秒約17.7 km以上的速度進入俄羅斯車里雅賓斯克上空的大氣層,并在離地面約22.5 km的地方爆炸,釋放的能量估計約為440 tTNT炸藥(相當于約30枚廣島原子彈),造成地面上約1600人受傷。由此可見,小行星撞擊地球作為毀滅人類文明的七大威脅之一,儼然已經成為全人類將長期面臨的重大挑戰。開展近地天體防御工作并非某一個國家特定的國際法義務,而是國際社會在航天技術高速發展下所必須面對的共同議題。中國作為新興的、負責任的空間大國,應當承擔起引領各國在國際法框架下有序開展外空活動這一責任,為保護地球和人類安全貢獻中國智慧、中國方案和中國力量。對此,本文以介紹近地天體及其防御技術為切入點,分析近地天體防御在研究和實施層面的國際合作趨勢,旨在從中國近地天體防御的現狀入手,重點針對國際合作領域面臨的一系列困境進行分析,從而為在國際合作層面建立近地天體防御的信息共享、決策以及監督評估機制提出相應的框架設想和合理建議,并試圖在這一背景下建立屬于中國的太空話語權框架。

1 近地天體防御概念與實踐

1.1 近地天體防御概念
1.1.1 近地天體
近地天體(Near Earth Objects)是軌道近日點在1.3 AU以內的太陽系小天體,包含小行星和彗星兩類[1]。根據近日點距離、遠日點距離和軌道半長軸,近地天體可分為地內型(Atiras)、阿登型(Atens)、阿波羅型(Apollos)、阿莫爾型(Amors)四類[2]。目前,近地彗星數量為122個,而近地小行星多達33715個,在近地天體中占絕大多數[3]。其中,與地球軌道的最近距離在0.05 AU以內且絕對星等小于22等(相當于直徑大于140 m)的近地小行星被定義為潛在威脅小行星,這類小行星是對地球威脅性較高的一類近地天體[4]。截至2023年11月18日,已發現的近地天體中直徑在1 km以上有850顆,潛在威脅小行星則有2388顆[5]
1.1.2 近地天體防御
考慮到近地小行星亮度暗弱、分布廣泛、難以發現,運動軌道易受大行星牽引而改變的特征[6],目前行星防御的開展在技術層面主要被劃為兩部分:第一道防線是發現威脅,也就是對具有潛在威脅近地小行星的撞擊時間、撞擊落點、危害程度等進行提前監測預警,從而發現并識別風險。這是開展近地天體防御、防范化解小行星撞擊風險的前提條件,無論對于實施在軌處置任務還是開展災難疏散都具有關鍵作用。具體包括搜索發現、跟蹤定軌及數據更新、物性測量、撞擊風險預報等,為撞擊風險評估提供輸入[6],按照觀測點位置,通過建立地基、天基監測系統實現對近地小行星的精確定軌、跟蹤以及撞擊預警。第二道防線是消除威脅,即通過偏轉軌道或破壞結構的方式對具有潛在威脅的近地小行星進行在軌處置,以充分降低或完全消除危險天體撞擊地球的危害。目前被討論最多也較為成熟的當屬核爆(Nuclear Explosion)和動能撞擊(Kinetic Impact)兩種方式。
具體來說,破壞結構從而使小行星分裂成碎片的方式只能通過核爆進行,同時還可以利用小行星表面單點或多點核爆所產生的推力令其偏轉。然而利用核爆方式防御存在發射失敗等風險因素,一旦發射失敗甚至大于近地行星的威脅[7]。加之核爆所帶來的武器化風險不可避免地會引發政治和全球安全問題,盡管根據《聯合國憲章》以及諸多國際人權條約規定,保障本國人民免受近地天體撞擊危害是每個國家的義務,但當涉及具體技術的應用時,外層空間核爆裝置在國際社會還面臨著較大的法律困境,在《部分禁止核試驗條約》(Partial Test Ban Treaty)、《全面禁止核試驗條約》(Comprehensive Nuclear Test Ban Treaty)、《不擴散核武器條約》(Treaty on the Non-Proliferation of Nuclear Weapons),以及《外空條約》(Outer Space Treaty)等國際條約上還存在爭議。而以動能撞擊為首的非核技術應用于近地天體防御并不屬于《外空條約》第4條規定的核武器或其他大規模毀滅性武器,作為常規武器在外空部署和使用具有合法性[8]。動能撞擊主要通過使用一顆或多顆航天器以很高的相對速度直接撞擊危險天體,以改變其運行軌道,是當前發展近地小行星處置技術的首選方案,具有成熟度較高、響應速度快等優勢,然而實施過程中產生的空間碎片和天體碎片也不免會對外空環境安全造成威脅。除此之外,已經提出的引力拖曳、改變太陽光壓、激光剝蝕、質量驅動、離子束牽引以及拖船等方式也值得關注,但大多尚處于理論研究階段,其具體應用仍有待進一步開發。

1.2 近地天體防御實踐

1.2.1 近地天體防御緣起
1994年彗木相撞事件使得近地小行星問題初次進入了國際社會的視野。在此之前,“行星防御”(Planetary Defense)一詞并不存在[9]。在1995年由外空事務處組織的聯合國近地天體國際會議上,成員國提議擴大現有的觀測活動以探測和追蹤近地天體,這被認為是在國際層面首次大規模討論這一現象的會議之一。聯合國和平利用外層空間委員會(以下簡稱聯合國外空委)繼而在2001年設立了近地天體行動小組(行動小組-14于2015年被認為已成功完成任務并正式解散)。該小組職權范圍包括審查近地天體領域現行工作的內容、結構和組織安排,查明現行工作中存在的需要加強協調和(或)其他國家或組織可做出貢獻的任何空白之處;提出配合專門機構改進國際協調的步驟[10]。巧合的是,就在車里雅賓斯克事件發生的同一天,近地天體行動小組正在維也納舉行會議,并就如何保護地球免受可能的小行星撞擊向聯合國提出建議。這次會議的一個成果是建立了國際小行星預警網(International Asteroid Warning Network,IAWN)、空間任務規劃咨詢小組(Space Mission Planning Advisory Group,SMPAG)以及撞擊災難規劃咨詢小組三個主要機構。
IAWN和SMPAG作為全球一級協調近地天體威脅應對措施的機構,近年來在近地小行星的發現、監測和預警合作方面也發揮了不可替代的作用。IAWN的成員包括來自全球各地的小行星觀測員和建模者,主要負責對近地天體進行發現、跟蹤、編目、特征分析等工作以提高預警精確度,接收、確認和處理從世界各地天文臺收集的所有近地天體觀測結果,以及提供和維持國際公認的信息交換所功能[11]。小行星預警時間的長短對小行星防御的成敗和方式的選擇有決定性作用[12],而IAWN的建立為實施近地天體防御提供了適宜的緩沖時間,但其信息共享功能更側重于監測預警方面,對于實現防御技術本身所用的空間物體信息則尚未形成較為系統的管理。SMPAG是由聯合國外層空間事務廳設立的工作組,其成員包括來自不同國家和地區的專家、科學家和政府代表,旨在當IAWN發出可信的撞擊警告時,協調和推動全球范圍內的防御和風險管理工作,并提出有效的防御策略和政策建議供國際社會審議[13]。從這個意義上說,SMPAG協調各國和各組織的來往,促進信息共享和技術交流,而IAWN作為SMPAG不可或缺的合作伙伴,在小行星觀測、跟蹤和研究方面也提供了關鍵支撐。雙方通過定期會議和報告交流工作進展,在國際舞臺上共同為近地天體防御保駕護航。
1.2.2 近地天體防御發展
要有效應對近地天體的威脅和風險,首當其沖的是對近地小行星進行觀測和編目以掌握其數量和具體分布情況,目前該工作主要由國際天文學聯合會授權的小行星中心(Minor Planet Center,MPC)負責。作為觀測網絡的神經中心,MPC協調全世界的觀測點,接收數據并進行初步的數據處理和風險識別,有效地收集、計算、檢查和傳播小行星和彗星的天體測量觀測數據和軌道[14]。除此之外,噴氣推進實驗室的近地天體研究中心(Center for Near Earth Object Studies,CNEOS)也致力于對潛在的危險目標進行精密定軌和風險分析,并為每個近地天體提供一個數據頁面,該頁面包含其軌道參數、近距離接近摘要、交互式軌道瀏覽器和其他輔助數據。在各國國內監測預警發展進程中,美國國家航空航天局(National Aeronautics and Space Administration,NASA)的行星防御協調辦公室和歐洲航天局(European Space Agency,ESA)的空間態勢感知計劃就專注于早期檢測,建立了應對小行星的第一道防線。與此同時,ESA也正在空間態勢感知倡議近地天體部分的方案范圍內逐步承擔起對近地天體空間系統業務的更大責任[15],由其贊助的近地天體動態網站(Near Earth Objects Dynamic Site)為提供近地小天體的軌道數據和評估撞擊威脅等相關信息做出了重要貢獻。
在軌處置層面,部分國外近地小天體防御組織機構如NASA行星防御協調辦公室、ESA近地行星協調中心在近地天體防御中也起到了帶動作用。在小行星撞擊和偏轉評估任務(Asteroid Impact Deflection Assessment)中,由美國主導的雙小行星重定向測試任務(DART)作為全球首個在太空中執行撞擊小行星并驗證主動行星防御技術的任務,于2022年被宣布成功[16]。另一赫拉小行星防御任務(Hera)則由ESA主導,重點在于2026年返回名為Dimorphos的小行星并進行繞飛探測。與未來真正的近地天體防御任務相比,這次測試的規模雖然非常小,但技術難度較為接近,同時也向國際社會展示了在近地天體防御方面實現多國合作甚至國際合作的可能性,為未來近地天體防御戰略規劃以及近地天體防御技術的應用奠定了基礎。
隨著近地天體防御研究議題的不斷深入,學界對此也給予了充分關注。國際宇航科學院(International Academy of Astronautics,IAA)作為世界航天領域最具影響力的非政府國際組織之一,自2009年開始每兩年舉辦一次行星防御大會(Planetary Defense Conference),主要討論與小行星撞擊地球有關的問題,例如近地天體的探測和表征、小行星偏轉技術等,其成員由世界各國航天主管部門、研究機構、高校、企業的管理人員、科技人員和航天員共同構成。2023年4月3日至7日,第八屆行星防御大會在奧地利維也納召開,針對近地天體探測與防御、空間任務規劃、國際行星防御法律與政策、模擬小行星撞擊演練、撞擊災害管理、近地天體科普教育等議題進行了討論。大會還模擬了一個撞擊場景,以確定國際社會在行星防御能力上的差距并提出相應的建議[17],在一定程度上也推動了近地天地防御研究工作的進程。

2 中國近地天體防御現狀與困境

2.1 中國近地天體防御現狀

2.1.1 政策規劃不斷完善

1976年吉林隕石雨事件至今,中國曾連續經歷了2017年云南香格里拉撞擊、2019年吉林松原撞擊以及2021年河南駐馬店撞擊等事件,考慮到潛在撞擊后果的嚴重程度,打造行星防御系統不再是杞人憂天,近地天體防御這一概念也逐漸開始走進國門。隨著第五部航天白皮書《2021中國的航天》的發布,“論證建設中國近地小天體防御系統,提升中國監測、編目、預警和應對處置能力”明確提出,建設近地小行星撞擊風險應對體系成為構建航天國際合作新格局愿景的重要內容。2023年4月24日中國航天日上,國家航天局副局長吳艷華在接受總臺央視記者專訪時也表示,中國將著手組建近地小行星防御系統,組織編制近地小行星防御發展規劃。同時開發近地小天體防御仿真推演軟件并組織開展基本流程推演,爭取在“十四五”末期或者2025年、2026年實施一次對某一顆有威脅的小行星,既進行抵近觀測,又實施就近撞擊,針對改變它的軌道進行技術實驗。倘若上述愿景得以實現,便可結合首次任務實施在國際層面提出具有可行性的主張,這無疑將使中國進入世界小行星防御技術的前沿隊列。

2.1.2 技術研究有所突破

在近地天體探測和發現方面,紫金山天文臺在空間目標與碎片觀測研究、“嫦娥工程”等深空探測任務、近地天體監測、歷書歷表編制等方面做出了頗具特色的重要貢獻[18]。與此同時,中國科學院國家空間科學中心小行星防御與軌道動力學團隊作為國內最早從事小行星防御與利用研究的團隊之一,也深度參與了近地天體防御相關規劃與任務的論證設計。與此同時,國內部分重點領域的研究也取得了具有創新性的進展,例如,為了強化撞擊防御效果提出了極具創新性的“以石擊石”和“末級擊石”等新概念,通過“借力打力”,突破地面發射人造撞擊體的運載能力和發射限制,在太空中捕獲百噸級質量的巖石以顯著提升撞擊體質量[19]。這一方法融合了行星探測和防御等領域,能實現小行星防御效果的數量級提升,為防御大尺寸潛在威脅小行星提供了核爆之外的一種新選項,與動能撞擊器相比可以產生更多的科學回報,在行星科學方面也具有較高的研究價值。2021年10月第一屆全國行星防御大會的順利召開,為來自全國知名高校、科研院所、軍工企業等相關領域專家圍繞中國近地小行星防御的最新研究成果與發展趨勢展開探討提供了交流平臺,對國內近地天體防御的研究也起到了促進作用。

2.1.3 國際合作態勢向好

截至目前,中國已經加入的《聯合國憲章》《外空條約》《責任公約》《登記公約》等國際條約中的相關規定與原則要求為實施近地天體防御提供了行動指南,例如《外空條約》規定,成員國如果發現了可能對地球造成巨大危險的近地小行星,應盡可能地向其他國家或國際組織通報相關情況,并防止濫用相關防御技術而導致他國損害。中國自1995年正式加入機構間空間碎片協調委員會(Inter-Agency Space Debris Coordination Committee,IADC)以來,高度重視并有序推進空間碎片減緩法律制度、基本政策與技術規范等方面的具體工作,這一工作也為處置核爆和動能撞擊實施過程中產生的天體碎片和空間碎片提供了模板;除此之外,中國于2018年1月成為IAWN和SMPAG兩個組織的正式成員,參與了IAWN關于2005LW3和2023DZ2兩顆小行星的聯合觀測活動以及SMPAG首次撞擊威脅模擬演習,向各國介紹了中國應對近地天體撞擊威脅的國內相關部門和職責。由此可見,中國近地天體防御工作正在徐徐拉開帷幕,近地小行星防御系統建設也已經進入實操階段。

2.2 中國近地天體防御困境

2.2.1 外空話語權缺失

盡管如上所述,目前中國在近地天體防御領域的國際合作中仍不占據優勢。各國空間技術發展所決定的國家間權力分配結構直接影響著外層空間國際關系的內部組成[20],繼而影響著太空治理權力的大小。歐美地區的國家,特別是美國已經形成的一系列較為完善的撞擊應對處置流程,涵蓋了近地天體探測、預警、建模、偵察、減緩以及國內應急響應程序等多個方面內容,為其在未來引領國際合作以及國際規則的談判中掌握主動奠定了基礎。在美國國家科學技術委員會(National Science and Technology Council,NSTC)2023年發布的最新《近地天體危害與行星防御國家防范戰略和行動計劃》中,將“加強近地天體防備國際合作”作為目標之一[21]。ESA的《近地天體信息計劃》也明確了在面對近地天體撞擊威脅時與成員國和其他國家協調溝通的程序。而實踐經驗的缺乏導致中國在監測預警、在軌處置等關鍵議題上缺少自身主張,相關議題談判被歐美地區的國家壟斷,從而未能在規則談判中占據主動的話語權。

2.2.2 監測預警困境

目前,發射航天器從地球到達近地天體附近主要涉及的實現行星際軌道轉移和天文自主導航技術已經相對較為成熟,美、日、俄等國家和歐洲地區或組織均已成功開展過深空探測項目,中國也有嫦娥二號首次成功完成飛越探測圖塔蒂斯小行星,為未來幾年實現國際先進水平的戰略目標打下堅實基礎。在近地天體監測預警層面,目前國際態勢是美國主導、歐洲緊跟,俄、日獨辟蹊徑,正在完善近地天體監測網絡[22]。而中國航天事業由于起步相對較晚,難以為相對準確預報近地小行星的撞擊時間、撞擊落點、危害程度提供成熟技術支持。

1928年,中國科學院紫金山天文臺張鈺哲先生是國內發現小行星第一人,開創了我國小天體觀測研究的先河。縱使紫金山天文臺在此后小天體的探測和發現方面做出了重要貢獻,并獲得了國際永久編號和命名權,但總體上看來,中國在近地小行星監測預警領域的能力和貢獻與我國負責任、有擔當的大國形象,建設科技強國、航天強國的國際地位不相稱。一方面,我國天基觀測項目尚處于論證階段,而地基專用于小行星監測預警的望遠鏡數量少且單一、口徑小、觀測能力有限,缺少有效的觀測網絡進行完備監測。例如,盱眙的近地天體望遠鏡和麗江、興隆等觀測站的多臺光學望遠鏡雖然均可以開展近地天體的搜尋及監測工作,但與國外相比能力仍顯不足,同時在預警防御領域的技術能力仍然比較薄弱[23]。另一方面,國內研究行為的自發性使觀測工作趨于零星分散,從而進一步暴露出系統孤立、信息分離、服務滯后等問題,加之相關法律法規和標準規范尚不完善,缺乏統一的部署規劃和專門的支持渠道,意圖實現系統樣本的預警和預報則難度較大。

進一步而言,在監測預警層面的國內外合作聯動上,我國受限于近地小行星監測設備和技術能力,無法匯聚數據并開展預警業務,迄今沒有自行建立小行星數據庫,目前向國際社會提供的觀測數據較少,且仍較為依賴國際公開平臺。而在國際協作層面,對應的組織體系、流程機制、各個環節的工作責任主體尚未明確,缺乏撞擊風險應對的頂層規劃與系統設計仍然是當前需要重點解決的問題。雖然IAWN和SMPAG的出現在近地天體防御的方案設計、行動標準和行動流程上發揮了重要牽頭作用,但可以看到的是,目前望遠鏡總體布局不均衡,觀測計劃具有獨立性,可能會導致部分天區重復觀測而部分天區缺乏觀測的情形出現,縱使能夠進行及時的預警和撞擊評估,但目前多方協調機制的缺位也將使監測預警效率大打折扣。

2.2.3 在軌處置困境

在上述中國參與的一系列國際條約中,《外空條約》僅規定了各國有義務將潛在的近地天體撞擊威脅通知其他國家,但并未將公開近地天體防御技術本身所用的空間物體信息作為硬性規定。考慮到核裝置和以動能撞擊為首的其他裝置作為典型的軍民兩用技術,與太空安全領域存在大量共性關鍵技術,該技術本身及其可轉化為太空對抗技術的特性使其極具軍事應用潛力[24]。拋開引發外空軍事化競爭這一事實不談,防御本身的武器化就會對空間安全構成威脅,甚至是否會淪為個別航天強國操控小行星以發動戰爭的手段也尚未可知。對此,透明度和建立信任措施有助于化解與軍事活動有關的誤解(特別是在各國缺乏明確、及時情報的局勢下)[25],而部分國家出于擔心泄露技術或戰略方面的軍事機密,往往會阻礙和阻止國際合作和治理[26],繼而暴露出了國際合作中近地天體防御技術實施透明度不足這一難題。這一難題不僅將對外空平穩的安全狀態構成威脅,也勢必導致中國與其他各國之間的信任度降低,國際合作難以正常開展,甚至使近地天體防御淪落為開展空間軍事技術研發和外空武器部署活動的擋箭牌。

鑒于現有國際機制中尚不存在專門規范、協調各國開展近地天體防御活動的組織機構或平臺,中國與其他航天國家在近地天體防御領域提出的方案屆時如何得到具體實行仍無定論。一方面,直接將聯合國大會作為潛在候選決策機構不具有現實性。《聯合國憲章》規定了聯合國大會可以討論憲章范圍內或聯合國任何機關的任何問題,并且做出參考性的建議[27]。可見其定位并不是立法機關,只有討論和建議的權限。聯合國大會決議無論是在明示還是默示的角度看來,均不具有針對會員國的法律拘束力,但仍然具有促進確立國際法規范的法律效力[28]。加之其成員具有普遍性,一項決議的做出需要調和各方利益,往往要經過相對較長的時間方能達成一致,難以滿足實施近地天體防御的時限要求。另一方面,聯合國外空委所沿用的協商一致表決方式加大了決議通過的難度,相對于多數一致表決方式更容易受到各國多樣化利益和訴求的限制,且不能排除存在部分小國受制于大國的影響力而做出決定的情形。加之外空委作為處理外空事務的專門機構,專業性有余,但普遍性不足,盡管目前已經有102個成員,是聯合國最大的委員會之一,但與聯合國大會相比仍有上升空間。由此可見,如何避免“多數人的暴政”,防止決策機構成為多數國家操縱國際事務的工具,又能尊重各個國家的意見、維護其平等地位,促使決策有效做出,是擺在近地天體防御之前所必須解決的問題。

嚴格來說,外空活動往往是一個動態變化的過程,這在一定層面上也決定了近地天體防御工作具有不確定性。為了應對這一特殊性,《登記公約》中就進一步規定了登記國對其空間物體現已“不復存在”的情況負有后續通報這一義務[29]。而在近地天體防御領域,我國與其他國家在后續決策效果的評估和減災方面所做的工作卻相對較少。另外,近地天體防御技術由于涉及高精度導航、控制、探測等多個領域,需要具備在高速飛行狀態下進行機動和調整的能力,技術難度較大,其研發和應用離不開政府和相關機構的支持和大量的資金投入,包括試驗、設備制造以及運營等各方面的費用,這對于大部分航天技術落后的國家來說是一個根本阻礙。如何未雨綢繆,針對防御工作失敗的應急響應機制形成以聯合國為協調中心的聯動,同時打破國際合作因經濟和技術發展水平參差不齊而形成的隱形壁壘,也是當下不得不思考的問題。

綜上所述,近地天體防御的特性決定了這一工作必須由國際社會共同完成,當前中國國際貢獻率較低,監測預警和在軌處置兩個層面的不足以及相關實施程序的模糊也使中國參與國際合作的進程步入了困境,繼而也影響了打造小行星防御系統這一計劃的開展,甚至會加劇和平利用外空技術和計劃與太空軍事化掛鉤的“中國太空威脅論”。面對當下的情境,中國作為一個負責任大國,更應當站在構建人類命運共同體的高度,在外層空間領域積極爭取與航天強國地位相匹配的話語權,為真正實現外空安全、推動近地天體防御國際合作的進步出謀劃策。

3 中國近地天體防御國際合作路徑

國際合作不僅屬于國際法領域一項基本原則,還被確立為聯合國四項宗旨之一,是各國在從事外空活動中所必須遵循的基本行為準則。針對近地天體撞擊這一“低概率、高后果”事件,中國若旨在實現外層空間的安全和可持續性規制,需要將“人類命運共同體”理念拓展到外空領域,推動開展以我為主、多方共建、成果共享的國際合作計劃。參照IAWN的聯合觀測活動和2021年10月SMPAG開展的首次假想撞擊威脅演練流程,中國主張國際合作的藍圖也可以此為基礎,從前期信息共享、中期決策以及后期監督評估機制入手展開。

3.1 近地天體防御前期信息共享機制

3.1.1 監測預警信息共享
在頂層設計上,和平利用外層空間委員會第六十五屆會議文件為監測預警的信息共享機制提供了范本:如果全球天文觀測臺網絡發現了確實可信的撞擊威脅,那么可以得到的關于該威脅的重要信息將是由IAWN提供,并通過外層空間事務廳(外層空間事務廳擔任IAWN和SMPAG的常設秘書處)向所有成員國轉發[30]。對此,中國可以在此框架下進一步參照ESA《近地天體信息計劃》相關規定,推動依托聯合國建立信息中心并形成科學的層級工作程序,建立面對近地天體撞擊威脅時成員國和其他國家協調溝通的程序。從不同的授權來源收集、比較和概括關于空間物體和事件的信息,推動各國積極履行相關的信息披露義務,致力于改善國際空間活動信息不完全和不對稱情形。其中相關信息包括軌道預測、天體(位置)測量、撞擊概率、撞擊時間、大小和質量估計、撞擊速度等,同時也可以根據撞擊威脅的時間靈活地設定信息更新的頻率以及時判明風險。
歐美等地區和國家對近地小行星監測預警高度重視,從裝備建設、體系運行等硬實力和軟實力出發,構建了近地小行星監測預警體系[31],這從側面顯示了技術發展水平在國際合作中的基礎作用。未來以地基望遠鏡組網巡天長期觀測為主,以天基望遠鏡開展針對性特性巡天為輔的天地一體化監測是小行星監測預警技術發展的大勢所趨[22]。故當下中國可以利用不同軌位與站址的天基、地基望遠鏡進行組網協同觀測,作為開展高效聯合監測作業的基礎[32]。需要注意的是,技術之上應當有合理的觀測策略設計,否則將直接影響近地小行星的巡天發現效能,而這一設計的高效實現也需要依靠上述國際協同機制來達成。與此同時,國內也應當依托優勢技術單位,設立相應的國家小行星監測預警研究中心,實現國內應對工作機制與國際合作機制協同聯動。具體包括充分利用航天雙邊合作機制開展聯測、聯防以及聯援等活動并交換共享數據,并試圖開展具有中國特色的在軌處置演示驗證任務;嘗試部分采用商業化發展模式,注重近地天體防御的數據安全建設;在國際層面提出由我國主導的研究計劃、談判規則與方案等。這不僅是貫徹落實總體國家安全觀不可或缺的重要實踐,也是改善我國航天安全形勢、掌握自主決策和主導權的合理路徑。
3.1.2 在軌處置信息共享
鑒于實現“外空無軍”已經難以滿足現實發展的需要,一個相互信任和透明的登記制度將會減弱國家之間的疑慮,并在一定程度上防止外空軍備競賽的惡化升級[33]。對此,中國作為《登記公約》的成員國,可以通過科學和技術小組委員會會議提交草案,建議對于執行防御任務本身所用的空間物體信息,特別是與核技術相關的空間物體,應當采用強制登記制度以防止大規模殺傷性武器被發射進入外層空間,同時便于在近地天體任務失敗后確定法律責任的歸屬。考慮到目前登記制度表述籠統導致各國提供的空間物體信息標準各異這一現狀,實施近地天體防御工作還要求針對各國在發射空間物體時登記的時限設定具體的時間表以進一步收窄范圍,明確信息的詳略程度以及登記主體的定義。而對于未進行空間物體登記的國家,也可以按照《外空條約》第11條的要求對近地天體防御任務的性質、方法、地點及結果的情報進行自愿登記。除此之外,由于各國最開始提供的基本參數往往無法界定空間物體的實際位置與運動,前述近地天體防御關鍵時間點下的偏轉技術信息、偏轉后的天體運動軌跡信息以及其他信息等也應當一并納入登記范圍,以實現對航天活動的實時追蹤。
然而,出于登記時間缺乏具體規定、部分成員關于國家安全的考慮以及數據變化的日新月異等原因,僅僅靠空間物體登記制度來推動信息共享是遠遠不夠的。在《登記公約》下,由外空事務司負責對全方位的空間相關活動保持認識,包括國家空間活動、當前的彈道導彈方案、先進的空間技術概念、行星保護和行星防御,在一定程度上起到了監督作用[34]。故當下中國可以進一步推動外空事務司職能的細化,對實施近地天體防御的空間物體強化監督與管理,以確保部分無效登記、重復登記以及拖延登記的情況得到及時糾正。然而,當僅僅依靠外空事務司也不足以應對數量龐大的登記核查工作時,則有必要建立更完善的第三方機制,使得各國和組織甚至公眾和專家都有機會對其他國家和組織的登記情況進行監督,也可以通過聯系外空事務司來提出意見[35],拓寬監督的主體范圍以確保與防御技術的相關空間物體順利載入登記冊。
站在全人類利益的立場上,前述設想的信息共享機制無疑為行星撞擊地球打造了一層相對安全的防護罩,而站在國家的立場上,我們卻很難排除部分航天大國以保護地球和全人類安全為幌子,一邊鼓吹信息共享的重要性,一邊以民掩軍推進軍備的風險。為避免信息共享淪為霸權主義和強權政治的工具,中國在引領國際合作的過程中必須堅守尊重它國信息主權這一底線,不搞雙重標準,對危害外空安全的行為保持高度警惕。盡管確實有必要建立對抗天體襲擊地球的防御系統,但相關技術和政治協議都應該是全球性的,并且至少要在聯合國框架內達成,從而在平等的基礎上實現“互聯互通,共享共治”。與此同時,在雙邊機制內和專門的多邊平臺上進一步開展密切協調,確保各國在太空安全問題上的立場一致,積極推動具有法律約束力的關于防止外空軍備競賽的多邊文書談判,并指出關于不首先在外空放置武器的國際倡議或政治承諾的迫切性,從而更好地履行中國作為航天大國的國際責任與義務。

3.2 近地天體防御中期決策機制

3.2.1 完善技術決策模式
決策的做出是決定技術能否真正得到實施的關鍵環節,當下較為可行的解決方案是由中國主提決議草案,通過聯合國大會成立一個特設工作組,并賦予其一套特色、高效的決策程序,以求在最大程度上融合專業性與普遍性的需求,推進近地天體防御技術方案在實踐層面的有效落實。對此,國際海底區域的內部決策模式能夠最大程度尋求共同利益,為實現外空領域各方利益妥協提供一個平衡點。1982年《聯合國海洋法公約》將這一區域作為一個嶄新的概念提出,并設立了國際海底管理局(International Seabed Authority,ISA),其內部機構主要包括秘書處、理事會和大會,主要負責區域內資源的勘探開發以及相關規章的制定。其中,大會關于程序問題的決定由出席并參加表決的成員過半數做出,關于實質問題的決定由出席并參加表決的成員三分之二多數做出。而在理事會內部,其在規定關于程序問題的決定應由出席并參加表決的過半數成員做出的同時,分別就不同事項的性質和重要程度規定了三分之二多數、四分之三多數以及協商一致方式[36]。這種分機構且分層的表決方式在增強海底事務管理效率的同時,還能在短時間內調和多元立場,面向實踐中可能出現的各種具體情況實現了最大程度的兼容。相應地,在近地天體防御的決策程序上,也可以通過將防御技術分為核技術手段和非核技術手段兩類,參考ISA的分類表決機制展開初步設計。對于上述以動能撞擊為主的非核技術手段,可以根據具體情形緊迫程度、技術安全程度以及技術實施難度等因素進行綜合衡量,通過加權分配或一國一票的方式,靈活選用多數決以提高決策通過的效率。
相比之下,鑒于核技術應用存在的爭議較大,采取協商一致的表決方式對其施以嚴苛的限制則更能確保技術應用的科學性和合理性,同時在決策程序上也可以附加雙保險以防止核技術的濫用。一方面,加強對核爆技術使用的審查力度。核技術這一選項只能在重大傷害的發生具有高度確定性,并且缺乏可行的非核替代方案來避免這種傷害時方可使用[37]。對此,德國宇航中心在SMPAG第18屆會議上發表的意見中就提到開發用于規劃緊急偏轉活動的軟件工具的設想,這一設想可以通過建立小行星防御偏轉策略支持系統(Intelligent Decision Support System)來實現,在輸入預警時間、軌道屬性、物理屬性以及不確定性等數據后,結合緊迫性、風險性、信息準確度三個評價指標,得出是否偏轉,或是需進一步觀測后才能做出決策的決定,并自動遴選最合適的偏轉策略[38]。另一方面,將安理會作為最終兜底性的決定機關。根據《維也納條約法公約》第30條規定,分析《聯合國憲章》第103條和《外空條約》第4條可以得出安理會有權決定使用核爆裝置實施近地天體防御這一結論[8]。然而,就目前看來,安理會仍維持著舊的權力結構,其否決權也存在效率低下問題,甚至可能無法就某些重大問題做出決定,故該安排在近地天體防御實施層面是否具有可行性仍有待觀察。
3.2.2 促進國際國內聯動
需要注意的是,近地天體防御的國際合作也需要以國內有序的防御體系為前提。縱觀世界各國國內近地天體防御體系建設,美國主要領導機構為NSTC,其內設的行星防御間工作組主導制定美國國家級的行星防御戰略,而在技術層面,NASA的行星防御辦公室可以與聯邦緊急事務管理局、國防部和其他美國政府機構合作以提出應急計劃[39]。同樣,ESA在2018年也設立了行星防御辦公室,其中近地天體協調中心作為行星防御辦公室的業務中心,執行觀測、數據提供、減緩三項工作任務。然而,目前國內并不存在一個近地天體的中央協調機構,更缺乏關于防御分工和責任義務的劃分和界定,不僅影響實現與上述國際合作決策機制的聯動,更不利于中國在國際層面牽頭協調和執行近地天體政策(包括在發現潛在威脅時該中心與執行機構的聯系)等工作的開展。故此,國內未來還應當將目光放在上述領導部門建設方面,并分設政策協調和技術發展兩個主要部門以提高科學研究和任務執行的效率。

3.3 近地天體防御后期監督評估機制

3.3.1 關注后續機制建設
對于撞擊預警時間較短的防御任務,需要國際合作建立快速反應指揮控制中心,對小行星進行不間斷的監控[12]。這就要求信息決策程序不僅僅應當側重于技術的選用,也應當實時追蹤在軌處置后續,以便于展開及時調整。對此,最好的方法是在上述提案中繼續建立一個防御效果評估小組,在決策做出后持續觀察跟進后續防御的效果及其影響,包括近期評估、中期評估和遠期評估等內容。不僅能夠為之后面對類似物理屬性的近地天體防御工作積累經驗、制定改進方案,還能及時靈活變化技術措施以彌補失誤情形,同時也在一定程度上提高了任務實施的透明度。
由于通古斯事件和車里雅賓斯克事件發生在地廣人稀地區,未造成大規模人員傷亡,但小行星的無差別撞擊卻不得不使我們培養前瞻思維。SMPAG職責中雖然包含針對近地天體撞擊威脅制定防御、民防行動和災害減緩計劃,但其本身只是一個咨詢小組,并沒有決策權。當近地天體防御采取行動失敗時,SMPAG難以在緊急情況下針對不同的威脅和任務情況建立具有約束力的減緩機制。這在一定程度上也啟示中國可以在提升災害救援先進適用裝備供給能力的同時,在聯合國框架下促成近地天體防御監督評估機制與抗災、減災程序的合作,使IAWN和聯合國災害管理和應急反應天基信息平臺(UN - SPIDER)向應急機構等相關方提供小行星撞擊風險的信息,將空間領域和災害管理領域、風險管理領域建立聯系[40]。雖然近地天體撞擊事件發生的頻率比人們較為熟悉的地質和氣象災害要低,但深化公眾科普宣傳并將其作為一種自然災害納入災害分類中卻十分有必要。屆時,不僅聯合國減少災害風險辦公室(UNDRR)將會參與其中,國際原子能機構(IAEA)以及聯合國難民事務高級專員也會加入來處理難民和撤離人員問題[41],從而為防御工作實施提供兜底性保障,更好實現科學和技術小組委員會在第五十屆會議中所提及的“規劃包括偏轉和(或)干擾行動及民防活動在內的減緩行動”這一目標[42]
3.3.2 實現國家合作共贏
應當看到,美國在近地天體方面所做的政策制定和項目實施工作遠遠超過世界其他國家,其中一個重要因素是國會的支持[43]。以NASA2024財年預算案為例,其中一個亮點是確認開展近地天體勘測器任務并計劃在2028年發射升空,該項目在2024財年將獲得2.1億美元支持,并計劃在未來幾年內逐步增加預算[44]。由此可見,政策和財政支持對防御技術的研究和實驗具有關鍵作用,而科技實力和經濟水平又進一步決定了近地天體防御國際合作的廣度和深度。在實施層面,技術、資金等實力差距將影響航天權力的建構關系,從而導致合作機制復雜化。例如,技術實力較強的國家可能以小行星防御技術轉化為空間武器技術為由拒絕一些對手國家的參與,從而形成技術壁壘[45]。對此,中國須明確“人類命運共同體”視角下的國際合作是“合作共贏”的國際合作,且具體表現為特別顧及發展中國家的需要[46],盡可能地對航天技術落后的國家施以經濟和技術層面的援助,貫穿預研、研發和應用部署的全過程,以確保不同國家和地區的航天器能夠相互協作,共同應對潛在的威脅。這不僅是實現科技強國整體戰略布局的重要一環,也將推動建立符合更多國家共同利益的太空行為規范,進一步完善太空法國際體系。

4 結語

面對小行星撞擊這類事關人類文明生存發展的天外威脅,在相同的生存利益訴求下,人類不應再以不同文明來劃分優劣,取而代之的應是尋求最大共識和最大交集將近地天體防御的理論與設想。中國雖然在近地小行星防御領域的研究起步較晚,但是其為構建近地天體防御領域的“人類命運共同體”發揮著積極的推動作用。對此,中國首先應當在完善監測預警領域裝備建設、體系運行的同時,對核爆裝置施以嚴格的強制登記,推動外空事務司職能的細化以增強對實施近地天體防御的空間物體的監督,努力跳出固有敘事框架、思維陷阱以及邏輯陷阱;其次,借助提案推動建立專門的決策機構并參照國際海底公域治理經驗創新表決機制,形成一套權威高效的決策體系,同時實現國內協調機構和國際的聯動;最后,補充主張建立一個防御效果評估小組對決策后續情況進行監督評估,以便于及時采取必要的減災應急手段,幫助發展中國家補齊短板以實現“合作共贏”。綜上所述,中國應當積極參與到信息共享、決策及監督評估機制的建設當中,努力達成從事外空活動各國內部之間的利益平衡,對外空軍事化傾向和霸權主義時刻保持清醒頭腦,在引領外空全球治理的同時為全人類的和平與安全貢獻中國智慧與中國力量,不斷增強中國在近地天體防御技術領域的話語權和影響力。

期刊欄目設置



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