深空安全研究现状与未来发展.docx

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1、深空安全研究现状与未来发展摘要：随着人类深空探测日益活跃、探测环境日趋复杂,如何合理利用并保护太空内的自然与人造资源，进行自由、安全、可持续的太空活动，有效预警并应对各种可能的深空威胁，成为世界航天事业面临的迫切议题。本文从深空安全的基本内涵出发，概述了深空安全的研究意义与关键问题，梳理了空间辐射威胁,、行星保护、太空遗产保护、空间立法等深空安全关键问题的研究现状并展望了未来发展。文章指出，空间辐射具有威胁类型多、辐射强度大的特点，应从物理防护、生物医学防护、化学防护等角度开展研究；行星保护主要面临深空航天器的污染和撞击挑战，应从深空微生物检测与消毒杀菌技术、应对政策制定等角度开展研究；太空遗

2、产保护因各国间的政治、文化、法律差异而在评估及保护措施方面存在争议，应从国际协作、深空航天器以及人类影响降低等角度开展研究；深空立法因各国间存在复杂的国际关系而导致当前的法律法规效力难以成为国际社会共识，应从国际立法组织、国内研究机构、国内法律体系完善等方面开展研究。一、Iu深空探测指对月球及以远的天体或空间开展的探测活动，相关技术水平事关国家战略利益保障能力，也是国家科技竞争力的重要标志。有研究表明，月球上可能存在氮-3等稀缺物质资源，在火星、木星轨道之间的小行星带可能富含大量的贵重金属矿物资源。开发利用深空资源，有可能弥补地球上相应资源短缺的情况，为人类拓展地外生存空间提供能源、材料等物质

3、资源。近年来，深空探测技术的快速进步使人类探测深空天体与环境、开发利用深空资源的可行性进一步增强。世界航天大国积极发展深空探测事业。在深空探测日益活跃、探测环境趋于复杂的背景下，深空安全的重要性与紧迫性愈发突出。就目前的研究进展看，深空安全主要涉及深空资源、深空活动、深空环境威胁3个方面，具体而言：各国共同并和平利用太空资源，避免出现因深空探测领域无序竞争而导致的安全问题；科学开展深空探测活动，避免地外天体和地球之间的微生物感染；应对深空复杂未知的极端环境威胁带来的安全问题。深空安全重点关注空间辐射、行星保护、太空遗产保护、空间立法4个关键问题，航天大国就此开展了必要的研究活动，以精准支持有关

4、策略制定。也要注意到，现有研究多为自发且显分散，仅着重针对某一类深空安全问题展开探讨；缺乏系统性的总结，在问题分析、发展现状、未来趋势方面的工作不够全面。本文作为我国深空安全领域的先导研究内容，力求系统性阐述深空安全的基本内涵，梳理研究现状并总结未来趋势，以期为深空领域规划制定、探测任务总体设计提供基础参考。二、深空安全的基本内涵与重要意义深空安全概念在航天领域中相对宽泛，国际上尚未形成明确定义。英国发布了国家空间安全政策（2014年），将深空安全表述为安全、可靠、可持续地获取空间资源的能力以及能够应对威胁和灾害的抗破坏能力。加拿大等国联合出版了太空安全索引（2023年），将深空安全描述为能够

5、安全、可持续地进入和利用太空资源，避免受到来自深空环境的威胁。中华人民共和国国家安全法（2015年）阐述了深空安全相关内容：国家坚持和平探索和利用外层空间，增强安全进出、科学考察、开发利用的能力，加强国际合作，维护我国在外层空间的活动、资产和其他利益的安全。综合上述观点，本研究认为深空安全主要指：国家能够合理利用并保护太空内的自然与人造资源，进行自由、安全、可持续的太空活动，有效预警并应对各种可能的深空威胁。一般认为，深空资源、深空活动、深空环境威胁对于深空安全至关重要（见图1）O 深空资源包括深空探测器、地月平动点中继卫星等深空资产，轨位和频谱资源等，在合理开发与利用深空资产、合理保护太空遗

6、产等方面具有重要作用。 深空活动强调自由进出深空，核心内容在于充分利用深空，如建立深空基准体系，开展各种遥感或原位科学探测任务；关注重点是避免地球生物污染其他天体以及保护地球免遭其他天体生物污染。深空环境威胁指可能对深空活动、深空资源造成干扰或破坏的因素，分为自然威胁、人为威胁两类：前者是深空空间辐射等环境造成的威胁，后者表现为人类日益发展的深空活动导致的深空环境污染问题。图1深空安全涉及的基本方面与重点方向深入研究深空安全问题，符合国家战略需求，对提升航天科技水平、空间安全保障能力具有重大意义，也是航天强国建设的标志性活动，兼具理论与现实价值。三、深空安全重点方向与发展历程(-)空间辐射深空

7、安全的主要辐射威胁来自银河宇宙射线、太阳质子事件等。空间辐射可致航天员产生严重的辐射损伤，增加中枢神经系统患病、急性辐射症状等风险。深空探测设备中的集成电路对辐射较为敏感，当高能量的宇宙辐射粒子穿透航天器的防护材料并入射到集成电路的敏感区域时，可导致集成电路出现错误甚至永久损伤，从而影响太空舱和空间站设备的正常运行。因此，空间辐射威胁是影响深空探测尤其载人深空探测任务实施的重要因素之一，有效开展空间辐射防护是确保航天员健康、深空探测任务顺利实施的必要措施。虽然国际上完成了诸多深空探测工程任务，科学家也在深入研究空间辐射防护策略，但因空间辐射环境的独特性与复杂性，目前的辐射防护技术体系仍然不够完

8、善。中国国家航天局、美国国家航空航天局(NASA)欧洲航天局(ESA)以及各国的航天医学研究机构均给予高度关注。例如，在NASA修订的战略性空间技术投资计划(2015年)中，空间辐射防护、空间辐射缓解等技术被列为核心技术以及探测任务实施前必须解决的重要问题。(二)行星保护行星保护指在深空探测活动中采用相应保护措施，使地球及地外行星天体的生态环境免受外来干扰的行为。早在人类开展太空探索的初期，行星保护的观点就应运而生，旨在避免出现其他天体生物与地球生物交叉污染的情况。行星保护是实现可持续深空探测活动的重要影响因素，发展主要分为5个阶段。第一阶段为定性分析阶段。1958年国际空间研究委员会(CoS

9、PAR)成立，对行星保护划分了相应的防护类别和等级;联合国和平利用外层空间委员会(COPUOS)随后成立。这些组织主导开展了行星保护的早期研究。第二阶段为空间条约阶段。1964年COSPAR制定了第一个量化的行星保护目标，关于各国探索和利用包括月球和其他天体的外太空活动所应遵守原则的条约(1967年)随后被提出；一些国家和组织相继制定了各自的行星保护准则及政策，行星保护成为开展深空探测任务的国际共识性行为。COSPAR针对伦理问题展开研究并颁布了相应的政策和法规，但因当时复杂的国际关系而未能有效实施。第三、四阶段均为外空软法阶段，指国际社会在外空探索中形成的不具有法律约束力但能产生实际执行效力

10、的法律规范。第三阶段指20世纪80-90年代的外空软法起步期。经过前期各方的博弈以及行星保护实践的推动，各国认识到仅依靠条约的约束来完成行星保护目标是不现实的，多数国家倾向于将内容上更具象而约束力相对弱的联合国大会决议以及COSPAR政策作为首选。第四阶段指从1995年起历时约20年的外空软法发展期。在起步期的基础上，国际上出台了各方一致支持的文件，如关于开展探索和利用外层空间的国际合作，促进所有国家的福利和利益，并特别要考虑到发展中国家的需要的宣言（1996年）18为关于各国探索和利用包括月球和其他天体的外太空活动所应遵守原则的条约的基本原则提供了更明确的表述，但在相关利益集团冲突的背景下，

11、最终版本仍具有灵活性和不确定性；与和平开发和利用外层空间相关的国内立法建议的决议（2013年）建议各国制定国内空间法，呼吁各国在探索深空时履行其行星保护的义务。第五阶段是指近年来各主要航天国家启动的国内立法阶段，暂无明确的时间划分。截至2023年年底，约有25个国家完成了国内空间立法。然而，国际空间立法仍处于初期阶段，需要进一步发展和完善。在行星保护的各个发展阶段，各国航天机构逐步完善了行星保护政策及空间管理机构。NASA在行星保护工作方面的规范程度最高，也设立了完整的行星保护管理架构。ESA同样制定了明确的行星保护制度。俄罗斯联邦航天局尽管没有成立专门的行星保护管理机构，但在执行深空探测活动

12、时实施了行星保护。日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）开始建立行星保护机制。我国正在不断深化行星保护措施，在天宫一号项目中成功实施了微生物防护，在，嫦娥四号任务、天间一号火星探测任务中对月球和火星采取了星体保护措施；但尚未出台行星保护专项政策法规，专门的监管机构职能也待完善。（三）太空遗产保护按照联合国教科文组织（UNESCo）保护世界文化和自然遗产公约的定义，太空遗产分为人文遗产、自然遗产，其中的人文遗产包括：与太空开展科学研究过程相关的遗产，近地载人航天、深空探测活动等相关遗产，位于地外的文化遗产（主要指具有艺术和研究价值的地外自然现象）。太空遗产作为全球天文学遗产的重要组成部分，在科学史

13、、考古、艺术等方面价值突出。1957年斯普特尼克1号及随后的先锋1号发射入轨,揭开了人类太空时代的序幕：前者虽然只在太空停留了数月，却是首个在太空中漂浮的人造物体，也将人类的考古前沿拓展到深空；后者是目前在轨时间最久的人造物体，预计未来600年内依然存在于深空。此后，具有特别意义的太空遗产不断涌现，如空间科学仪器方面的哈勃太空望远镜、开普勒空间望远镜卫星、詹姆斯韦伯太空望远镜等，深空探测器方面的旅行者1号旅行者2号等。这些太空遗产不仅曾经或正在为人类的深空探测事业服务，而旦在部分领域具有里程碑式的意义。人类深空探测活动不断深入，留下了许多具有纪念意义的太空遗产，如1969年阿波罗11号留下的人

14、类登月脚印、2023年嫦娥五号在月球展开的国旗。地外与地球迥异的自然环境同样具有极高的科学价值,如阿波罗探月任务、嫦娥五号任务带回的月壤样本，提供了关于地月系统、太阳系早期演化阶段的重要信息。对深空探测过程中人类创造和发现的人文遗产、自然遗产加以保护，将是人类深空探测活动的重要考虑因素。也要注意到，由于国家间政治、文化、法律的差异，对太空遗产的评估和保护仍存在较大争议，很多关于太空遗产的条约效力还没有成为国际共识；人类自身航天活动的开展，同样会对太空遗产保护造成难以预料的影响。（四）深空立法深空探测活动促进了相关技术的发展，也为人类开发利用地外资源、拓展生存空间提供了可能途径。20世纪60年代

15、，联合国提出了与深空探测活动相关的外层空间法，由关于各国探索和利用包括月球和其他天体的外太空活动所应遵守原则的条约关于营救宇航员、遣返宇航员和归还发射到外层空间的物体的协定外空物体所造成损害之国际责任公约关于登记射入外层空间物体的公约关于各国在月球和其他天体上活动的协定5项国际条约构成,引导国际社会和平利用太空并规范有序地开展各类深空探测活动。其中，关于各国探索和利用包括月球和其他天体的外太空活动所应遵守原则的条约（1967年）、关于各国在月球和其他天体上活动的协定（1979年）与深空探测密切相关。关于各国探索和利用包括月球和其他天体的外太空活动所应遵守原则的条约的核心观点是，所有国家都可以在

16、遵循国际约定下自由探索外层空间，任何国家不得以任何方式将外层空间和天体据为己有，任何组织在外层空间活动应承担相应的国际责任。该条约得到了美国、中国、俄罗斯、法国、德国、意大利、日本等国家的认可。关于各国在月球和其他天体上活动的协定以关于各国探索和利用包括月球和其他天体的外太空活动所应遵守原则的条约为基础，是针对月球探测活动的拓展延伸；提出任何国家不得将月球据为己有，月球上的自然资源均不应成为任何国家、政府或非政府国际组织、国家组织或非政府实体、任何自然人的财产。然而，各国的航天法律尚未完善，存在很多不合理、不清晰的条款，无法为相关活动提供明确指导。例如，在CoPUoS关于美国提出的2015空间资源探索和利用法讨论会议上，各国代表没有达成统一意见，未能形成明确结论。