为什么足够好的空间交通管理 STM 方法比完美更好
无论出现什么空间交通管理框架——假设曾经有过更正式的框架——它都远非完美。任何领域的交通管理框架都不能消除事故。太空中会发生无意的碰撞。
空间交通管理 (STM) 应该是降低风险，而不是消除风险。也不应该期望美国太空商务办公室及其开放架构数据存储库能够防止所有事故。收益递减规律告诉我们，任何 STM 框架都只会将碰撞风险降低到需要越来越多的资源来降低风险的增量收益的程度。鉴于资源有限且 STM 框架只能减轻空间可持续性的整体风险的一部分，美国政府应专注于引导一种谨慎的降低空间可持续性风险的方法，包括空间碎片管理 (SDM) 工作——即空间碎片的减缓和补救。
只有两种解决方案可以确保太空中的零碰撞并消除所有风险：在太空中进行零活动（为时已晚）或显著限制太空中的新活动，并创建一个高度限制和受控的 STM 框架。这两种选择都不实用，也不可接受。实际上，太空活动正在迅速发展，如果社会重视这项活动，社会就必须接受随之而来的风险。改进 STM 框架将减轻一些这种日益增长的风险，但不会消除它，即使国际社会追求具有无限资源的理想 STM 框架。
考虑其他领域中所有其他流量管理框架的现实。尽管美国有严格的汽车安全标准和交通法规，但每年仍会发生数万起车辆碰撞事故。在海洋领域，尽管有数百年的经验和《国际海上避碰规则》的制度化，每年海上仍会发生数百起意外碰撞事故。在航空领域，尽管有严格的空中交通管制和对人身安全的高度重视，但自 2000 年以来仍发生了几起空中碰撞事故。即使拥有最先进的技术和数十年甚至数百年的经验，交通管理框架也只能缓解风险，而不是消除它。
可以说，美国空中交通管理框架最近享有无可挑剔的声誉，说明了它作为 STM 模型的效用。然而，空中交通的高度安全无疑是以牺牲效率为代价的。据《经济学人》杂志 2019 年报道，2012 年至 2017 年间，美国航班延误的时间增加了 69%。中国也出现了类似的趋势。根据 Eurocontrol 的数据，在欧洲，航班延误和取消在 2018 年给经济造成了超过 200 亿美元的损失。模拟一个类似的空间交通管理系统可能会带来类似的影响，航天工业必须愿意接受。
除了效率低下，空中交通模型对 STM 的适用性还受到国际政府严格控制空间交通规模和范围的不切实际的影响。例如，随着商业航空活动扩展到 E 级上层和 C 级下层空域，FAA 基本上已经表明他们没有能力管理这些高度——从成本和能力的角度来看。试图将所有轨道活动有效控制在防止所有碰撞的水平上，可能需要具有高昂成本的强大能力，更不用说克服现有地缘政治障碍来建立这样一个国际框架的不可行性。
STM 框架也明显不同于其他交通管理模型，尤其是空中交通模型，因为太空在非常低的轨道高度之上并不是一个自我修复的环境。当一架飞机出现机械故障并坠毁时，例如 3 月的东航 5735 航班，不会影响其他空中交通活动。然而，当一颗完美运行的卫星失效时，任何完美的 STM 框架都无法完全缓解这一重大危险。如果卫星碎片，危险会成倍增加。
一个足够好的 STM 框架仍然可以减轻大量的碰撞风险，但前提是要有一个足够好的 SDM 框架（目前远远落后于它需要的地方）。空间交通管理和空间碎片管理共同降低空间可持续性的总体风险。鉴于这种空间可持续性风险管理方法，美国政府应该推行类似于安全世界基金会的布赖恩·韦登在 2020 年 2 月向众议院科学空间和航空小组委员会作证时敦促国会推行的三级空间可持续性计划。
美国政府必须寻求更正式的国家 STM 框架，以迅速实施总统于 2018 年发布的 Space Policy Directive-3 (SPD-3)。此外，它必须扩大有限但足够的监管要求，以应对超大型星座出人意料的快速崛起和太空工业私人投资的持续增长。
例如，类似于《国际海上避碰规则》第 7 条，卫星运营商需要许可或规则要求预测风险、主动减轻风险并采取足够措施避免发生碰撞——这是大多数商业空间行业已经实践——将通过提高可预测性和清晰度来显着降低风险。
此外，为实现这一国家 STM 框架所做的努力显着降低了碰撞风险，原因有以下三个：
它可以比国际方法更快地出现；
它将适用于超过一半的在轨运行卫星（因为它们在美国的管辖范围内）；
它将作为其他国家效仿的有效安全模型，最终促进通往国际 STM 框架的可行途径。
美国政府必须以比 SPD-3 所显示的速度更快的速度开展 SDM 工作，特别是空间碎片整治。尽管 SPD-3 表明积极碎片清除 (ADR) 工作的发展是一项长期方法，但美国政府现在应该开始努力。然而，它应该与欧洲航天局、日本宇宙航空研究开发机构和英国航天局 (UKSA) 的现有努力合作，开展空间碎片修复工作。这三个航天机构都在美国领先。
现在开发 ADR 功能可确保当 STM 框架的限制变得明显并且不可避免地发生碰撞时，将有足够的 ADR 能力来进行碰撞后清理工作。与此同时，ADR 能力可以通过移除对进一步产生空间碎片构成相当大风险的大型火箭体和其他高风险废弃物体，进一步降低空间可持续性的总体风险。
无论哪种情况，现在都必须有意识地开展空间修复工作。美国政府可以通过承诺提供支持来帮助推动现有的努力。
作为 SDM 工作的一部分，空间碎片减缓仍然很重要。美国政府应再次修订轨道碎片缓解标准做法 (ODMSP)。在 SPD-3 的指导下，2019 年对 ODMSP 的修订令人印象深刻，不仅足以应对新出现的空间交通和碎片挑战。然而，随着卫星运营商满足当前的标准和目标，美国政府应定期修订 ODMSP，增加标准，因为现有标准变得更容易实现。例如，将任务后处置时间框架修改为 5 年或 10 年，或者将这样做的成功率从 90% 提高到 91%——这两者都是商业航天工业正在努力实现的目标。
这三项努力对于降低空间可持续性的总体风险都是必要的。关键是要减轻这些努力中的最大风险。这是最实际、可行和可实现的前进方式。它还为 STM 和 SDM 中进一步降低风险的努力设定了条件。
有些人可能将这种风险管理方法描述为玩世不恭，或者指出太空碰撞无论如何都会引发国际 STM 努力。然而，历史表明并非如此。在 2009 年铱星-宇宙碰撞之后，主要的安全措施是美国军方单方面改进了联合评估的筛选和通知程序及其 SSA 共享计划。此外，尽管空间物体之间的近距离接近和潜在碰撞迅速增加，以及对商业 SSA 和 STM 服务提供商（如 LeoLabs、COMSPOC、ExoAnalytics 等）的需求不断增长，但没有一个突出的国际空间可持续性计划获得牵引力。
另一个担忧是，空间补救工作，例如主动清除碎片，将减损空间风险缓解和 STM 工作，并进一步实现反卫星武器的无后果测试。然而，正如约翰克莱因在他的《理解太空战略》一书中指出的那样，清理碎片仍然不是一件容易的事。有条不紊地清除受影响区域需要大量时间和精力，类似于从人流量大的地区清除地雷。
足够好的 STM 方法并不认为常规碰撞是可以接受的，但承认由于太空活动的增长，一些碰撞是不可避免的。从这个角度提出对空间可持续性的挑战，将其塑造成一个可以通过美国作为领导者和国际社会成员的承诺来解决的问题。
STM 和空间碎片缓解工作是美国保持其空间领导地位并与拜登政府于 2021 年 12 月发布的美国空间优先框架保持一致的关键途径。此外，空间碎片修复工作是美国的关键途径各国展示其在国际社会中成为团队合作者的意愿，同时支持和促进其他国家在 ADR 能力方面已经取得的成就。
美国必须在 STM 和 SDM 工作中采取足够好的降低风险战略，使空间可持续性的剩余风险变得可控。没有完美的 STM 框架，没有完美的碎片缓解工作，也没有完美的碎片修复工作。然而，可以有一个实用的空间可持续性框架，为子孙后代保留空间的有用性，并使我们能够最大限度地利用当今的空间对人类的效用。我们决不能让追求完美成为足够优秀的敌人。