空间碎片减缓“5年规则”的来龙去脉

1995年美国提出的空间碎片减缓“25年规则”在全球范围内被广泛采纳,但小卫星、大星座的迅速兴起对该规则的实际效果带来很大挑战。2022年9月,独立于白宫、向国会汇报的联邦通信委员会率先发布空间碎片减缓“5年规则”。联邦通信委员会此举维护了其在美国国内空间碎片减缓领域的领先地位。下一步,美国政府行政分支很可能会在新版《美国政府轨道碎片减缓标准做法》中采纳“5年规则”,并利用“5年规则”来引领和塑造空间碎片减缓国际规则。“5年规则”的推出预示着空间碎片减缓规则体系整体上趋于严格,可能将带动主动碎片移除技术、政策、产业的发展。

电推进在静止轨道空间碎片减缓中的应用

研究了电推进在静止轨道空间碎片减缓中应用的可行性和效果。通过分析电推进中离子推进的技术特点、发展和应用,阐明了用电推进将静止轨道卫星在寿命末期移高到"垃圾轨道"是可行的。提出了电推进采用沿飞行方向的常值推力,以多次双脉冲变轨方式工作的方案,并通过仿真计算,得出了该方案中推力大小、工作时间、特征速度、燃料消耗量等参数的确定方法和量化性指标,验证了电推进应用在空间碎片减缓中的作用和效果。探讨了电推进以脉冲方式工作的工程实现方案。

论新时代背景下空间碎片减缓与主动清除的中国方案

当前空间碎片成为全球治理备受关注和亟待解决的问题。空间碎片减缓措施作为传统的治理方式,其现行的行为准则和技术标准在各国实际操作中存在减缓标准执行不到位的问题。空间碎片主动清除作为一种新兴技术治理方式,亟待国际社会通过谈判制定新规则来规制主动清除行为。当前空间碎片治理的紧迫性,需要大国发挥倡导和引领作用来完善其治理结构。新时代中国在全球治理体系中的作用日益凸显,面对空间碎片治理问题,中国应当发挥航天大国的国际担当,充分利用联合国平台,倡导构建空间碎片减缓措施的国际监管框架,并为当前快速发展的主动清除活动制定相应程序规则的治理机制;在国家层面,中国在完成空间碎片监测与应用中心实体建设的基础上,拓展各国对空间碎片监测数据的国际合作以实现数据共享的治理模式;在商业层面,中国在航天商业化浪潮中为国内企业在空间碎片减缓方面提供政策、法律、资金支持,积极促进商业实体参与国际空间可持续性评级,开展良性竞争的治理行动。

空间碎片减缓标准研究

分析和研究了世界有关国家、国际组织机构已制定的空间碎片减缓方面的标准、文件和手册,并在此基础上,开展了航天行业标准《空间碎片减缓要求》的起草工作,介绍了该标准的编制原则、适用范围、标准结构和主要内容等。

空间碎片减缓策略分析及相关政策和标准综述

文章在简述空间碎片环境现状及其危害的基础上,分析空间碎片减缓的主要策略,以及有关的法规、政策和标准。研究结果表明:当前的空间碎片减缓策略主要是"抑制增量",即尽可能减少新的空间碎片产生;国家层面、政府间组织、联合国等多个层级都出台了相应的法规和政策,为确保空间碎片减缓行动的具体落地实施提供了强制性保证;一系列的各层级标准为空间碎片减缓措施提供了可操作的、协调一致的、国际统一的经验做法,可直接用于指导工程实践。

美国空间碎片减缓机制最新进展及对中国启示

美国在外空空间碎片减缓方面的新进展引领了国际碎片治理的新方向。美国围绕私人实体卫星监管、空间碎片减缓私营主体参与、立方体卫星碎片减缓等新问题,进一步完善空间碎片减缓法律体系,加强配套措施建设,更新碎片评估算法体系,从而引领国际空间碎片治理新方向。中国在空天地通信技术迅速发展的同时,空间碎片治理问题也变得更为急迫。中国可以借鉴美国空间碎片减缓的经验,制定《航天法》以统摄空间碎片减缓法律体系,加强技术规范等配套措施建设,构建对私营卫星的监管体系,从而积极提高国际空间碎片治理话语权。

美国政府修订轨道碎片减缓指南

美国联邦政府2019年12月9日发布了经修订的轨道碎片减缓指南,但空间安全界很多人对改动范围有限表示失望。这是名为《轨道碎片减缓标准做法》(ODMSP)的该指南2001年发表以来首次更新。

《空间碎片减缓要求》主要变化及建议

本文列出了新版国际标准《空间碎片减缓要求》相比旧版的主要变化及其相应背景,并针对国内现状,提出了相关应对措施建议。

《ISO 20893:航天系统——运载火箭轨道级空间碎片减缓详细要求》历程回顾与解读

本文按照"立项、范围调整、稳步推进"三大主要阶段梳理了国际标准《ISO 2089:航天系统——运载火箭轨道级空间碎片减缓详细要求》的主要研制历程;对标准中避免释放操作性空间碎片、预防在轨解体、预防碰撞、离轨处置、再入等方面的主要内容相关背景和深层次目的进行了解读;并针对国内运载火箭领域的现状,提出了器箭双方发射轨道协调、轨道级受控离轨、大型级段再入方面的相关建议。

载人航天器空间碎片防护与减缓设计

为降低空间碎片撞击所带来的威胁,文章针对某载人航天器进行了空间碎片撞击风险分析,并设计了空间碎片专用防护结构,制定了轨道规避策略;同时针对重点设备进行钝化设计,并采用寿命末期有控离轨制动方案。以上措施可有效实现空间碎片减缓。

空间碎片及探测防护与减缓清除技术发展

文章从概念、来源、分类、危害四个方面简单介绍了空间碎片相关基本知识,阐述了空间碎片的探测防护、监视检测技术,重点研究探讨了空间碎片的减缓与清除的有关政策和技术,最后介绍了国外若干空间碎片清除计划。

空间碎片国际机制发展趋势分析

文章通过对空间碎片国际机制(多边谈判机制)的分析,指出其发展趋势,从而为中国参加相关谈判工作提供参考。空间碎片国际机制的发展已呈现出明显的政策化、法律化和制度化的趋势。无论是从外空利益争夺、外空战略实现,还是从中国航天事业可持续发展、中国航天立法体系完善的角度来讲,积极参加空间碎片技术合作与规则制定的国际谈判都具有重要意义。从国内建设上来看,中国应尽快制定"技术—政策(战略)—法律"三位一体的解决思路和具体方案;从国际层面看,可以借鉴美国一直坚持和贯彻的"技术—政策—国内规则—国际软法—国际法"外空策略,来开展空间碎片减缓和清除等方面的技术与规则制定的合作。

天基碎片主动移除的非军事化界限

国际空间法体系主要规范空间碎片减缓措施,对能够切实减少碎片数量的碎片主动移除措施尚未形成统一规定。由于空间碎片的法律概念和所有权、管辖权的规定尚存立法空白,天基空间碎片主动移除可能被视为空间军事活动,进而引发外空军事化的争议以及违反和平利用外层空间原则及禁止使用武力原则的合法性争议。厘清天基碎片主动移除的非军事化界限有助于国际社会统一主动移除的法律定性。对现行的国际空间条约的分析表明,空间碎片具有"潜在有害干扰"的法律特征,会对正常空间活动造成负面影响。因此主动移除碎片应遵循"消除空间碎片对空间活动的危害"的基本准则,据此进行的碎片移除不应属于外空军事化或非法使用武力的范畴。

美国政府空间碎片政策研究

美国政府已经构建了比较完整的空间碎片政策体系。各项政策总体上在不断进步,但落后于技术的发展。其中,《限制轨道碎片指南及评估要求》(NSS 1740.14)是空间碎片减缓技术性标准的源头,联邦通信委员会(FCC)由于独立于白宫的独特地位,其空间碎片减缓政策在商业航天领域影响力最大。美国政府空间碎片政策在很大程度上塑造了国际空间碎片减缓指南,未来很可能将受到非政府空间碎片政策的影响。

航天器用氢镍蓄电池钝化技术研究

为了减缓蓄电池组爆炸产生的空间碎片,文章对常在航天器上应用的氢镍蓄电池的钝化技术进行了研究。首先分析了氢镍蓄电池的爆炸机理,然后针对氢镍蓄电池组提出了安全性设计方法;进行了过充电、过放电等蓄电池爆炸试验;研制了一台氢镍蓄电池钝化装置,进行了蓄电池钝化消能试验。

小卫星项目的法律适用和发展趋势

具有高功能密度的小卫星项目蓬勃发展,大大增强了私营实体和非航天大国参与空间活动的能力,引发了规则修订的需求。国家应建立空间活动的分级、分类许可条件,放宽小卫星行业的准入要求,并根据小卫星项目的目的、成本、收益和风险来设定第三者责任保险要求,规范小卫星的登记实践。空间碎片减缓应作为小卫星项目许可条件之一,以切实履行国家的外空环境保护责任。应简化国际电信联盟卫星频率和轨道位置协调程序,建立适应小卫星轨道特性、运行寿命和业务类型的管理规则。

外层空间法对巨型星座部署的影响及对策研究

以低轨(LEO)通信卫星星座为代表的巨型星座是当前世界航天产业发展一大热点,其建设发展不可避免受外层空间法的影响。外层空间法可以对巨型星座建设提供法理支持依据,但在空间碎片减缓、频率轨位分配、登记监管、经济性和可靠性等方面也存在不相适应之处。中国应当通过加快国内立法进程、深化国际合作、加大主动创新研究力度并提出中国特色系统性解决方案等举措积极应对。

PW-Sat2立方星离轨帆研制及在轨验证

针对当前的空间碎片减缓要求,轻小型、模块化、通用化离轨装置的研发成为研究热点。其中薄膜帆离轨装置具有成本低、质量小、发射体积小、面质比大等优点。文章以波兰PW-Sat2立方星离轨帆为例,总结其研制、试验过程,特别是对于帆面和非火工锁紧/释放机构;分析其在轨实验期间的离轨效能和故障模式,并提出可靠性提升方案,以期为我国后续离轨帆产品的研制提供参考。

美欧退役地球科学卫星或将留轨上千年

美国和欧洲刚结束任务的一颗卫星虽做了退役处理,但将留轨长达1000年,远远超出现行轨道碎片减缓指南的要求。称为"贾森"2的这颗卫星是美国航空航天局(NASA)、国家海洋与大气管理局(NOAA)、法国国家空间研究中心(CNES)和欧洲气象卫星应用组织的联合任务。

前沿

我国成功发射实践二十一号卫星,2021年10月24日9时27分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭,成功将实践二十一号卫星发射升空。卫星顺利进入预定轨道,发射任务获得圆满成功。实践二十一号卫星由中国航天科技集团八院抓总研制,主要用于空间碎片减缓技术试验验证。长征三号乙运载火箭由中国航天科技集团一院抓总研制,属于“金牌火箭”长征三号甲系列。