欧盟太空监视和跟踪框架建设情况分析

学术 2024-10-11 09:43 北京

随着国际社会愈发重视太空安全，太空交通管理已成为各国应对太空安全风险、争夺领域规则话语权、维护太空发展权的重要抓手，美国已经相继在国家政策、系统建设、标准实践等领域推出了一系列举措。欧盟为保持其领先地位，将以欧盟太空监视和跟踪（EUSST）框架作为核心支柱，通过对外提供避碰、再入分析和碎片分析服务开展太空交通管理相关实践活动，巩固和提高其在太空领域的国际影响力和话语权。本文对EUSST框架的职能定位、组织架构和服务情况进行梳理，分析其对国际太空交通管理进程的影响。

1 欧盟太空监视和跟踪框架基本情况

职能定位及演化历程

EUSST框架的建设源于欧洲对太空安全和空间态势感知能力（SSA）重要性认识的提升。2008年，随着法国、德国、意大利和英国等独立太空系统的发展，欧洲注意到了SSA在国防和外空治理方面的重要作用，并意图利用该能力强化太空领导地位。此时，欧洲刚发布航天政策决议，统合了欧盟成员国及欧洲航天局的航天基础，建立起统筹发展欧洲航天系统的新制度。发展SSA能力的需求被纳入欧洲航天政策的推进措施中，并最终形成了EUSST框架构想。该框架通过整合成员国SSA基础设施，面向欧洲航天机构和民防部门等用户提供技术服务，以帮助欧洲应对空间碰撞、再入事件和碎片演化对太空系统和国家安全的潜在风险。该框架于2014年启动建设并于2016年起正式运行。

随着太空交通管理概念的兴起，特别是美发布一系列太空交通管理政策后，欧洲认识到太空交通管理的战略意义。2021年，欧洲航天工业协会发布《太空交通管理：欧洲航天应该抓住的机遇》立场报告，阐述了自主的SSA系统对欧洲太空交通管理的意义，建议利用EUSST框架促进欧洲商业SSA能力的发展，降低对美SSA能力的依赖。同年发布的欧盟太空计划同样将EUSST视为重点发展的SSA能力之一，通过调整其组织架构，将其纳入欧盟太空计划的组织领导之下。此时的EUSST将服务定位在为欧洲提供太空安全风险监测和风险应对等太空交通管理所需的技术服务，但与欧洲太空交通管理规则和制度的建设相对隔离。

2022年2月，欧盟发布太空交通管理方案，提出实施太空交通管理需要技术实践支撑，而EUSST能够发挥这样的作用，因此将其视为欧洲太空交通管理的能力核心和业务支柱。方案要求EUSST提高对太空交通管理规则和制度建设的支撑作用，并面向全球开放服务。自此，EUSST在欧洲太空交通管理方面的目标定位有所调整，从原有的面向欧洲用户提供太空安全相关的SSA服务，转为面向全球用户提供太空交通管理服务。后续，EUSST还将配合欧洲政策法规制定和技术标准推广，实现在国际上推广欧洲太空交通管理方案的目标。

参与者及组织架构

2015年，法国、德国、意大利、西班牙和英国等5个欧盟成员国成立了太空监视和跟踪联盟（SST Consortium），由各成员国指定的实体机构作为代表开展实际工作。该联盟下的各成员国与欧盟卫星中心合作运营最初的EUSST，欧洲委员会负责对EUSST的监督和管理。2018年波兰、葡萄牙和罗马尼亚加入了该联盟，2020年因英国脱欧，联盟成员减少到7个。

2022年11月11日，根据欧盟太空计划，SST联盟被新成立的SST伙伴关系（SSTPartnership）取代，成员国数量以SST联盟为基础扩大到15个。为提高成员国参与的积极性和灵活性，保障EUSST服务的连续性和持续升级，SST伙伴关系建立了包含指导委员会、安全委员会、计划协调办公室和技术委员会的组织架构，如图1所示。

图1 SST伙伴关系组织架构

1）指导委员会是最高决策机构，负责政策和战略目标、财务事项的决定以及与欧盟、外部利益攸关方和国际对话者的接触。SST伙伴关系的每个成员国在指导委员会中都有两名代表，其中一名来自成员国参与SST伙伴关系的实体机构，另一名则来自成员国国防部、国家安全局或负责太空事务的政府部门或实体机构。

2）安全委员会是SST伙伴关系的安全机构，负责EUSST的运营安全，并负责保障数据和信息使用和交换的安全。

3）计划协调办公室负责开展方案、合同、财务及关键绩效指标（KPI）方面的协调，并监管这些活动的开展。

4）技术委员会包含四个专家小组，负责协调EUSST计划的技术实施。其中，传感器操作专家组负责传感器的调度、连接和操作，以及新传感器的校准和集成；服务提供专家组负责数据库、编目库和服务前台的维护，以及新服务的集成；性能监测专家组负责传感器、数据库、编目库、服务和前台的定期评估，监测关键性能指标、服务质量和运营安全；系统发展专家组负责EUSST系统升级、制定未来发展计划、开展架构研究并准备新的服务。

框架基本功能

EUSST基本框架如图2所示，主要包括传感器、数据处理和服务提供三个部分，各国传感器的数据由各国数据库汇聚进入联合数据库，由不同运营中心（OC）利用联合数据库、经由服务前台统一面向用户提供产品。

图2 EUSST基本框架

（1）传感器网络

传感器网络通过运营各成员国的传感器完成空间物体的监测和跟踪，各成员国仍然具备对其传感器的所有权和控制权。EUSST利用集中规划工具为各传感器发布任务，从而使使用效益最大化。截至2023年11月13日，该网络由36套传感器（9台雷达和27台望远镜）组成，包括11套军用、16套民用和9套商用传感器，能够编目近14000个空间物体。

（2）数据处理

各成员国传感器收集的数据存放在各国数据库中，并定期通过本国的运营中心共享至EUSST联合数据库。EUSST联合数据库于2019年4月起运行，由德国负责管理，后续计划以此为基础生成EUSST空间编目库，并计划于2024年底投入使用并逐步对外开放。

（3）服务提供

各运营中心通过统一的前台门户向用户提供服务，目前包括避碰（CA）、再入分析（RE）和碎片分析（FG）三种服务。其中，法国运营中心（OCFR-SSA，主要由法国空间研究中心提供支持）和西班牙运营中心（S3TOC，主要由西班牙航天局提供支持）负责提供热冗余的CA服务，意大利运营中心（ISOC，主要由意大利空间态势感知中心提供支持）负责提供RE和FG服务。

2 欧盟太空监视和跟踪框架服务概况

服务类型和产品

（1）避碰服务

避碰服务利用EUSST传感器数据和外部信息，评估航天器之间或航天器与空间碎片之间的碰撞风险，并为用户提供定制化的避碰服务。用户可以根据几何关系、碰撞概率和时间设置不同风险等级的阈值，以及规避控制后期望降到的阈值，从而按需接收碰撞预警。当EUSST检测到高风险交会事件，会向EUSST传感器发送任务请求，根据跟踪与监测结果最终生成交会风险评估产品，还可根据需求提供避碰机动方案，但是否实施规避的决定权全部在于所有者/运营商。此外，为了便于开展避碰协调，EUSST门户为用户提供了在线沟通与协调的平台，可以针对某个交会事件建立平台服务人员和交会双方专用的沟通渠道。截至2023年10月15日，EUSST为55家卫星运营商的419颗卫星（包括欧盟和非欧盟的176颗低轨、58颗中轨和185颗高轨卫星）提供该服务。

该服务可以提供三种产品：交会数据信息（CDM）、与每个CDM相关的报告和月度报告。CDM可以是基于所有者/运营商提供的星历表和EUSST数据（目前基于各成员国数据库和EUSST数据库，后续将使用EUSST编目库）的自主型CDM，也可以是基于美国第19太空防御中队提供的CDM数据和第18太空防御中队提供的特殊摄动（SP）星历表等外部信息的增强型CDM。图3展示了该服务使用不同的输入信息组合产生的不同CDM产品类型，在生成CDM产品的过程中，运营中心将对所有者/运营商星历进行精度校准、协方差估计，刚体半径计算并开展碰撞概率的灵敏度分析，最终生成CDM及其风险程度分析报告。EUSST将根据可利用的数据为用户提供多个CDM产品，并人工提供不同产品间的对比分析和优选产品评估的服务。

图3 避碰服务提供的CDM产品类型

（2）再入分析服务

意大利运营中心定期监测所有火箭箭体和质量大于2000kg或雷达反射截面积大于1m2的空间碎片，当这些物体将要再入大气层时，运营中心将向EUSST传感器网络发送任务请求，通过分析EUSST数据和外部来源信息，对人造空间物体非受控再入大气层过程进行预测和风险评估。EUSST于2021年和2022年分别报告了69次和77次再入大气层事件。

该服务可以提供30天再入空间物体清单和再入报告两种产品。前者每周提供未来30天内非受控再入的所有空间物体清单和每个空间物体再入窗口预报的演变情况；后者在再入前3~4天提供详细的分析，包括轨道信息、二维飞越轨迹，并在最终的报告里提供实际的再入轨迹。同时可以提供定制化产品，如通过重点关注区域的物体飞越轨迹。

（3）碎片分析服务

意大利运营中心利用EUSST传感器数据、美国第18/19太空防御中队和航天器所有者/运营商提供的信息，开展在轨碎片的监测和识别，针对碎片产生事件向EUSST传感器发送任务请求，并提供短期通报、中期分析报告和长期分析报告三种产品。EUSST于2021年和2022年分别报告了4起和7起碎片产生事件。

短期通报发布于快速确认碎片产生事件之后，通过电子邮件通报数据信息来源、碎片事件基本情况，以及空间物体特征等信息；中期分析报告发布于短期通报后3周内，根据对编目碎片轨道参数的进一步分析，提供碎片分布以及对重点关注太空资产的早期影响分析等信息；长期分析报告发布于短期通报后3个月内，通过对碎片演化的进一步分析，提供碎片产生事件的仿真模拟、碎片的空间密度演变以及7cm以上碎片的预期数量等信息。

后续建设方向

（1）规划新增服务

EUSST将聚焦太空交通管理，继续扩展服务范围。一是围绕空间碎片减缓和治理，新增主动碎片清除、航天器寿命末期处置和在轨维修等方面的服务；二是增加太空活动协调方面的服务，包括发射交会风险分析、频率干扰的监测和定位、轨道机动的检测和反演等；三是提供面向长期任务的评估服务，包括空间环境长期演化预测和航天器全寿命风险评估，并提供相应操作建议。

（2）发展商业生态

EUSST计划充当欧洲商业SSA数据的内部市场、商业传感器的投资者和商业服务的推动者，通过与行业的定期交流，尽可能依赖商业部门来发展服务；同时计划区分基本公共服务和高级付费服务，以兼顾基本太空安全需求和商业公司利益，促进欧洲商业SSA生态系统的发展。

（3）持续推进与美合作

欧盟在EUSST建设中持续与美国开展合作交流。一是SST伙伴关系成员国与美签订双边SSA数据共享协议；二是和美太空商业办公室定期进行SSA服务相关的专家级交流和联合技术研究，2022年双方开展了SSA数据共享实验，验证了在数据稀缺的情况下数据融合的收益效果。

3 对国际太空交通管理的影响分析

提高欧盟太空交通管理方案的影响力

EUSST是欧盟多边太空交通管理方案的实践产物。欧盟以此配合其太空交通管理政策和标准，形成了区域级示范效应，一定程度上削弱了美国倡导的以美为核心制定规则和标准的国际影响力，客观上牵制了美在太空交通管理领域的话语权，增强了欧盟在国际范围内太空领域的影响力，有利于其抢占太空交通管理领域发展权。

加快太空交通管理技术的主导权竞争

EUSST是支撑欧盟竞争太空交通管理领域技术领导地位和国际标准制定话语权的关键基础设施，其发展建设将加快此领域技术标准和行业规范的制定进程，也对其他国家在此领域未来发展路径的主动权产生一定影响。欧盟与美竞争的同时，仍将美视为太空交通领域的首要合作伙伴，通过与美开展数据共享和技术交流，促进二者系统间的兼容性和互操作性，扩大与其他国家的地位优势，以便后续成为全球性太空交通领域协作和发展的主导者之一。

影响商业太空交通服务的国际市场格局

虽然欧盟商业航天的国际市场份额落后于美国，但利用EUSST建立的太空交通管理服务市场，能够充分发挥欧盟政策引导作用，为商业航天发展提供持续动力。EUSST形成的区域市场影响力，有助于推广欧洲太空数据和服务标准，提高欧盟在国际市场的竞争力和在市场准入标准制定上的主动权，压缩其他国家商业航天海外市场的拓展空间。

4 结论

就目前而言，欧盟基于EUSST的太空交通管理框架已经基本成型，并在欧盟区内提供基础性的太空交通管理服务以支持各成员国安全、稳定和长期可持续地利用太空。未来欧盟还将在EUSST能力基础上持续扩大太空交通管理服务范围，不断增强其国际太空市场竞争力，在与美国太空交通协调系统（TraCSS）的合作与竞争中，强化太空交通管理实践与规则制定，进一步推进欧盟的太空交通管理模式在国际社会的影响力，支撑欧盟在国际舞台的政治地位。但是，俄乌冲突持续给欧洲政治、经济、外交等方面发展带来的影响，一定程度上迟滞了欧盟建设EUSST和推广其服务的进程，欧盟的太空交通管理之路依然充满挑战。

来源：国际太空

编辑：陈飚

监制：祁首冰

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