两年前,俄罗斯用一枚弹道导弹击落了它的一颗卫星,造成了超过1700块碎片云。

导言

两年前,俄罗斯用弹道导弹击落了它的一颗卫星,造成了1700多块碎片云。作为回应,SpaceX公司将其卫星导航至安全地带,而国际空间站上的宇航员则躲进了逃生舱。幸运的是,这次事件没有对其他航天器造成损害。这是一次直接上升反卫星(ASAT)试验。随后几天,各国纷纷指责俄罗斯不负责任,破坏了国际关系的稳定。在接下来的几周和几个月里,美国、"安全世界基金会"等非营利组织和联合国发起了外交和政治努力,试图阻止未来的反卫星试验。到目前为止,这些努力还不够。

卫星运营商使用燃料来避免与碎片碰撞。太空中的碎片越多,需要的燃料就越多。燃料非常昂贵。没有太空系统,就没有全球定位系统、网上银行或长途电话。天气预报将不那么可靠,灾难应对将更加缓慢,减缓气候变化、保护野生动物和改善空气质量的机会也将消失。

太空是日常生活的重要组成部分,因此,保持太空的安全和可持续发展,使其免受碎片的影响至关重要。任何碰撞都可能引发"凯斯勒综合症",这是一种假想情况,即碎片摧毁几颗卫星,从而产生更多碎片。新的碎片又会摧毁更多的卫星,形成指数级增长的碎片云。这种碎片云可能会变得非常密集,没有任何东西可以穿透它,从而有效地将人类世世代代困在地球上。

防止反卫星武器碎片的关键,在于了解一个国家为什么会制造碎片。过去几年,我的研究主要集中在这个问题上。首先,我创造了一种衡量国家太空实力的新方法,我称之为太空实力指数。追踪国家太空力量本身就很有趣,指数只是回答这个问题的第一步。

通过对国际关系理论的进一步分析,并将我的分析结果与历次反卫星武器试验的碎片进行关联,我发现了一个重大发现。我发现,在同一时间,越多国家的国力增长率发生变化,当年产生的太空碎片就越多。这一发现在一定程度上解释了为什么各国会选择进行反卫星试验,从而导致碎片的产生。

自1957年发射第一颗卫星以来,人类不断将更多东西送入轨道。卫星挤占了空间,当然它们对人类有益。人类还将碎片,那些不能正常工作的物体送入轨道。被遗弃的卫星、旧的火箭部件或反卫星武器试验中被摧毁的卫星,都是空间碎片的例子。

太空竞争:如何预测并防止下一次反卫星武器试验

图1:低地球轨道上大于10厘米的物体数量。来源:美国宇航局ODPO

如今,轨道上的碎片数量虽然在过去二十年中激增,不过并不构成生存风险。这是因为发生了两件大事:中国2007年的反卫星武器试验和俄罗斯2021年的反卫星武器试验。中国的试验释放了3500多块碎片,其中2500多块至今仍环绕着我们的星球。这些试验产生的碎片使太空变得更加危险。2013年,中国的一块碎片与俄罗斯的一颗运行中的卫星相撞,使其偏离轨道并被摧毁。

你会认为太空可持续性是一个简单的命题。各国可以在零碎片或有限碎片的情况下进行反卫星试验,但俄罗斯和中国还是制造了数千枚碎片。尽管俄罗斯和中国在保护其太空系统方面拥有既得利益,但使太空更加安全和可持续的努力却以失败告终。美国为了建立新的国际准则,防止太空碎片,承诺停止试验直接上升反卫星导弹,并呼吁其他国家也这样做。然而,还没有其他具有反卫星能力的国家加入该条约。联合国减少太空威胁不限成员名额工作组的成立是为了提出国际法或建议,使太空更具可持续性。他们召开了四次会议,但俄罗斯代表阻止了编写哪怕是程序性报告的尝试。

这些失败的原因可能在于反卫星武器试验的一个被忽视的原因:一个国家如何看待自己的力量。查尔斯-多兰在其"权力周期理论"中将一个国家不断变化的权力地位与其集体情绪联系起来。权力周期"是一个国家的权力与其他大国相比的曲线图(图2)。权力周期的形状是一致的。

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图2:典型的权力周期

多兰将这一周期与国家的集体心理联系起来。他观察到,处于类似权力周期阶段的国家--被称为"临界点",表现出相似的行为,其特点是不安全感和更高的冲突倾向。临界点代表了增长趋势之间的过渡:从快速增长到缓慢增长,从缓慢增长到缓慢衰退,从缓慢衰退到快速衰退,最后从快速衰退到缓慢增长。同时达到这些临界点的国家越多,冲突的风险就越大。

衡量太空力量:为了使用力量周期理论,我需要一种衡量国家太空力量的方法,因此我创建了太空力量指数。太空力量指数的基础是发展测量:太空军事能力;太空科学能力和活跃的太空港口。

以及规模衡量:年度轨道发射;年度有效载荷;累计轨道发射;年度军事有效载荷和年度科学有效载荷.

在调整为通用比例后,我将这些数值相加,得出一个代表国家太空实力的数字。我用这个指数绘制了实力曲线。一旦有了太空力量曲线,我就能计算出临界点与反卫星碎片之间的相关性。

结果如图

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图3:太空动力周期与反卫星武器测试

我发现两者之间存在一定的相关性。从统计学角度来看,处于临界期的国家数量与当年的碎片数量之间的相关性为0.43。在1995年后的第二个太空时代,这一相关性为0.51。图3展示了这种相关性。

以下是其他一些相关系数,以帮助理解这一结果如图:

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解释:在每个临界点上,国家往往会以可预测的、破坏稳定的方式行事。并非所有临界点都会导致国家进行反卫星试验,但所有临界点都会使反卫星试验更有可能进行。某些关键点可能会降低一个国家阻止另一个国家进行试验的愿望,或导致它试图削弱国际准则。所有这些关键点都会造成不确定性和风险。下面列出了不同的临界点以及反卫星武器碎片更有可能出现的原因。

临界点典型行为举例

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较低的转折点国家意识到其新发现的实力,变得更加自信,往往会挑战其他国家或规范。 印度在2018年进行了一次反卫星武器试验,产生了相对少量的碎片。

第一个拐点国家崛起放缓,指责全球秩序,经常采取措施破坏全球秩序。 中国正试图通过2021年发射的新空间站"天宫"建立自己的国际秩序。

上转折点国家达到顶峰并开始衰落。在此,国家可能会诉诸战争,试图扭转颓势,保持领导地位。 美国在20世纪60年代初进行了"海星"电磁脉冲试验,140万吨TNT弹头损坏了3颗卫星。

第二个拐点美国仍在衰落,但衰落的速度没有那么快。一方面,国家惧怕强大的竞争对手,但另一方面,它又觉得如果果断行动,就能重新夺回失去的地位。 俄罗斯对西方的蚕食感到偏执,贪婪地想要恢复自己在太空中的主导地位。俄罗斯在进行2021年反卫星武器试验时,正处于这一关键时刻。

第二个较低的转折点在经历了长期的衰落之后,国家趋于平稳,并开始重新崛起。国家往往会与其他国家结盟,寻求他们的帮助,以保护自己无法独自守护的利益。这些盟友可能会被卷入原本不会卷入的冲突。 2023年的今天,美国正处于这一点上,其围绕《阿尔忒弥斯协议》所采取的行动可能代表了这些感受。

预测与建议

多兰认为,预测国际关系的未来是不可能的。虽然我对这一领域固有的复杂性和不可预测性表示赞赏,但我相信,运用国际关系理论来推测未来事件可能会很有洞察力和价值。诚然,关键点的确切时间无法确定,但它们所遵循的模式是一致的。有鉴于此,我大胆提出以下预测:

中国会不情愿地捍卫俄罗斯的太空利益。俄罗斯的下一个临界点将是一个较低的转折点。在下一个较低的转折点,俄罗斯将收回过去的利益,并很可能雇佣一个强大的盟友来保护这些利益。动力循环理论无法预测谁会是盟友。考虑到俄罗斯和中国目前的关系,俄罗斯的盟友似乎有可能是中国。从历史上看,处于这一关头的国家都会制造混乱,将盟友拖入不必要的冲突中。

美国和印度将放弃国际秩序。尽管美国和印度努力塑造一个合作的太空环境,特别是通过《阿耳忒弥斯协议》,但它们将遇到第一个拐点,看到自己的崛起受到限制。它们最终可能会选择独立行动,破坏全球合作,使中国或俄罗斯等国能够根据自身利益建立新的国际秩序。

中国将再次进行反卫星武器试验。将迎来上转折点的中国是对未来太空和平最危险的国家。经历了上转折点的国家看到自己的崛起终于结束,衰落开始。他们往往不接受自己的命运,寻求改变自己的命运,通常是通过战争。在太空中,这可能是侵略性行动,如近距离行动或不造成碎片的反卫星试验。

以上三种预测是最好的情况。如果这些临界点同时出现,中国很可能会采取比近距离行动或非碎片反卫星武器试验更糟糕的行动,如进行另一次大规模反卫星武器试验,甚至攻击另一个国家的卫星系统,引发太空战争。

美国、联合国和其他政策制定者为确保太空安全所做的努力值得称赞,但还不够。要确保太空安全,国际体系必须认识到各国在不同关键点上的具体关切,并与之互动。利益攸关方应向处于上拐点和下拐点的偏执国家提供保证、伙伴关系甚至援助。利益攸关方应让处于较低转折点和第一个拐点的国家发挥更大的国际作用。不久的将来,多个国家将同时进入关键时期。如果不承认这些现实,被不确定性、偏执、贪婪和恐惧所淹没,系统就会动摇。届时,反卫星武器将再次进行试验,我们已经拥挤不堪的轨道上将增加至少数千个碎片,而太空的利用可能会危及几代人。

丹尼尔-杜尚2024年1月7日《现代外交》

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