美国联邦通信委员会终于开始认真对待太空垃圾

美国联邦通信委员会一项新的潜在规则将为报废卫星设定五年期限,要求其从太空移除

自从 65 年前太空时代开始以来,废弃的火箭残骸、报废的卫星和其他轨道漂浮物稳步地积累在地球周围,在那里,它们可能对宇航员和无人航天器构成严重危险。如今,随着数千颗卫星在轨运行,未来几年还将发射数万颗卫星,“太空垃圾”问题已变得如此严峻,甚至成为英国新国王查尔斯三世的谈论话题。查尔斯王子在 6 月于伦敦举行的太空可持续发展峰会上呼吁采取紧急行动,防止轨道灾难。“我一直认为,保护我们星球周围的太空是少数人认为重要的问题之一,”他说。“但是……如果我们不迅速解决这个问题,它将以巨大的方式反过来困扰我们。”

然而,争取足够的国际支持来解决这个问题一直很困难,部分原因是航天国家的国内监管机构对太空中卫星数量的快速增长反应迟缓。然而,上周的一项重大进展可能预示着局势的转变:美国联邦通信委员会 (FCC) 宣布了预计将出台的几项旨在减少太空垃圾的新规则中的第一项。虽然目前这只是一个小小的进步,但许多专家希望这可能是人类最终整理太空垃圾混乱局面的开始。“这绝对是迈出的良好第一步,”华盛顿特区卫星工业协会高级政策主管特蕾丝·琼斯说。“他们正在认真对待这个问题。”

9 月 8 日,FCC 宣布了新的提案,要求运营商在卫星轨道任务结束后五年内将其从轨道上移除。目前,此期限设定为 25 年,但许多人认为,这一时限不足以解决问题,并且不必要地增加了产生碎片碰撞的风险,从而进一步加剧了太空垃圾的威胁。这不是遥远的科幻场景——一次重大的破坏性碰撞和多次令人恐惧的险些相撞事件已经发生。早在 2009 年,一颗仍在运行的铱星通信卫星与早已报废的俄罗斯宇宙 2251 卫星之间的撞击就产生了近 2000 块太空垃圾,其中大部分至今仍在地球轨道上运行。缩短报废卫星在轨停留时间应能降低未来碰撞的几率。


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“普遍的共识是 25 年太长了,”安全世界基金会的布赖恩·韦登说。但是,“对于新的标准应该是什么,还没有达成共识。”

由于难以达成全球协议,FCC 现在已自行采取行动。在其命令草案中,该机构的“五年规则”将要求在美国获得许可的卫星——或在其他地方获得许可但寻求进入美国市场的卫星——在任务结束后五年内,必须将其从高达地球上方 2000 公里的轨道上脱离轨道。为此,可以选择使用推进器将卫星向下推,或者依靠地球大气层在低轨道产生的自然阻力。(FCC 不规定应如何实现脱轨。)“我们必须解决太空垃圾问题,”FCC 主席杰西卡·罗森沃塞尔在 9 月 9 日由副总统卡玛拉·哈里斯主持的国家太空委员会会议上说。“二十五年太长了。”

预计罗森沃塞尔和 FCC 的其他三位委员将在 9 月 29 日的投票中批准该提案。“我假设它会通过,”琼斯说,尽管可能会有一些小的修改,例如为轨道上意外失效导致卫星搁浅的情况做出调整。如果该规则获得通过,它将在两年后生效,要求运营商届时遵守五年规则。目前尚不清楚不遵守规定的处罚是什么。美国卫星公司铱星通信的卫星运营和地面开发副总裁沃尔特·埃弗雷茨对该提案表示欢迎。“当我看到它时,我欣喜若狂,”他说。“多年来,我们一直是缩短 [轨道寿命] 的倡导者。”

预计这将是 FCC 关于太空碎片的多项命令草案中的第一项,其他草案可能涉及轨道碰撞事件中的责任和经济赔偿问题,或者要求特定高度以上的卫星配备推进器,以在必要时避免碰撞。预计该机构的此类命令草案不会解决卫星造成的光污染问题,而光污染问题一直是天文学家特别关注的问题

虽然这些规则主要以美国为中心,但预计其他国家也会效仿。事实上,一些实体甚至提出了更严格的法规,例如欧洲航天局的“净零”碎片方法,即在轨道上不留下任何垃圾。“我们希望这种势头能够持续下去,并 [希望] 看到其他国家也出台类似的法规,”日本太空垃圾清除公司 Astroscale 的首席技术官迈克·林赛说。

FCC 的行动部分是受到近期卫星数量快速增长的推动,其中大部分来自所谓的巨型星座,例如 SpaceX 的星链。该太空互联网星座于 2019 年开始发射,目前已超过 3000 颗卫星——占在轨运行的所有活跃卫星的一半——并计划在未来几年膨胀到 12000 颗以上。英国公司 OneWeb 也发射了 400 多颗卫星,而亚马逊计划通过发射 3000 多颗卫星的柯伊伯项目星座来与星链竞争。在美国,FCC 负责为这些卫星颁发许可证或允许其进入美国市场,例如 OneWeb 的情况。而且它过去曾因在未解决碎片风险的情况下批准数千颗卫星而受到批评。“以前,卫星运营商可以将废弃的、不受控制的物体遗留一代人的时间,”林赛说,“这是一种非常糟糕的环境管理方式,而且是将问题推迟到未来。”

五年规则是为了至少部分解决卫星数量增加的问题,确保报废卫星不会留在地球轨道上造成混乱。但并非所有人都相信其有效性。“我有一些保留意见,”英国南安普顿大学的太空碎片专家休·刘易斯说。他的模型显示,与 25 年规则相比,五年规则仅能将轨道太空垃圾总量提高 3% 到 4%。在没有“脱轨”规则的情况下,该模型表明,在未来两个世纪中,可能会发生约 133 次碰撞。25 年规则将碰撞次数减少到 55 次,但五年规则仅将碰撞次数降至 43 次。美国宇航局 2019 年的分析显示,200 年后仅提高了 11%。“这在 FCC 的提案中被驳回了,”刘易斯说,他指出,将脱轨时间缩短到几乎为零会更有效。这样做将要求卫星在任务结束后直接返回大气层。“没有证据支持 [改为五年] 的改变,”刘易斯说。“这只是基于人们一直在说的话。”

许多卫星公司通过 太空安全联盟 等组织,已经制定了自己的自愿性指南,在五年或更短的时间内移除卫星,这意味着 FCC 的规则变更不太可能给美国大多数卫星运营商带来太多负担。9 月 8 日,美国航空航天学会 发布了指南,该指南是与 SpaceX、OneWeb 和铱星合作制定的。它们超越了 FCC 的新提案,包括设定一年脱轨的目标,并采取措施避免与其他卫星的近距离通过。“我们的目标是创建一套全面的高级别建议,”弗吉尼亚州 AstroPlanetview 的前 NASA 宇航员桑迪·马格努斯说,他帮助起草了这些指南。“我们的目标实际上是三大星座提供商。亚马逊可能是下一个。”

并非所有人都相信 FCC 应该进入这个领域。“一些反对者会说这超出了 FCC 的权限,”韦登说。其他人则认为,这项任务应由商务部承担,白宫已责成商务部解决太空碎片问题,或联邦航空管理局,该局负责美国境内的发射运营许可。然而,FCC 已经掌握了主动权。“我认为他们认为自己正在填补现有的监管空白,”琼斯说。“当然,一些媒体的关注和险些相撞事件让他们感到担忧。”

虽然仍有许多工作要做,并且人们对该机构是否越权以及一些值得怀疑的科学证据感到担忧,但新的命令草案表明,解决太空垃圾问题至少已提上议事日程。FCC 是否会成为事实上的美国实体来解决这个问题,还有待观察。但韦登认为,其首要地位可能是不可避免的。为什么?他简单地说,因为“没有人做这件事。”

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