第五章 空间拥挤与竞争

太空变得越来越繁忙

数十年来，人类一直受到太空探索的启发，但日益增长的商业和地缘政治利益正不断影响着这一领域。早期的太空活动由公共部门开展或资助，而近十年来，私人投资显著增长。新的商业参与者正在颠覆传统企业在卫星服务领域的控制，尤其是在互联网通信或发射服务方面。一些政府鼓励私人太空活动，以推进国家“领土”主张或促进高价值就业岗位的发展，尤其是在低地球轨道（LEO）或中地球轨道（MEO）区域，同时增强其军事或国防实力。对这些轨道的过度开发带来了拥堵、太空碎片增加以及碰撞风险，而目前缺乏有效的治理机制来应对这些新威胁。

近地轨道/中地轨道太空竞赛

数十年来一直主导通信领域的传统地球静止轨道（GEO）商业卫星市场，如今正因来自寻求从低地球轨道（LEO）或中地球轨道（MEO）提供服务的新兴企业的竞争而失去商业价值。¹ 近年来，天基计划新应用的融资增长迅速：企业、初创公司和研究机构如雨后春笋般涌现，筹集了数十亿美元的资金，从而降低了发射系统的成本，尤其是在低地球轨道（LEO）领域（见图5.1）。² 成本的降低为更多不同类型的参与者提供了发射小型卫星星座的机会。随着太空准入成本的降低，人们的注意力正日益转向高光谱遥感、能源生产、制造业、采矿业和旅游业等领域的新机遇。³ 然而，预计最大的增长仍将来自那些已经在地球上扩展数字连接的行业，例如直接面向消费者的宽带接入。⁴

国家抱负

太空计划仍然被广泛视为国家声望的象征，因为它不仅展现了地缘政治和军事实力，还具有科学和商业意义。中国、欧盟、法国、德国、印度、日本、北约、俄罗斯、英国和美国等大国已公开宣布组建太空部队，并持续建设太空基础设施，计划到2030年至少建造五个新的空间站。⁵ 首个商业空间站也计划在未来十年内建成。⁶ 下一步的深空探索项目正在开发中，例如美国主导的阿尔忒弥斯计划——该计划旨在重启月球探测，并最终在火星和小行星上建立前哨站。⁷ 此外，随着越来越多的经济体开始看到在这一领域扩大地缘政治和商业影响力的机会，新的太空强国将会涌现。已表示对此感兴趣的国家包括拉丁美洲的阿根廷、巴西和墨西哥；非洲和中东的埃及、伊朗、土耳其、沙特阿拉伯、南非和阿拉伯联合酋长国；亚太地区还包括澳大利亚、印度尼西亚、马来西亚、新西兰、韩国和越南。⁸

在开展新项目的同时，许多民用和商业实体赖以生存的关键基础设施也必须得到维护和安全保障。9 低地球轨道（LEO）、中地球轨道（MEO）和地球同步轨道（GEO）的卫星用途广泛，包括气候和自然资源监测、宽带互联网、广播电视以及定位、导航和授时服务。10 虽然这些基础设施对各国政府、企业和社会仍然至关重要，但同时也为拥有先进航天工业并得到国家级监管支持的国家创造了机会，使其能够凭借先发优势在特定轨道领域占据主导地位。11 最后，太空仍将具有重要的军事意义：武装部队长期以来一直依赖于天基或天基支持的技术——包括用于导航的全球定位系统（GPS）、用于安全数字连接的专用军用卫星通信以及用于情报收集的间谍卫星——这使得此类系统成为极具诱惑力的军事目标，并促使人们需要加强防御措施。12

结果

太空领域参与者数量和多样性的增加，若管理不当，可能会引发新的摩擦或加剧原有的摩擦。商业、民用和军事领域的趋势是用低地球轨道（LEO）上多个小型卫星组成的分布式系统，取代传统的大型且昂贵的单一地球静止轨道卫星系统。自1957年苏联发射第一颗人造卫星“斯普特尼克1号”以来，已发射了约11000颗卫星，但如果现有计划得以实施，未来几十年内可能还会有70000颗卫星进入轨道。¹³ 这些已计划和已获批准的新卫星中的绝大多数将由少数几家运营商发射，这些运营商对监管格局的影响力也将日益增强。

一旦进入轨道，除非主动退役，许多此类卫星可能会在太空停留数百年。¹⁴ 由于成本更低、准入门槛更低，小型低成本卫星的数量也在激增。¹⁵ 虽然风险仍然相对较低，但卫星数量的增加也增加了碰撞的可能性，或者至少增加了采取紧急机动以避免接触的必要性。

碰撞可能会阻碍未来的太空发展或加剧国际紧张局势。这是因为太空物体碰撞时可能会解体并产生碎片，即使直径只有1到5厘米，这些碎片也可能造成严重破坏。¹⁶ 例如，2021年5月，一块碎片穿透了国际空间站（ISS）的机械臂，导致其受损。¹⁷ 此类撞击事件已有数十年记录，但其发生频率可能​​会增加。一种被称为“凯斯勒效应”（见方框5.1）的理论提出了级联效应的潜在后果。¹⁸ 据估计，目前较小的碎片（尺寸大于1厘米）数量接近一百万，¹⁹ 而较大的碎片（尺寸大于10厘米）数量也有数千个（见图5.2）。然而，提供轨道服务和清除碎片或许有助于减轻一些最严重的后果。20 追踪碎片是防止碰撞或损坏的关键工具，但为了在日益拥挤的环境中保持可靠性，它需要变得越来越复杂。

在空间拥挤的情况下，此类可能性日益增加，而缺乏更新的国际空间活动规则则加剧了潜在冲突的风险。最重要的空间协议是1967年缔结的《外层空间条约》，该条约至今仍通过联合国和平利用外层空间事务厅（外空厅）对大部分空间活动进行监管。然而，近年来鲜有有效的治理工具出现，以反映新的现实情况，例如迫切需要一个权威机构来管理卫星发射和维修、空间交通管制以及共同的执法原则。²¹

以1972年《空间责任公约》（该公约规范从地球发射的空间物体的国际责任）为例，该公约在混合型飞机和火箭运输系统方面缺乏明确规定。例如，不同的法律机构可能根据以下情况做出不同的解释：一架飞行器是在飞机携带火箭起飞时被认定为发射，还是在火箭与飞机分离时被认定为发射；以及当两部分连接在一起时，混合型飞行器究竟是飞机还是航天器。可能需要新的附录来明确空间法何时应优先于航空法。²² 即使是管理最为完善的电磁频谱管理领域（由国际电信联盟 (ITU) 管理），也面临着来自新型卫星系统和新兴5G技术在地面频谱使用方面日益激烈的竞争所带来的严峻压力。²³

全球风险认知调查 (GRPS) 的受访者反映了这些差距：76% 的受访者认为目前国际太空风险缓解工作处于“尚未开始”或“早期发展”阶段。

各国政府也制定了各自的国家航天政策，将商业利益与国家安全和民用航天政策并列为国家战略的关键支柱。²⁴尽管许多国家政府在历史上曾进行过幕后合作，并且至今仍在合作，²⁵但在28个拥有航天监管的国家中，政策差异显著，²⁶各国目前的航天活动规模和目标水平也各不相同。²⁷这种碎片化阻碍了有益的商业航天活动的进一步发展，而这些活动需要各国之间共享的规范才能有效运作。²⁸

各国太空雄心也带来了太空军事化的风险日益增加。美国军方于2019年成立了太空部队，作为其武装部队的一个独立分支；日本的宇宙作战中队和英国的太空司令部也都是在过去两年内成立的。其他主要武装部队现在通常也包含太空作战部门——例如，法国空军于2021年更名为空军和太空部队（Armée de l’Air & de l’Espace）。 2021年11月，俄罗斯进行的反卫星武器试验产生了大量太空碎片，并对国际空间站上的宇航员构成威胁。²⁹其他国家也进行了类似的试验，这引发了人们对其他国家重复试验的担忧，这将大大加剧太空碎片问题（见图5.2）。ⁱⁱ高超音速武器军备竞赛也可能导致太空军事化——中国、俄罗斯和美国都在研发此类武器，并且都在2021年下半年进行了试验。³⁰随着地理空间情报的扩展，地球的所有区域都可以通过卫星观测，这可能会促使一些国家干扰、干扰或以其他方式干扰卫星对地球的观测。³¹随着技术的进步，太空矿产开采——已被誉为某些深空探索计划的一部分——也可能被视为未来更远时期竞争的又一利器。³²

太空治理方面的漏洞使得军备竞赛的可能性更大。例如，《外层空间条约》禁止在太空部署核武器，但并未涉及常规武器，这在当今常规武器在太空进行研发和试验的背景下尤其令人担忧。由于在边界、空间物体控制或两用系统等关键问题上缺乏共识，短期内不太可能出台新的规则。³³太空治理合作的任何进一步减弱只会加剧风险。³⁴

服务中断和环境未知因素：对人们的影响。

社会在日常生活中以无数种方式依赖空间基础设施。GPS卫星不仅保障了空中、陆地和海上航行的安全，还支撑着金融交易、数据传输和能源控制系统。诸如大规模太阳风暴或GPS卫星干扰、欺骗等威胁，可能导致互联网速度变慢、导航系统失效，以及能源网、水利系统或交通运输系统的控制系统崩溃。即使只是短短几秒钟的中断，也可能对整个社会产生广泛的连锁反应。³⁵

快速的太空开发对地球环境的影响也存在诸多未知之处，包括臭氧层破坏、黑碳（烟尘）排放引起的蝴蝶效应以及极地急流可能发生的改变。³⁶ 当然，诸如太空太阳能发电等技术进步，可以抵消太空探索和开发日益增长的潜在负面环境影响。³⁷

引力作用：对政府的影响。

尽管私营部门投资水平很高，但日益增长的商业化和不断加剧的地缘政治竞争将要求政府增加对太空计划和国防的投入，而此时由于新冠疫情带来的经济影响，公共财政正面临更大的压力（见第一章）。例如，各国政府将越来越需要争夺人才，因为私营部门提供的就业待遇更为优厚。国防机构需要继续投入资源，以防御更先进的天基武器和日益有效的天基国家战略工具，例如增强型监视或间谍活动。

然而，在所有人对空间技术的依赖日益加深的当下，对于绝大多数政府而言，空间技术和相关资源仍然遥不可及。已有41个国家在联合国和平利用外层空间事务厅（UNOOSA）注册了航天机构³⁸，但许多未被注册的政府仍将继续努力提升自身能力，或在关键决策过程中争取一席之地。若不齐心协力促进空间领域的包容性增长，空间发展带来的商业和地缘政治利益分配不均的现象只会日益加剧。

机遇受阻：对企业的影响。

商业航天飞行成功发射后，大量风险投资涌入航天业。随着太空商业活动的增长，在投资者兴趣高涨之际，可能会有更多公司涌现，寻求进入该领域。然而，如果制造业、旅游业或其他太空项目未能成功，投机者和航天业公司的泡沫可能会破裂。同样，旨在禁止太空污染和阻止重要科学数据私有化的民间运动可能会让投资者犹豫不决，从而抑制该领域不受限制的风险投资。³⁹

迈向太空合作

尽管太空是地缘政治和商业紧张局势再次上演的领域，但我们不应忘记该领域重要的合作传统。过去，通过自愿措施建立的行为规范（这些措施不具有法律约束力，旨在建立信任和增进相互理解）曾有效缓解了不断升级的紧张局势。虽然这一趋势可能会延续，但在日益拥挤和竞争激烈的太空领域，更强有力的正式治理机制必不可少。主要航天大国之间达成的具体且有效的双边或多边协议有助于规范的建立，并影响更广泛的全球行为。太空态势感知、太空交通管理和太空碎片减缓等领域，基于规范并最终达成正式国际协议将使所有参与者受益。至关重要的是，与其他技术发展速度超过监管速度的领域一样，将私营部门参与者纳入协议制定过程，将有助于确保此类协议既反映商业现实，也反映技术现实。利用这些机会达成广泛接受的规范，将有助于促进围绕太空领域更具挑战性问题的讨论，例如限制太空武器化、所有权以及合适的太空治理场所。

尾注

1：Fildes, N. 2021.“卫星集团面临规模扩张或沦为太空垃圾的竞赛：亿万富翁的热情和新技术使分散的市场估值回归现实”。《金融时报》。2021年11月14日。 https://www.ft.com/content/138b3f58-cdad-484f-b180-ce0b96bb7028

2：Taylor, D. 2020。“利用新技术实现太空探索民主化”。《太空评论》。2020 年 2 月 17 日。 https://www.thespacereview.com/article/3883/1; Woo, E. 2021. “初创企业的目标超越地球”。《纽约时报》。2021年7月7日。 https://www.nytimes.com/2021/07/07/technology/space-start-ups.html

3：摩根士丹利。2020 年。“太空：投资最后的边疆”。2020 年 7 月 24 日。 https://www.morganstanley.com/ideas/investing-in-spaceStutt, A. 2020. “全球太空采矿竞赛”。Mining.com。2020 年 5 月 22 日。 https://www.mining.com/the-global-race-to-mine-outer-space/；
Woo. 2021. 同上。

4：摩根士丹利。 2020. 作品。引用。

5：Gabbat, A. 2021.“美国指责俄罗斯在反卫星武器试验后有‘危险’行为”。《卫报》。2021年11月15日。 https://www.theguardian.com/science/2021/nov/15/us-investigating-debris-event-space-reports-russia-anti-satellite-weapon-test琼斯，A. 2021。“中国的天宫空间站”。太空。2021年8月24日。 https://www.space.com/tiangong-space-station; Rome, N. 2021. “太空和月球站的发展：地缘政治风险中的希望”。乔治城安全研究评论。2021年7月14日。 https://georgetownsecuritystudiesreview.org/2021/07/14/growth-of-space-and-lunar-stations-promise-amidst-geopolitical-risk/

6：罗马。2021年。同上。

7：美国国家航空航天局（NASA）。2021年。阿尔忒弥斯任务。 https://www.nasa.gov/specials/artemis/

8：欧洲空间政策研究所。2021年。新兴航天国家。2021年6月。 https://espi.or.at/publications/espi-public-reports/category/2-public-espi-reports; Goswami, N. 2021. “亚太地区现有和新兴太空强国能力现状”。鹦鹉螺研究所。2021年8月20日。 https://nautilus.org/napsnet/napsnet-special-reports/status-of-existing-and-emerging-asia-pacific-space-powers-capabilities/

9：Buchs, R. 2021.“日益频繁的太空活动需要对风险进行更严格的审查”。洛桑联邦理工学院。2021年4月14日。 https://www.epfl.ch/research/domains/irgc/spotlight-on-risk-series/intensifying-space-activity-calls-for-increased-scrutiny-of-risks/

10：同上。

11：戴维斯，G. 2021。“SpaceX的竞争对手声称埃隆·马斯克可能垄断太空”。《科技时报》。2021年5月29日。
https://www.techtimes.com/articles/260823/20210529/spacexs-competitors-claims-elon-musk-monopolize-space-starlink-constellation-unsustainable.htm

12：布罗德，W.J. 2021。“太空如何成为美中之间下一个‘大国’竞争”。《纽约时报》。2021年5月6日。
https://www.nytimes.com/2021/01/24/us/politics/trump-biden-pentagon-space-missiles-satellite.html

13：Daehnick, C. 和 Harrington, J. 2021。“小心下方：轨道上的太空碎片将会发生什么？”麦肯锡公司。2021 年 10 月 1 日。 https://www.mckinsey.com/industries/aerospace-and-defense/our-insights/look-out-below-what-will-happen-to-the-space-debris-in-orbit琼斯，A. 2021。“中国正在制定13000颗卫星的巨型星座计划”。《太空新闻》。2021年4月21日。 https://spacenews.com/china-is-developing-plans-for-a-13000-satellite-communications-megaconstellation/《明镜周刊商业版》2021年10月25日报道：“贝佐斯的太空公司计划建造一座私人空间站——比国际空间站略小。” https://www.spiegel.de/wirtschaft/unternehmen/jeff-bezos-plant-private-raumstation-orbital-reef-etwas-kleiner-als-die-iss-a-1779efd7-6ee6-4c92-9986-7fc996951e8f

14：Daehnick, C. 和 Harrington, J. 2021。“小心下方：轨道上的太空碎片将会发生什么？”麦肯锡公司。2021 年 10 月 1 日。
https://www.mckinsey.com/industries/aerospace-and-defense/our-insights/look-out-below-what-will-happen-to-the-space-debris-in-orbit

15：美国国家航空航天局（NASA）。2021年。最先进的小型航天器技术。2021年10月。
https://www.nasa.gov/sites/default/files/atoms/files/soa_2021.pdf

16：自然杂志。2021年。“世界必须合作避免灾难性的太空碰撞”。自然杂志。2021年8月11日。 https://www.nature.com/articles/d41586-021-02167-5

17：斯特里克兰，A. 2021。“太空垃圾击中国际空间站，损坏了机械臂”。美国有线电视新闻网（CNN）。2021年6月1日。 https://edition.cnn.com/2021/06/01/world/iss-orbital-debris-robotic-arm-scn/index.html

18：Hyde, J. L.、Christiansen, E.L. 和 Lear, D.M. 2019。“MMOD 撞击对国际空间站造成的损害观测”。美国国家航空航天局。2019 年 12 月 9 日。 https://ntrs.nasa.gov/citations/20190033989Kessler, DJ. 和 Cour-Palais, B.G. 1978. “人造卫星的碰撞频率：碎片带的形成”。地球物理研究杂志。83 (A6): 2637–​​2646。Bibcode: 1978JGR....83.2637K。 https://doi:10.1029/JA083iA06p02637已从原始文件（PDF）存档，存档日期为2011年5月15日

19：欧洲航天局。2021年。“太空碎片数据”。2021年12月22日。
https://www.esa.int/Safety_Security/Space_Debris/Space_debris_by_the_numbers

20：Rooney, K. 2021.“太空大清理——及其重要性”。世界经济论坛全球议程。2021年5月20日。 https://www.weforum.org/agenda/2021/05/space-junk-clean-satellite/Kwan, R. 和 Henley, J. 2021. “中国在与埃隆·马斯克卫星‘近距离接触’后抨击美国”。《卫报》。2021年12月28日。 https://www.theguardian.com/science/2021/dec/28/china-complains-to-un-after-space-station-is-forced-to-move-to-avoid-starlink-satellites

21：Stuart, J. 2017.“《外层空间条约》取得了显著的成功——但它是否适合现代社会？”。《对话》。2017年1月27日。
https://theconversation.com/the-outer-space-treaty-has-been-remarkably-successful-but-is-it-fit-for-the-modern-age-71381

22：李超、王刚，2021。“《责任公约》对私人航天飞行的适用性”。《空间：科学与技术》，2021年5月4日。
https://doi.org/10.34133/2021/9860584

23：Panhans, D.、Schicht, R.、Hamady, F. 和 Werlé, T. 2020。“即将到来的频谱之战”。2020 年 2 月 11 日。
https://www.bcg.com/en-us/publications/2020/coming-battle-for-spectrum

24：参见，例如，美国副总统办公室。2021年。“美国太空优先事项框架”。2021年12月1日。
https://www.whitehouse.gov/wp-content/uploads/2021/12/United-States-Space-Priorities-Framework-_-December-1-2021.pdf

25：Marshall W. 和 Hadfield, C. 2021。“为什么美国和中国应该在太空领域合作”。《时代周刊》。2021年4月15日。 https://time.com/5954941/u-s-china-should-collaborate-in-space/; Shackelford, S. 2019. “国家间太空竞争再度抬头，忽视了合作传统”。《对话》。2019年1月10日。 https://theconversation.com/renewed-space-rivalry-between-nations-ignores-a-tradition-of-cooperation-108810

26: Goguichvili, S.、Linenberger, A. 和 Gillette, A. 2021。“太空的全球法律格局：谁来制定最终前沿的规则？” 2021 年 10 月 1 日。 https://www.wilsoncenter.org/article/global-legal-landscape-space-who-writes-rules-final-frontier

27：欧洲空间政策研究所。2021年6月。“新兴航天国家”。 https://espi.or.at/publications/espi-public-reports/category/2-public-espi-reports

28：Goguichvili、Linenberger 和 Gillette。2021 年。同上。

29：Gabbat, A. 2021.“美国指责俄罗斯在反卫星武器试验后有‘危险’行为”。《卫报》。2021年11月15日。 https://www.theguardian.com/science/2021/nov/15/us-investigating-debris-event-space-reports-russia-anti-satellite-weapon-test; Rincon, P. 和 Amos, J. 2021. “俄罗斯反卫星试验加剧了太空碎片问题”。BBC。2021年11月16日。 https://www.bbc.com/news/science-environment-59307862

30：Sevastopulo, D. 和 Hille, K. 2021。“中国用高超音速导弹测试新的太空能力”。《金融时报》。2021年10月16日。 https://www.ft.com/content/ba0a3cde-719b-4040-93cb-a486e1f843fb; Stone, M. 2021. “美国与中国展开高超音速武器‘军备竞赛’——空军部长”。路透社。2021年12月1日。 https://www.reuters.com/business/aerospace-defense/us-hypersonic-weapon-arms-race-with-china-air-force-secretary-2021-11-30/路透社。2021年。“俄罗斯进行高超音速导弹试射——国际文传电讯社”。
2021年12月24日。 https://www.reuters.com/world/europe/russia-conducts-test-launch-hypersonic-missile-interfax-2021-12-24/

31：Vinci, A. 2020. “情报事务即将发生的革命”。《外交事务》。2020年8月31日。 https://www.foreignaffairs.com/articles/north-america/2020-08-31/coming-revolution-intelligence-affairs

32：Stutt, A. 2020。“全球太空采矿竞赛”。Mining.com。2020 年 5 月 22 日。 https://www.mining.com/the-global-race-to-mine-outer-space/

33：Pozdnyakova, G. 2021. “2022 年十大主题：太空：令人担忧的地缘政治前沿”。德意志银行。2021 年 12 月 8 日。
https://www.dbresearch.com/servlet/reweb2.ReWEB?rwsite=RPS_EN-PROD&rwobj=ReDisplay.Start.class&document=PROD0000000000521006

34：Panda, A. 2021.“军事竞争、新技术与太空”。亚洲太空之旅。2021年3月。《外交官风险情报》。
https://dri.thediplomat.com/report/2021-03/

35：Scott, C. 2018。“威胁地球的猛烈太阳风暴”。BBC。2018 年 11 月 22 日。 https://www.bbc.com/news/science-environment-46260959Tullis, P. 2019.“GPS很容易被黑客入侵，而美国却没有备份”。《科学美国人》。2019年12月1日。 https://www.scientificamerican.com/article/gps-is-easy-to-hack-and-the-u-s-has-no-backup/

36：Ross, M. 和 Vedda, J.A. 2018。“火箭排放的政策和科学”。空间政策与战略中心。2018 年 3 月 31 日。
https://aerospace.org/sites/default/files/2018-05/RocketEmissions_0.pdf

37：David, L. 2021.“太空太阳能发电的时代或许终于来临”。Space.com。2021年11月3日。 https://www.space.com/space-solar-power-research-advances

38：联合国和平利用外层空间事务办公室（UNOOSA）。 https://www.unoosa.org/oosa/en/ourwork/space-agencies.html访问日期：2021年12月15日。

39：Szkutak, R. 2021.“亿万富翁太空竞赛催生了新的风险投资太阳系”。福布斯。2021年9月16日。
https://www.forbes.com/sites/rebeccaszkutak/2021/09/16/the-billionaire-space-race-launches-a-new-venture-capital-solar-system/?sh=74f837e7482e

40：Khodairy, S.、Sharaf, M.、Awad, M.、Hamed, R.A. 和 Hussein, M. 2020。“太阳活动对低地球轨道卫星的影响”。《物理学杂志：会议系列》1523(1): 012010。IOP 出版社。 https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/1523/1/012010/pdf