内容摘要：

2022年9月29日，GAO发布《大型卫星星座：减轻环境和其他影响》报告。报告表示，截至2022年春季，已经有近5500颗在轨卫星，这些卫星服务于GPS、通信和遥感的同时，也带来了许多隐患。此外，卫星数量的增加和大型卫星星座的兴起，可能会进一步加剧这些风险。本评估报告以描述大型卫星星座的兴起所带来的潜在影响，并关注既有或新兴的技术和应对措施，以确定这些方法是否能够缓解上述影响、有哪些缺失和挑战。本报告最后列出了四种政策选择，以及建立在这些政策选择之上的政策框架，提出政府应该在提升技术水平、制定标准规范、促进信息共享和完善机构设置方面与多利益攸关方进行配合，共同平衡大型卫星星座所带来的不确定性风险和潜在利益。

1 背景

在当今的背景下，卫星已经能够在军用和民用领域发挥作用。而大型卫星星座的应用则可以进一步地提升全球的通信网络覆盖率。美国政府的轨道碎片缓减标准将包含至少100颗现役卫星的卫星星座归类为“大型”星座。技术进步使卫星价格更便宜，从而提高了部署大型卫星星座的潜力。

然而，随着大型卫星星座的发展，风险也随之出现：根据卫星所处的不同位置提出了三类可能的影响。第一是火箭发射和卫星进入高层大气所排放以及残留碎片所带来的风险；第二是影响地球和空间观测的阳光反射和无线电传输；第三是轨道太空环境中的碎片可能会影响卫星的运行安全。这些安全风险会在大型卫星星座中进一步放大。

目前，美国主要依靠联邦通信委员会(FCC)和国家电信和信息主管部门(NTIA)进行频率的使用授权，美国海洋和大气管理局(NOAA)负责卫星遥感活动的许可，联邦航空管理局(FAA) 负责向将卫星发射到轨道的运营商发放证书；而在国际上，主要依靠《外层空间条约》和据《空间物体造成损害的国际责任公约》进行规制。联合国外层空间事务办公室协助各国执行条约，并与联合国和平利用外层空间委员会展开合作。此外，国际电联、机构间空间碎片协调委员会和国际天文学联合会也参与到治理活动中。

2 影响

2.1 对大气环境的影响

报告指出，火箭发射会向大气中排放可能影响地球温度和臭氧的有害气体和颗粒物。与其他人为排放源（例如航空）不同，火箭产生的排放物会延伸到高层大气，带来更严重的影响。并且，使用不同的推进燃料，排放物也会有不同。但不同排放物质究竟能够对大气带来怎样的影响，目前尚无确切的研究数据。

报告指出，应该采取相应措施减少火箭和卫星带来的影响。包括数据搜集、指标建立、数据库共享、政策指导等。政府和其他利益相关方需要采取措施共同减轻卫星发射对大气环境的影响。

除了直接排放以外，当卫星开始解体并再入大气时也可能会产生对经济和人员生命健康的损害。虽然当前FCC已经制定了人员伤害的风险标准。但是随着大型卫星星座的兴起、卫星数量的增加，这方面的安全风险也会随之提升。

针对这种风险，需要采取两方面的应对措施。一方面需要在卫星设计环节考虑到充分解体的技术和标准；另一方面则是对卫星载入提供姿态和解体位置的限制。

2.2 对光反射和无线电传输的影响

阳光反射会直接影响天文活动：对于地基的天文学观测而言，卫星所反射的太阳光可能在观测图像中产生条纹或亮斑，从而对光学望远镜产生影响。而对于天基的科学任务而言，主要的影响是卫星可能会遮蔽视野或阻碍观测。

针对这些问题，报告也给出了一些可行的方案，包括：加强效果研究以更好了解卫星可能带来的影响、设立卫星轨道标准、设定亮度标准、在卫星设计环节中考虑降低反射率等；天文业方面也可以考虑改进图像处理技术，共同缓解双方矛盾。但这些措施无法适配天基科学任务的要求。

卫星的无线电传输则会对射电天文学和政府空间系统产生影响：对于研究天体发射或吸收的无线电信号射电天文学来说，卫星的无线通讯系统能够带来大量的“噪声”以至于天文信号难以被检测到。而随着大型卫星星座的兴起，卫星信号传输可能会越来越多地挑战射电天文学探测微弱宇宙信号的能力，而相应的原本通过选址或无线电静默装备进行规避措施也会在大型卫星星座面前显得乏力。

针对这种潜在风险，报告提出了四种相应的应对措施：①通过技术突破减少对无线电传输的影响；②加强对频谱和射电天文台的保护；③加强数据和信息共享；④改进射电天文学的观测技术和硬件，以规避无线电影响。

而除了上述对射电天文学的影响以外，卫星的无线电传输也可能对地球观测卫星和NASA通信信号中继系统产生影响。随着卫星数量显著增长，可能需要更多的研究和机构间协调以确定未来产生的影响。

2.3 轨道碎片对卫星带来的影响

报告提出，在轨道碎片和卫星的相互关系中，存在一种恶行循环：轨道碎片可能会损坏活动卫星，而卫星数量的增加进一步增加了碎片的数量。而且一旦发生碰撞，则会产生连锁反应或失控效应，即凯斯勒综合症。

因此，政府和企业需要加强合作，通过跟踪器获取并提供空间态势感知数据和服务，及时发出警告消息并进行响应和协调。此外，还需要进一步明确和强化相关的标准、提高技术能力；而也有科学家提出可以清除和利用这些轨道碎片。

3 应对政策和框架

报告指出，针对上述问题，如果仅从单一的应对措施着手，可能无法发挥治理效能，因此在报告的最后一部分，希望能够提出一个综合性的政策框架以便在诸多不确定性中采取有效行动。

针对以上问题，报告首先归纳了四种政策选择：

选择一：推动知识和技术的发展：包括对火箭和卫星排放量的量化研究，加强针对性研究，加强缓解措施的技术开发（轨道碎片清除、减少光反射）等。这一选择中可以进一步提升政策制定者对情况的了解，同时技术创新也可能会带来更加高效的新方法。但需要注意政府和其他利益相关者的资源协调，并及时应对卫星星座所带来的新问题。

选择二：改进数据共享措施：包括建立跨部门多主体的数据库、建立与多利益相关者的共享机制等。这一方案有利于共享高质量数据，改进现有的应对措施，也可以为加强政府、学术界和行业之间的协作，创造更有效的解决方案。但报告也提出，这一政策选择是否能够收效取决于利益相关者的合作意愿，因此如何加强与多利益相关者的合作将是这一方案中的重点环节。

选择三：设立标准和规则：既可以通过修改现有的标准和法规，也可以在对指标的充分考虑下设立新的标准。这将有利于上述缓解方案的制度化和标准化，提供执法途径，保护现有的卫星运营商和利益攸关方，并为新进入者提供指导。

选择四：改善组织机构，提升领导能力：这既包括美国国内联邦框架的调整，也包括国际层面和非政府层面的机制改进。这将有利于提升许多应对措施的实施效率，更有利于凝聚多利益相关主体，合力应对挑战。但同样这种措施也面对着不确定性，比如说相关机构过于激进则会将企业驱离该国，而如果机制建设过于谨慎缓慢则无法应对源源不断的新挑战。在以上政策措施的基础上，报告提出了针对大型卫星星座兴起所带来的种种影响的治理框架。

如图所示，相关的组织和机构需要将注意力和资源优先用于知识建设和技术开发的最紧迫需求。当政策选择没有达到预期效果时，或者当权衡、不断变化的环境或全球社会带来新的挑战或障碍时，协调的组织和领导也有助于政策制定者调整他们的优先事项，适应不断变化的不确定性。

文章来源｜GAO

编译｜智能society

文件链接｜https://www.gao.gov/assets/730/723162.pdf（80页）

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