中國高調譴責SpaceX衛星的深意

撰文:周萱
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當我們想到太空時,總會想到電影《2001太空漫遊》(2001: A Space Odyssey)中,流淌着《藍色多瑙河》旋律的靜謐、無垠、開闊的畫面。但在現實中,太空已越發擁擠,尤其是近地軌道上,早已上演起各國政府及私企的「圈地運動」。一顆顆衛星接連升空,搶佔有限的軌道和頻譜,也使近地太空的交通前所未有的繁忙,顯著增加了事故風險。中方日前指責馬斯克(Elon Musk)旗下SpaceX公司的「星鏈」(Starlink)衛星與中國太空站兩度險撞的新聞,就將如今的太空交通難題帶到大眾視野。

根據中國本月早前向聯合國「和平利用外層空間委員會」提出的投訴,第一次事件發生在今年7月,本於高度555公里的既定軌道穩定運行的「星鏈-1095號」衛星,突然從5月中旬起變軌至382公里(衛星運行軌道一般會避開360至430公里高度,這是國際及各國太空站所處的圈層),並在7月1日靠近中國太空站,使後者主動採取躲避措施以防相撞。

第二次事件發生於2021年10月21日,「星鏈-2305號」衛星在升軌過程中靠近中國太空站(「星鏈」衛星一般只發射至350公里高度,然後逐漸爬升至通常為550公里的既定軌道,升軌過程與太空站運行圈層有交叉處),因其機動策略不明,難以評估軌道錯誤,中國太空站再次採取了躲避操作。

這已不是SpaceX第一次引發類似風險,早在2019年9月,「星鏈-44號」衛星就險些與歐洲太空局觀測氣候的「風神」(Aeolus)衛星相撞。當時由於SpaceX郵件接收系統發生故障,未有收到美國軍方提醒撞擊概率從五萬分之一提升至千分之一的警告(一般概率大於萬分之一就會進行躲避操作),因而未聽從歐洲太空局的警告進行避險操作,最後是歐洲方面緊急將「風神」衛星提升軌道,避免了可能的意外事故。

無交通守則的「狂野西部」

太空中各色航空器擦肩而過是司空見慣,不過在以上兩次事件中,SpaceX都未有主動規避撞擊風險,也未在靠近他國航天器時主動通報,因而都引發了對方不滿。英國南安普敦大學的太空碎片專家劉易斯(Hugh Lewis)指出,「如果衛星進行了防撞操作,或者SpaceX有數據表明對中國太空站的風險可以忽略不計,那麼中國政府投訴中的大部分不滿肯定都會消失。(缺少)溝通是很大的問題。」

此外,「星鏈」衛星突然降軌也引發了一定質疑,國際宇航聯空間運輸委員會副主席楊宇光指出,衛星降低軌道並非正常情況,正在工作的航天器變軌後及時告知相關方,是國際公認的國家應當履行的義務。但從中方通告來看,SpaceX並未履行義務。

SpaceX兩次靠近中國太空站時,中國太空人都在站内作業,圖爲中國太空人6月首次進入太空站。(央視新聞)

由此可見,目前的太空仍如「狂野西部」,各國航天器間缺乏順暢的通話渠道、制定風險評估和通報的標準,以及接近時如何行動的準則。但在近地軌道越發繁忙的當下,制定一套國際通用的太空交通規則已是當務之急。

在近幾年技術進步和太空熱潮的帶動下,衛星發射速度出現飛躍,原本自1957年蘇聯發射首個衛星以後的半個世紀,全球每年發射的近地衛星不過10至60個,但如今已飛漲到每年逾千個。

單以「星鏈」為例,自2018年首次發射以來,已有近1,900顆衛星盤踞在近地太空,佔到太空所有活躍衛星近四分之一,也遠遠超出第二號競爭對手英國公司OneWeb近400顆衛星的成績。「星鏈」也因此成為頭號麻煩製造者,共涉及約1,600起航天器接近事件,為所有同類事件的一半。而隨着SpaceX向其2027年發射4.2萬顆衛星的目標推進,它也將繼續成為太空驚魂的頭號主角。

但在衛星數量狂飆猛漲的當下,各國太空活動仍只遵循1967年訂立的《外層空間條約》(又稱《太空憲法》),不過該條約空泛模糊,也越發無法適應過去幾年飛速增長的衛星發射狀況。例如中方在指責「星鏈」衛星危險靠近時,援引的《外層空間條約》第六條「各締結國應對本國政府或非政府組織進行的太空活動負責」,但實際上如何負責就缺乏技術細節。

如今中國如此大張旗鼓地問責SpaceX與美國,無疑也是希望喚起全球關注,制定一套普適的太空交通規則,規範各航天器行為,以更好地保障軌道安全。

當然,中國的用意可能不止於此。

「先到先得」無序競爭的隱患

在此次太空險撞事件背後,折射出的不僅是缺乏交通規則的危險,也凸顯了另一個同樣嚴重的問題,也即「星鏈」衛星不成比例地佔據軌道,以及太空資源的分配問題。

雖說《外層空間條約》訂明太空應該由所有國家自由開發與使用,但顯然只有少數科技實力及財力強勁的國家才有能力發射航天器。而近地軌道的容量是有限的。據報道,在200-2000公里的近地軌道上,能容納的衛星數量大約在6萬顆左右(可能隨技術的發展而衛星間隔縮小),同時近地衛星所需要頻譜資源也是有限的,較常使用的優質ka、ku頻段已越發擁擠,不少國家或公司開始轉而搶佔更高頻率的Q/V頻段。

倫敦大學學院預測的「星鏈」衛星包圍近地軌道的預想圖。(倫敦大學學院)

由於國際電信聯盟(ITU)規定,衛星頻率及軌道使用權採用「先到先得」的方式獲取,且為了防止囤積頻段,規定獲批頻段者必須在一定時間內發射衛星,這便方便了同時坐擁火箭和衛星低成本發射技術的SpaceX以遙遙領先的速度佔領了大量頻譜和軌道。這又激發了其他國家或公司紛紛上馬衛星項目,動輒推出成千上萬顆的巨型星座計劃,試圖打破SpaceX逐漸成型的壟斷局面。

很顯然,這種無序競爭風險頗高,這可能會促使各國政府或私企未經更嚴格質檢就匆忙發射衛星「圈地」,從而顯著增加太空事故及太空垃圾的風險。例如「星鏈」衛星早期一度高達5%的失效率,就留下了不少巨型垃圾,要等至五年後離子引擎耗盡才墜毀,而如期間不幸與其他太空垃圾相撞而破碎,就會留下大量太空隱患。而根據美國太空學家凱斯勒(Donald Kessler)的警告,當近地軌道運轉的物體密度達到一定程度,太空垃圾或會形成碰撞連鎖反應,甚至使整個軌道被垃圾覆蓋而無法使用。2013年科幻大片《引力邊緣》(Gravity)就描繪了美國太空站被垃圾雲撕裂的景象。因此各國衛星發射顯然需要經過更嚴格的審批與協調,從而確保全人類的福祉。

同時,更重要的是,這種「先到先得」的叢林法則並不公平。這不同於技術革命,後發國家可以通過技術轉移而迅速趕上,而在衛星競賽中,一旦先發國家以技術優勢壟斷了近地軌道和頻譜之後,留給後發國家的衛星空間就非常有限,所謂太空公有的原則也只能停留在表面。再加之一旦先發國家通過密密麻麻的近地衛星引領起新一輪互聯網革命(包括自動駕駛和物聯網等等),其他國家也就在下一次科技革命中落了下風,太空資源權因此也與發展權掛鉤。

此外,衛星技術基本上是軍民兩用,既可為廣大偏遠區域提供網絡便利,也可竊取機密信息,帶來國安風險,因此SpaceX的急速擴張毫不意外地引發中俄歐的警惕。歐洲太空局局長Josef Aschbacher就已多次敦促歐領導人停止為馬斯克主導新太空經濟的野心提供便利,並警告馬斯克正在「制定規則」,「歐洲在內的世界其他地區反應不夠快」。

因此,如今打響的並不只是一場太空交通安全規則制定之戰,更是太空資源分配之戰,以及引領下一次科技革命的爭奪之戰。兩個航空器擦肩而過的背後,是無形的刀光劍影閃爍。

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