空间碎片减缓“5 年规则”的来龙去脉

段锋

（国防大学军事管理学院，北京 100091）

1 引言

2022年9月30日，独立于白宫的美国联邦通信委员会（FCC）不顾国会劝阻，在美国国家航空航天局（NASA）重新审查《美国政府轨道碎片减缓标准做法》之际，率先发布空间碎片减缓“5年规则”，要求工作在或穿越2000 km以下低地球轨道（LEO）区域的航天器，在任务结束后须尽快离轨再入大气层，且最晚不超过5 年［1］。该规则建立在美国航天界主流意见基础上，反映了新航天给空间碎片环境带来的严峻挑战，与原“25年规则”相比，其严格程度大幅提升。5 年规则既是一项单纯的空间碎片减缓指标，也是衡量空间碎片减缓规则体系严格程度的最具代表性的标志。25 年规则转变为5 年规则，预示着空间碎片减缓规则体系整体上趋于严格。

2 曾经成功的25年规则

1995 年8 月，NASA 发布《限制轨道碎片指南及评估程序》，要求“限制任务完成后的轨道寿命为25 年，或机动至处置轨道”，最早提出了适用于LEO区域的25年规则，用于规范NASA航天器的空间碎片减缓行为。这条规则随后被美国国防部、FCC 等政府部门采纳，用于规范各自职权范围内航天器的碎片减缓行为。2001年，第一版《美国政府轨道碎片减缓标准做法》（USGODMSP，以下简称ODMSP）也采纳了这一规则，用于指导所有联邦航天器的空间碎片减缓行为。2019年11月修订的ODMSP仍然保留了该规则。

25 年规则在美国之外也具有广泛影响力，不少国际组织和国家采纳了该规则。2002 年，机构间空间碎片协调委员会（IADC）发布的第一版《空间碎片减缓指南》采纳了该规则。IADC还指出，他们考察了限制任务后轨道寿命对碰撞概率、碎片数量增长的影响，发现25 年是一个合理的、合适的时限［2］。在IADC 之后，国际标准化组织也在其ISO 24113《航天系统：空间碎片减缓要求》中采纳了该规则。我国也在国标GB/T 34513-2017/ISO 24113：2011《空间碎片减缓要求》中规定：“运行在LEO保护区的航天器或运载火箭轨道级（长期或周期性出现在LEO保护区），应限制其任务结束后仍然出现在LEO保护区的累积时间最大值不超过25 年。”［3］法国的步子迈得最大，在世界上第一个将该规则写进了本国法律（2008年《空间活动法》）［4］，使该规则的约束力大幅增强。2011年，法国退役了两颗小型高椭圆轨道SPIRALE卫星，两颗卫星都在任务完成后降低了近地点高度；法国国家空间研究中心降低了DEMETER 卫星轨道，都是为了满足25 年规则要求［5］。

不过，联合国和平利用外层空间委员会的空间碎片减缓指南没有写入25年规则（事实上这份文件没有任何定量要求）。一般来说，与航空航海领域相比，太空领域达成国际规则的难度要大很多，但从25年规则被接受的广度以及持续了二十多年的事实来看，美国战略与国际研究中心的一份报告认为其是“迄今为止太空领域最为成功的规则之一”［6］的判断是比较中肯的。

3 新航天带来的挑战

1995 年提出25 年规则时，太空领域仍然处于自1957年以来的发射次数少，卫星质量大、造价高、数量少的模式。但进入21世纪后，以小卫星（包括小、微、纳、皮、飞卫星）、大星座为标志的新航天（也有说第二个航天时代）逐渐兴起，尤其是2013年以来入轨卫星数量开始显著上升。对于寿命只有几年甚至几个月的小卫星，25年将是其工作寿命的数倍、数十倍。由此造成空间碎片数量和近距离会合次数急剧增加，“凯斯勒综合症”可能性大幅上升。多数观点认为，25年规则已明显不能适应形势要求。美国航空航天公司（AEROSPACE）的分析表明，若继续执行当前的25年规则，那么到2100年，在LEO将形成超过10万个棒球大小的物体，到2200年则是50万个，而且这些数量的物体还仅仅是由21世纪20年代发射的卫星星座产生的。当前的任务后处置要求已不足以防止地球轨道的“公地悲剧”［7］。所以，一直以来缩短25年时限的呼声都很高。欧盟太空特使、欧洲对外行动署太空任务小组负责人卡里纳·克拉埃博士就说：“25 年时限必须更新”“我认为LEO的离轨应尽可能地快，或者是在一个非常负责任的时限内”［8］。不过，2019年版ODMSP仍然保留了25年规则，这令许多航天界人士感到愕然。在这次ODMSP修订过程中，连“太空战争贩子”——美国国防部都支持缩短25年时限，但牵头修订工作的NASA却是最激烈的反对者之一。主要原因是NASA首席轨道碎片科学家J.-C.刘博士认为，他们的模拟研究表明，比25年更短的时限并不能实现轨道碎片总量增长的显著下降，反而会增加运营商费用［1］。另外也有一份研究支持刘博士的观点，该研究认为，任务后寿命为25 年、10 年或0 年，对200年后空间物体数量影响不大；但任务后处置50%成功率与80%以上成功率，对200年后空间物体数量的影响则存在极大差别［9］。不过，反对刘博士的人认为NASA的模型忽略了800 km以下产生的碎片，虽然这些碎片在数十年内将再入大气层，但这些碎片依然显著增加了致命的、不可跟踪的碰撞风险和避碰负担［10］。

25年规则的遵守率很成问题。对于约600 km以上的空间物体，无法依靠大气阻力自然满足25年内离轨的要求，往往必须消耗推进剂或是加装各种主被动离轨装置才能满足要求，给运营商带来成本上的压力，使得25年规则的遵守情况一直不太好。在新航天时代，其后果会更加严重。对于一个由数千乃至数万颗卫星构成的星座，即便刚好满足90%的处置成功率，其10%的处置失败数量也将是灾难性的。据欧空局空间碎片办公室的数据，当前，载荷的任务后处置遵守率约为60%，若排除自然遵守的（即轨道高度较低而在25 年内自然大气衰减的），任务后处置遵守率降至仅20%；火箭箭体的遵守率要好很多，约为80%［11］。所以，除了缩短年限，也有科学家认为，最简单、最有效的阻止空间碎片增长的途径是提高25年规则的遵守率［12］。

4 FCC率先提出5年规则

虽然美国制定的25年规则等标准规范有着广泛的世界影响力，但实际上美国政府在空间碎片管理上并不太协调。目前，美国政府在空间碎片减缓领域大致存在两条管理线。第一条由政府行政分支主导，标志性文件即白宫层面的ODMSP，用以约束国防部、NASA等部门的航天器；第二条由FCC主导，FCC不隶属于政府行政分支，向国会而非白宫负责，这在很大程度上使FCC在制定空间碎片减缓规则时少了行政部门间的“掣肘”。

早在2004 年6 月FCC 就颁布了针对“轨道碎片减缓”的相关文件，正式进入空间碎片管理领域（事实上FCC是否具备空间碎片管理职权，即便在FCC内部也存在争议），并在实际的许可证发放过程中沿袭了NASA提出的25年规则。在规则制定方式上，FCC采取了“征询—修订—再征询—再修订”循环迭代的模式。2018年11月19日，FCC发布了针对“新太空时代的轨道碎片减缓”和“轨道碎片减缓”两个主题的《拟定规则的通知与再审议指示》，对多项规则的修订进行征询，其中就包括是否需要缩短25年时限。2020年4月24日发布针对“新太空时代的轨道碎片减缓”主题的《报告与指示以及拟定规则的进一步通知》（实际上是由《报告与指示》和《拟定规则的进一步通知》合二为一）。该文件指出，2018年征询后的大多数反馈意见支持将25年缩短，但在具体缩短至多少年、是否对所有类型航天器均适用同一标准上存在分歧，故该文件保留了25年规则，但继续针对该问题从多个技术手段不同、严格程度不同的细分路径上开展征询，如：是否可以不用设时限的方法，而代之以对机动能力提出要求？是否采纳5年时限，但允许申请者提出合理证据以延长时限？是否明确要求尽可能快地离轨，且不超过任务后5年［13］？在2022年9月针对“太空创新”和“新太空时代的轨道碎片减缓”主题的《第二份报告与指示》中，FCC进一步权衡了各航天企业、行业机构等的反馈意见。其中，Lynk Global公司、商业小卫星频谱管理协会（CSSMA）、欧洲通信卫星公司、开普勒通信公司等支持保留25年规则。SpaceX、Maxar、铱星、波音、商业航天飞行联盟（CSF）、航空航天工业协会（AIA）等更多的机构支持缩短至5 年。值得注意的是波音公司，其在FCC的意见征询中一贯秉持维护企业自主、反对严格约束、否定FCC意见的立场，但此次也同意了5年规则。最终，《第二份报告与指示》决定采纳严格的5年规则，但提供了两年过渡期。

事实上，企业界对5 年规则已经有了充分的考量。2019 年9 月，一些业务领域涵盖了遥感、通信、发射等的老牌和新创航天企业，包括Maxar、国际通信卫星公司、铱星、国际移动卫星公司、SES、行星、一网、维珍轨道等公司，共同发起成立了太空安全联盟（SSC），同时发布了题为《卫星运行可持续性最佳做法》的一整套的40 项建议措施［14］，其中就包括“采用化学推进或电推进离轨的航天器运营商，应努力在任务结束后5年内完成离轨工作”的建议［15］。但两个月后出台的新版ODMSP并未采纳5年规则。两年后FCC 采纳5 年规则，在很大程度上也是这些航天企业自我觉醒的结果，这些企业在短期利益与长远太空环境、长远企业利益之间做出了取舍。这在一定意义上可以认为FCC 顺应了企业界的建议和呼声，做出了一个参与度较高、有着较强执行基础的决策。

FCC 颁布5 年规则，延续了其一贯的独立于白宫而“自行其是”的做法。国会虽然支持空间碎片减缓，但担心FCC 的行动会在美国空间碎片管理领域造成冲突［16］。在规则颁布前的9 月27日，众议院科学、太空与技术委员会致信FCC，声称NASA 正在重新评估ODMSP，且提到了对FCC 空间碎片管理职权的质疑，表达了对FCC 缺乏与其他部门协调的忧虑，呼吁FCC 推迟发布该文件。不过，FCC并未接受众议院的意见。

5 5年规则的发展走向

美国政府内部极有可能会统一于5 年规则。FCC 未接受国会的劝阻，在政府行政分支正在研究修订ODMSP 之际发布《第二份报告与指示》，先入为主地确立5 年规则，很可能会让后者陷入被动。不过，白宫科学技术政策办公室太空政策主任助理埃津内·乌佐-奥科罗的表态却很淡定和大度，她表示，FCC 的指令与正在进行的对ODMSP 的审查并不冲突，“FCC 现在是，将来也仍然是轨道碎片机构间工作小组的一部分”“这就是一前一后的工作，不是单独的活动”。奥科罗还表示，进行这次审查是因为“25年太长了 ”［16］。她的表态预示着此次修订后的ODMSP很大可能会采纳5 年规则，从而与FCC 在这一关键的空间碎片管理标准上保持一致，避免政府内部两条管理线之间的冲突。

不过，5 年规则要想实现较好效果尚待时日。从积极的角度来说，当前全球多数大卫星星座均为美国商业太空系统，它们都处在5 年规则的管辖范围内，有望保持较高的遵守率，获得较好的减缓效果。从消极的角度来看，正如AEROSPACE 公司一份报告所指出，如果没有经济方面或其他方面的激励，将失效卫星及时、可控地再入以遵守25年规则的比例将依然很低［12］，以此作参照，可以预见5 年规则在具体落实层面（尤其是在太空技术不够发达、经济实力弱的航天国家）遭遇的挑战会更大。空间碎片减缓和全球气候问题一样，是一个全球性问题，单靠一个或少数几个航天国家而不是全部主要航天国家的积极参与，将很难在LEO实现较好的空间碎片减缓效果。而5 年规则被各国接受尚需一个过程，这期间还可能出现航天器登记的“方便旗”现象。即使各国接受了该规则，其实际规范效果也存在很大的不确定性。即便如此，FCC 仍然计划再进一步——在采纳5 年规则的同时，FCC 已经表示还将继续评估是否需要对大星座施行更加严格的1年规则。

6 5年规则的长远影响

5 年规则将继续在空间碎片减缓规则体系中发挥牵引作用。首先，长远实效将是明显的，将任务后留轨时间从25年缩短为5年意味着LEO区域大型空间碎片、潜在碎片源数量的显著减少。其次，缩短任务后留轨时间后，一些相关问题的严重程度也将相应减轻，更易满足相关标准，如联合国外空委空间碎片减缓指南规定的“使由于所存储能源导致的任务后解体的可能性降至最低”［17］。再次，5年规则是定量化的、可核查的标准，LEO 区域的航天器或轨道级大多处于相关国家/地区空间态势感知系统监视之下，是否遵守了5年规则是可以核查的。而对于有些规则如NASA规定的“故意解体产生的1 mm 以上碎片24 h碰撞概率不超过10-6”［18］，由于1 mm碎片远超出当前各国/地区空间态势感知系统能力水平，其落实程度不易得到确证。

5 年规则将被美国用来引领和塑造空间碎片减缓国际规则。事实上，利用美国庞大的市场、强大的技术实力和雄厚的规则制定能力，来引领、塑造、主导国际空间碎片减缓标准的制定，也是FCC提出5年规则的目的之一。FCC委员内森·西明顿就表示，制定此规则是一次将其打造为事实上的国际标准的机会。参考NASA《限制轨道碎片指南及评估程序》逐步扩张影响力的路径，可以预测5年规则在进入新一版ODMSP后，有可能进入新一版的IADC空间碎片减缓指南，再进一步进入联合国外空委空间碎片减缓指南。这一路径也比较符合王国语［19］所总结的美国的“技术—政策—国内规则—国际软法—国际法”外空策略。不过，俄乌冲突爆发后俄罗斯与美西方在太空领域的合作也受到影响，5 年规则能否进入或很快进入新一版IADC空间碎片减缓指南可能存在较大的不确定性，进入联合国外空委空间碎片减缓指南的难度可能也很大。因此，美国采用其他路径的可能性也很大，如以新一版ODMSP为蓝本，联合盟友制定本集团内的空间碎片减缓规则体系，与盟友达成统一立场，增加在外空委层面开展规则制定博弈的砝码。此外，将5年规则等引入ISO标准体系也是一种可能的路径。

5 年规则将带动空间碎片移除技术、政策、产业的发展。与25 年规则相比，在5 年规则约束下，LEO航天器的离轨要求更为迫切。当不能在5年内离轨时，主动碎片移除将是一个合乎逻辑的选项。当前，以Astroscale公司为代表的企业和以CONFERS为代表的行业协会正在持续积累相关的基础技术和业务规范，但与技术的快速进步相比，相关规则、政策的发展十分缓慢。在法律层面，尚缺乏对主动碎片移除的可靠的法理支持；相关国际法尚存在许多模糊处，如缺乏公认的空间碎片定义；在空间碎片是否属于“空间物体”上还存在争议；在空间碎片的管辖与控制权上还存在观点纷争等。当然，也有观点认为只要当事双方签订合同，或国家之间签订谅解备忘录或双边协定，即可实施主动碎片移除［20］。另一乐观的看法也认为，“宏观法律缺乏确切的解释，因此合同中的微观法律工具将发挥日益重要的作用……快速发展的商业化航天工业决不允许法律空白阻碍其各项活动”［21］。若未来向这一乐观方向发展，5年规则将成为廓清当前政策法律模糊性、开辟新的空间碎片主动移除规则的助推剂。