中美为何交换“火星探测数据”？可避免因太空碰撞造成几十亿美元损失
文/田邨
据中国国家航天局网站3月31日发布的消息，今年前三个月，国家航天局和美国国家航空航天局（NASA）就交换火星探测器轨道星历数据举行多次会谈及交流，以确保火星探测器的飞行安全。
今年两会期间，全国政协常委、中国探月工程总设计师吴伟仁透露，美方近期多次致电中方要求共享中国“天问一号”火星探测器轨道数据，中方要求美方先提供美方探测器数据，之后美方首先将数据传了过来。
NASA代理局长尤尔奇克则在3月23日披露称，为了确保各自火星任务的安全，美国宇航局与阿联酋、欧洲航天局、印度空间研究组织和中国国家航天局进行协调，交换各自火星任务的信息，以确保各自航天器的安全。
太空航行安全威胁示意图
主动管理“太空碰撞”
为什么中美双方需要共享部分火星任务数据？简言之，为了航天安全。事实上，据NASA官网信息，该机构已经有数十年与苏联/俄罗斯、欧洲等航天机构谈判“主动管理碰撞风险”的经验。
表面上看，这会损害各国、区域组织航天数据的保密性，但航天器只有平安进入轨道、不受干扰地运作，才能发挥其作用，而现在太空航行安全面临两大问题困扰，其一是航天器产生的大量空间碎片，即“太空垃圾”；其二则是因为航天器发射存在统一的“窗口期”，导致各国执行相近任务的航天器会在相近时间进入接近的轨道位置，造成碰撞风险。
仅计算经济成本，这种风险就是所有航天机构难以承受的。NASA当前的重点项目“阿尔忒弥斯”计划，使用的SLS重型运载火箭历经十年研发，发射一次的综合成本达50亿美元，接近该机构年度预算的四分之一。对体量不如中美俄欧的其他航天机构来说，“一次失败，彻底破产”更不是戏言。
目前，航天界避免此类风险的主要措施，一是通过多边机制管控太空垃圾，二是通过双边数据共享避免碰撞风险。
从1999年开始，各大航天机构就在联合国和平利用外层空间委员会下属机构间空间碎片协调委员会的协调下，订立了一系列各自减少产生太空垃圾的制度。但这远不足以保障航天器安全。据NASA统计，现在直径为10cm以上的太空垃圾已经达到17000片，直径为2.5-7.5 cm的超过20万片，更小的则数以百万计。今年才过一个季度，全球已发生至少一起航天器在入轨前撞击太空垃圾导致失效的事件。
能解决太空垃圾与航行数据共享的双边谈判机制由此应运而生。就在与中国航天局谈判的同期，NASA与马斯克的SpaceX公司今年3月签署了一份关于太空航行安全的联合协议，这是NASA第一次将这项工作延伸到与商业航天机构的合作中。不过，不同航天机构的合作往往基于具体项目一事一议，不像该协议这样全面。
按照这份协议的要求，首先，合作双方要共享各自航天器和轨道碎片的确切位置，以及航天器发射的时间表和预定位置；其次，一方新发射的航天器，必须保证不影响另一方已经在运作的航天器正常、不间断地运作，即“新航天器”必须避让“老航天器”；第三，除非充分告知，否则一方不得在对方发射“新航天器”时单方面调动自己的“老航天器”干扰对方。从国际法的角度说，这种外层空间的安全飞行规则近似于“国际礼让”的概念。
与航空领域相似的是，这种程序预防的不仅是“相撞”，更是“空中接近”，即避免两个航天器存在以高速互相接近对方的情况出现，管控风险。如果因为同一轨道上的航天器“不多”就主张无需进行安全合作，是不符合航天要求的。与航空业不同的是，外层空间没有“空中管制”，想要预防“空中接近”，必须由发射航天器的主体机构共享数据，各自“礼让”。
就今年主动与中方进行数据共享，NASA现任代理局长尤尔奇克表示，其目的是“进行有针对性的接触，共享火星任务数据，以便分析碰撞风险”。
NASA的“毅力号”探测器于今年2月登陆火星，并开始作业。中国的“天文一号”探测器2月9日进入环火星轨道，目前正绕火星运行，准备在5月或6月着陆。此外，3月29日，来自阿联酋的“希望号”探测器进入轨道绕火星飞行，开始为期两年的火星大气层研究项目。
三个航天器都在去年夏天的“发射窗口期”出发，几乎同时到达预定位置，执行的又都是人类航天史上开创性的任务，让火星周边变得前所未有地拥挤。在此背景下，共享相关数据，对中美双方完成各自的探索任务，避免“太空接近”事件，都有益处。
在火星表面作业的NASA探测器示意图
既竞争，又合作
共享火星任务数据、避免“太空接近”风险，本是航天界正常的合作，但在当下中美关系的大背景下，却显得不同寻常。一切源于美国国会2011年通过的“沃尔夫条款”，即由众议员沃尔夫提出的限制NASA与中国进行联合科研活动、限制NASA接待中国学者的法案。
虽然名义上NASA可以在向国会申请批准的情况下与中国航天局接触，但除了本次火星任务数据共享等少数特例，“沃尔夫条款”事实上禁止了NASA与中方的正常往来。
“沃尔夫条款”从未得到NASA方面的支持。时任NASA局长、曾参与美苏联合太空任务的宇航员博尔登就反对“沃尔夫条款”，还因疑似违反该条款遭到国会质询。即使是特朗普任命的NASA局长布里登斯廷，也在中国“天问一号”探测器发射成功后祝贺中国加入“国际火星科学探索俱乐部”，并祝“天问一号”旅途顺利。拜登当选总统后，包括博尔登在内的多位NASA前高层公开呼吁新政府重启与中国在航天领域的合作。
中佛罗里达大学教授、著名航天政策专家罗杰·汉德伯格指出，NASA急于和中方恢复正常合作的原因，与当年NASA在冷战背景下与前苏联太空机构保持交流一样，是因为当前人类科技还远未破解太空奥秘，美方不能不寻求其他航天大国的协作。
“事实上，我们的太空研究变得越来越难，正进入深水区，需要突破长期瓶颈。”汉德伯格举例称，NASA一直在研究使人类太空飞行极其危险的辐射和微重力问题，但目前为止还没有找到解决方案。
同样，因为1972年就停止了登月计划，NASA对月球的研究急需中国航天人获取的月壤等一手资料。因为航天飞机项目已经停止，近年NASA还多次借用俄罗斯航天器将宇航员送去空间站。
汉德伯格认为，得益于现实原因，以及NASA系统的相对独立性和中立态度，当前中美之间没有形成太空竞赛。“国会和前特朗普政府中的一些人认为中美要在太空事务中竞赛，但航天界大多数人并不是这种看法。”
拜登政府上台后任命的NASA代理局长尤尔奇克已经多次透露加强和中方合作的意向。在拜登要求NASA完成的气候变化重点任务中，NASA将“在国内和国际两方面启动新项目”，包括争取与“竞争对手”就共享关键气候数据达成协议。
除了与中方合作，今年2月，尤尔奇克还与俄罗斯太空主管罗戈津通了电话，讨论“在太空技术的帮助下专注于气候变化研究”，罗戈津表示，俄罗斯支持加强和美方在该领域的合作。
美国顶级智库CSIS航天安全研究中心主任哈里森认为，中美火星任务数据共享也可以延伸出更多合作方向，包括共同减少太空垃圾，合作限制全球反卫星试验，甚至就更广泛的外层空间规则达成共识。
但专家们也指出，对中美双方在航天领域的合作不能盲目乐观。拜登政府已经表示，其航天核心计划“阿尔忒弥斯”载人登月任务暂时不会寻求和中俄进行合作。而拜登刚刚提名的NASA新领导人、前参议员尼尔森，也被美国媒体视为相对保守的人物，曾支持限制NASA与外部机构、商业公司及中俄的合作。
“人类航天史的现实造成了NASA长久以来的运作特征：能既与对手竞争，又和对手合作。面对苏联是如此，面对中国也不会有太大的变化。”汉德伯格说。
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