21世纪的斯普特尼克危机

日本的太空政策(5):动用一切可用手段,提升“空间态势感知”能力

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为了保障太空安全,提升空间态势感知(SSA)能力可谓日本的紧迫课题。日本将于2022年新设“太空作战队”,对太空实施监控。

参加多国联合桌面演习具有划时代意义

要做好太空安全保障工作,首先要尽可能精确地把握“现在”“哪里”存在“怎样的”空间物体。空间物体指的是在地球上制造并送入太空的物体,比如火箭及其零部件、组成部分等,也包括空间碎片。

于是,实施第三版太空基本计划不久后的2015~2016年度,日本开始着手讨论开展关于空间态势感知(SSA)能力具体化的调研工作,以及同美国战略司令部加强合作的理想方式等问题。

最终在2018年,日本首次参加了SSA多国联合桌面演习(“全球哨兵”演习,此前参加国为美国、英国、加拿大、澳大利亚、新西兰、法国和德国)。过去,只有和美国关系特殊的国家才能参加桌面演习,自2014年以来,除法德之外的五国还建立了能够联合开展太空作战的体制。日本融入到如此特别的关系之中,具有划时代的意义。或许可以说,这在很大程度上是得益于日美同盟关系的深化。

从天体观测到“空间态势感知”数据共享协定

日本用于SSA的观测活动是由位于冈山县的美星空间保障中心和上斋原空间保障中心(曾隶属于日本太空论坛,现隶属于JAXA)负责实施的。这两座设施分别拥有光学望远镜和观测雷达,JAXA一直发挥着主导作用。

美星空间保障中心的光学观测设备外观。该设施用于观测废弃的人造卫星和火箭,以及它们的碎片等太空垃圾(空间碎片)(© JAXA)
美星空间保障中心的光学观测设备外观。该设施用于观测废弃的人造卫星和火箭,以及它们的碎片等太空垃圾(空间碎片)(© JAXA)

上上斋原空间保障中心的空间碎片观测雷达(© JAXA)
上上斋原空间保障中心的空间碎片观测雷达(© JAXA)

过去很长一段时间,日本从未有过将观测活动用于安保目的的意识,一直开展的是出于天文学研究和太空安全利用目的的空间碎片观测和近地天体(NEO)观测活动,直至近年才有所改变。不过,“空间碎片”这一航天活动的最大威胁、以及小行星或彗星如果撞击地球,容易造成严重破坏,因此从广义上说,对地球构成威胁的NEO都和安全保障有关。

观测并确定那些在可疑轨道上运行、盯上日本的卫星、像跟踪狂一样监视日本卫星活动、时不时甚至做出攻击姿态的物体——或许以前从未想象过这些工作也会成为一种任务。而执行这些任务所要求的望远镜性能和数据分析能力,远远高于针对空间碎片和NEO的观测活动。

除了屈指可数的几个航天大国外,在SSA方面,多数国家都和日本情况差不多,不,或许说他们的情况更加严峻也毫不为过。

随着人们开始将太空视作战斗领域、愈发担忧安全保障问题,许多国家和企业纷纷和美国战略司令部签订SSA数据共享协定,向美方提供己方掌握的SSA数据,以换取美军能够提供的SSA数据。

2019年4月,罗马尼亚航天部门与美国战略司令部签订SSA协定。这是美国的第100份SSA协定。美国战略司令部也相继和许多国家以及国内外企业团体签订协议,致力于完善SSA数据。

因为,最终精确掌握着什么空间物体位于哪个轨道等运行状况的,只有运营者本身。那么,如果能从更多的活动主体那里收集到信息,SSA数据的精确度就会更高。由于这直接关系到安全保障问题,因此在当前的一百多份协定中,暂时还没有和俄罗斯及中国的数据共享协定。

日美“共享搭载” 完善太空基建

现在,受JAXA派遣,一批航空自卫官正在接受SSA数据分析技术等方面的培训。防卫省自身则计划在山口县设置名为“深空雷达”的SSA设备,力争自2023年起投入使用。

2019年4月19日召开的日美安全保障磋商委员会(“2+2”)宣布,美国将帮助日本开发深空雷达,并在预定2023年发射的日本版GPS准天顶卫星“引路者”上共享搭载(Hosted payload)美国的SSA任务设备。

此举将催生日本和盟友之间的共享搭载型卫星,这也是第三版太空基本计划中提到的具体目标。这既是在深化日美同盟关系形式下对SSA能力的提升,如果采用共享方式在彼此的卫星上搭载传感器,又可以为任何一方的卫星受到攻击时提供保障。这是对太空基建的巩固。

“对抗措施”“报复”——亟待规则明确化

2018年12月制定的现行防卫大纲确定将新设太空作战队(目前为20人,2022年将扩充至100人编制),并着眼于未来和美国的太空部队展开联动。

太空作战队将从事SSA活动,监控日本的重要卫星是否受到电波干扰等影响和其他真正意义上的卫星破坏(ASAT)攻击。受到攻击时如何反应是今后应该研究的课题,但有一点大家是有共识的,那就是任何国家都可以采取符合国际法规定的对抗措施(countermeasures)和报复(retorsion)行动。

问题是,如果是伴有物理性破坏的ASAT,关于在国际法上何种干涉行为属于违法行为这一点,国际上并没有达成共识。这是一个亟待建立国际法的领域。同时,日本必须积极地参与推进规则明确化进程(我们往往不说制定规则,而是将发现隐藏的现行国际法,并梳理成文的工作叫做“明确化”)。

(注)“对抗措施”指的是针对对方违反国际法的行为,采用具有均衡性的形式,实施除行使武力以外的违反国际法的行为,予以还击。通常的做法是经济制裁、限制交通和通信等。尽管也有一些国家采取小规模武力行动作为对抗措施,但并不普遍。

“报复”指的是针对尚不构成违反国际法行为的非友好行为,采取同样非好友行为加以应对,属于政治性措施。当然,在国际法层面,针对对方违反国际法的行为实施报复行为是合法的。

有效利用通用小型卫星是发展太空商业活动的机会

自卫队现在拥有两颗X波段(不容易受到气象影响的波段)通信卫星,计划2022年发射第三颗。目前,卫星数量本身比意大利和西班牙的还要少。考虑到严峻的财政状况,要增加自卫队专用卫星并非易事。那么,在利用太空加强日本安保方面,将通用卫星和政府民生卫星用于安保用途的方式就是比较现实的选择。

针对作为日本通用卫星的情报收集卫星,有关方面已经采取了强化措施。第三版太空基本计划出炉的2015年1月,已经计划要以四星组网的系统来运用情报收集卫星。

同年12月,太空开发战略本部敲定的2016年度的日程之后,日本开始致力于建立十星组网的系统,除了原定目标的两颗光学卫星和两颗雷达卫星外,还要增加四颗时间轴多样化卫星(提升了时间分辨率的卫星群,也就是布设在可以频繁拍摄同一区域的低轨道的卫星群)和两颗数据中转卫星。时至今日,有关方面仍在讨论如何缩减成本和确保经费,以实现上述目标。

尽管目前还没有确定时间轴多样化卫星的细节问题,但从成本来考虑,几乎可以判断日本将开发小型卫星。虽然这也算是一种妥协,但与此同时,或许也可以说为太空商业创造了可能。

如今,小型卫星的性能正在快速提升。因为日本的创新企业一直在开发快速响应型的小型火箭,可以在确定发射任务的数天之内完成发射,并且建设了用于发射此类火箭的自用发射基地。

商用快速响应型小型火箭投入使用后,即使时间轴多样化卫星遭到网络攻击等打击,也可以迅速发射新的替代卫星。这将提升卫星的抗打击能力,甚至有助于保障整个任务系统的机能。

日本企业的存在感可能增强

如果采用利用民生卫星这种方式,那么预定于2020年内发射的文部科学省尖端光学卫星(ALOS-3)(可在维持70公里观测幅宽的同时达到80厘米的分辨率)和预定于2021年发射的尖端雷达卫星(ALOS-4)(可以开展夜间拍摄,分辨率为3米)是很有希望的。ALOS-3已经确定将共享搭载防卫省的双波长红外线传感器,该传感器有望提升预警和监视能力以针对受到植被和建筑物遮挡的地面目标,以及潜藏在港湾内的可疑船只等目标。

如上所述,虽然一直在尽可能地巧妙利用政府的通用卫星和民生卫星,试图弥补自卫队专用卫星的缺口,但光凭这些还不够。这个计划是以购买国内外商用卫星的数据,或者签订地面基站接收信息的合同来获取侦察情报这种方法为前提的。在冷战时期,法国的SPOT卫星图像曾长期独霸这个领域的市场。现在,大家认为美国企业的精准到25厘米的高分辨率数据(政策上允许销售的图片分辨率最高为25厘米)最有用。日本企业的卫星图像在分辨率上还无法企及欧美国家的水平。但最近几年,逐渐出现了一些有望在国际市场崭露头角的日本企业,这也是事实。

标题图片:国际空间站的日本“希望号”实验舱将美国纳诺拉克斯公司的太空垃圾(空间碎片)清除卫星部署到太空中。2018年9月20日(© NASA/ZUMA Press/Aflo)

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