【智库声音】《美国未来30年太空安全战略》报告

来源 ：学术plus 作者：张春磊

概述了全文的主要内容，包括：决定未来太空发展的四方面趋势、未来太空安全的战略方针、未来太空安全战略、2050年前确保太空安全的蓝图、主要建议。

地球轨道应用已成常态，主要体现在大国竞争日益明显、太空“新兵”越来越多、太空可持续性问题越来越严重；地月轨道空间的应用前景逐步凸显；商业和国防太空技术不断扩散；私营部门在太空领域的参与越来越多。

通过建立基于规则的太空秩序来促进稳定、和谐和自由；慑止敌对行动，确保太空资产和太空资产接入的安全；通过太空商业化的持续扩张促进美国和全球的繁荣。

核心部分，给出了短期（2021-2025）、中期（2025-2040）、长期（2040-2050）等三个时间段内，美国的太空安全战略，具体包括：更新和完善太空治理法律法规架构；建立太空安全联盟；通过明确监管和定向投资加快太空商业化，涉及发挥私营部门作用、加强火箭运输能力、投资基石技术；充分利用地月轨道空间。

明确了美国太空安全战略在具体实施过程中的各方面实际指导建议，包括：在太空法律和政策方面，建议建立新的全面太空条约、修改现有条约、建立月球条约、修订美国联邦政府层面和美国国家层面的相关法律法规；打造太空安全联盟；利用地月轨道空间；强化火箭运输能力；开发新兴的太空防御技术；强化公私伙伴关系，涉及增强人力资本投入、加强公私合作、提升效率与投资；强化太空关键基础设施和赛博安全；提升空间推进和就地资源利用能力；加强太空态势感知与太空流量控制。此外，本部分还给出了战略实施指南与时间表。

美国未来30年太空安全战略综述

该研究报告从多个维度对美国未来30年太空安全战略进行了研究，具备很高的参考价值。

报告认为，很多的具备航天能力的实体越来越无视现有太空条约，或以越来越宽泛的方式解释这些条约以为其太空活动辩护。因此，从长远来看（2040年至2050年），美国应寻求制定一项新的基础性太空条约。因为这类国际协议的谈判可能需要数年甚至数十年的时间，美国应寻求制定符合美国和盟国太空规范的国际法或国际惯例，并在理念一致的国家之间就制定新的国际太空法条约的必要性达成共识。该方面的未来战略如表1所示。

表1  更新和完善太空治理法律法规框架方面的战略

报告认为，美国及其盟国必须建立一个空间合作和相互安全的框架，建立一个国际太空安全联盟，扩大像北约这样适合21世纪及其后的现有联盟的范围确保集体安全，遏制太空侵略。

正如本文前面所述，在未来三十年，大国竞争很可能会影响太空活动，美国的战略竞争对手很可能利用太空来实现更广泛的地球安全目标。随着空间活动的增加，由空间促成的以地球为基础的活动将随着时间的推移成倍增加，而以空间为基础的活动将对地球本身的安全产生更大的潜在影响。因此，空间证券化将成为一个日益重要的焦点，在理念一致的国家之间建立和维护集体安全将在长期（2040-2050年）具有重要意义。为了达到这个目标，在短期内（2021-2025年）和中期（2025-2040年），美国应集中精力与盟国和伙伴国就太空安全达成共识，并参与协调的空间活动。该方面的未来战略如表2所示。

表2  建立太空安全联盟方面的战略

报告认为，为促进长期（2040-2050年）向“在轨经济”过渡，并在短期（2021-2025年）最大限度地为地球提供天基服务，美国政府应：投资航天发射、卫星星座运营、强大的航天动力与推进系统、在轨服务和就地资源利用；准备火箭运输；开发利用私营部门的创新方法；确保对制造太空组件至关重要的供应链的安全。然而，很难预测30年后哪些技术将是关键技术

因此，为了说明技术发展的非线性性质，该研究报告建议投资于某些特定技术，以便在短期内推动太空发展，并建议美国政府在未来30年时间内鼓励空间技术的发展。该方面的未来战略如表3所示。

表3  通过明确监管和定向投资加快太空商业化方面的战略

报告认为，为实现太空的长期安全和繁荣，美国应强调发展地月轨道空间，即，地球-月球半径形成的球形空间。

该方面的未来战略如表4所示。

表4  充分利用地月轨道空间方面的战略

报告指出，美国政府在技术投资方面发挥着重要作用，并建议美国应该优先发展航天关键技术，尤其是那些有助于实现长期（2040-2050）目标的、有着重要意义的技术。报告给出的关键技术群如下所述。

当前在轨资产运行的主流模式是依赖于少数几颗大型、设计复杂、多功能一体、价值数十亿美元的卫星。然而，新一代卫星运营商正在寻求将这功能分布到数十颗、数百颗甚至数千颗可以相互协作的小卫星上。任何一颗卫星的损耗都不会对整个星座造成破坏，而且星座体系架构还可以分模块升级。

卫星小型化、卫星网内的通信（包括激光通信）和缓解环境影响（例如，地球天文学干扰、碎片）是这一关键技术领域值得投资的领域。小型卫星星座在用于国家安全任务时，可以通过直接入轨式反太空武器阻止反太空攻击，因为建造和向太空发射导弹的成本超过了仅仅摧毁大型自愈网络中一个节点的战术价值。

随着时间的推移，将有效载荷送入太空的成本一直在稳步下降，但新的航天发射技术有望进一步彻底改变这一关键任务。例如，可重复使用的运载火箭能够发射到太空，返回地球，然后重新配置以执行额外的任务，与一次性运载火箭相比可节省大量资金，因为后者在再入大气层时会被摧毁。未来的太空体系架构将围绕廉价、灵活的太空资产和太空发射来打造。

ORS模式不同于传统的太空项目，后者生产设计复杂、非常昂贵的小型卫星，且有限的生产周期需要数年的准备时间。相比之下，ORS强调快速设计和制造具能力“够用”的卫星。这些卫星可以预先部署在发射场附近，以便向冲突地区增援或重建受攻击的卫星星座。

ORS需要一个新的太空发射概念，而不是目前所采用的这种几乎全都是从少数几个固定的、沿海站点发射，这些站点在发生重大冲突时极易受到攻击。除了这些固定的发射场，美国及其盟国还需要开发解聚型、多域、移动式发射平台。

通过移动平台从陆地、海洋、空中和太空发射的能力可挫败敌方在冲突中所采取的拒止美国进入太空的行动。因为从这些平台上发射比从传统的固定站点发射成本更高，可靠性更低（因此，对商业用户来说大多没有吸引力），美国政府在为这些技术创造市场方面有着独特的作用。美国政府对这些技术的投资最终也可能为商业用户带来正面的外部效应。

以空中发射为例，它允许太空用户自定义其太空发射的地理位置，以减少燃料消耗。通过空中等移动平台发射，卫星运营商可以从更靠近赤道的地方发射，这样就可以让地球轨道为航天发射提供推动。

所有的太空任务都依赖于动力和推进系统，值得将其列入关键技术清单。地球轨道内外的所有卫星都需要电源来驱动其轨道保持引擎和操作其有效载荷。航天领域人员应密切跟踪太阳能电池（用作地球轨道上大多数任务的动驱动）和钚电池（用于深空探测器的加热和驱动）的供应链，并投资于利用这些手段更有效地发电的技术。

还有一种先进技术就是就地资源利用（ISRU）技术，即从月球或小行星表面提取物质，并将其加工成火箭燃料或水等重要资源，对月球及更远地区可持续性任务的成功至关重要。

在月球、火星和其他行星体上使用可靠的就地资源利用将使发射任务能够以较少的燃料质量进行，并最终使发射任务能够在月球上进行，月球具有较低重力加速度的优势，并有利于月球的永久定居。航天国家和公司已经认识到小行星开采稀有金属元素的巨大潜力——一颗足球场大小的小行星可以产出500亿美元的铂金，并在短期内迫切需要成熟的就地资源利用技术。

欧洲航天局预计，到2030年，就地资源利用在太空中的第一项技术将包括在月球上生产氧气。相反，发射技术在过去几年里迅速变得更加经济可行，这使得就地资源利用的前景更加光明。SpaceX的“猎鹰”重型近期有效载荷的价格约为每公斤1500美元，低于20世纪80年代至21世纪80年代航天飞机每公斤65400美元的价格。

然而，未来许多天基任务，如将人类或稀有金属元素从太空送回地球，将严重依赖燃料。最终，在天体上或从天体上收集和加工材料的做法可能会取代目前从地球携带这种材料的限制。利用就地资源利用技术在太空生产、收获或收集消耗性资源，有可能降低其有效载荷成本。就地资源利用不仅为推进剂提供材料，也就是产生运载火箭推进力的化学物质，支持从地球重力井外的高地发射，而且有可能收获氦-3，一种由太阳风带到月球的清洁高效的能源。这可以实现清洁的聚变能源。

最后一个值得考虑的关键技术是在轨服务。对许多卫星来说，其寿命的限制因素不是有效载荷，而是燃料量。在轨服务包括检查、加油和维修卫星以延长其寿命。此外，在轨服务卫星与其他卫星交会对接的技术可用于对过期卫星进行脱轨。延长卫星寿命将是卫星运行模式的进一步转变，这将减少轨道碎片进而有益于太空发射。

美国应该为其最有价值的卫星及其下行地面站开发和部署电磁对抗措施。美国已经部部分署了该类技术，应该立即扩展电子战能力，以保护美国和盟军装备和通信可用性，特别是在危机爆发时。天基电子战防御是对抗干扰和动能攻击的首要任务。直接入轨式和在轨反卫星武器都依赖于末制导，这种末制导可以由电子战系统来进行干扰。美国应该集中精力发展电磁防御，以应对太空威胁。这种方法将保护美国、盟国和伙伴国的天基能力，同时对正在实现武器化太空保持敏感性。

该战略不是一个能够“预见未来”的战略，而是一个“迎接未来”的务实的战略。

下面以该战略的一段原话作为结语：“确定2050年哪些可能实现、哪些不能实现是不可能的，因为预测下一个10年所依据的基准在未来几年就可能会被巨大和未知的成就所替代。然而，为2050年制定一个路线图有助于为追求未来太空的持久繁荣和安全给出必要的目标、政策和投资方向。无论将来事态如何发展、以多么高的速度发展，都能够以最远的视线关注未来，进而让人类能够始终从太空活动中获益。”