中共黨政

近期中國疫情再起觀察
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2022.01.18
作者
鄧巧琳
中共政軍與作戰概念研究所 鄧巧琳 政策分析員

(測試)中共未來太空發展藍圖之評析

王綉雯

中共政軍所

焦點類別:解放軍、軍事科技、不對稱作戰

壹、新聞重點

2022227日,中共從海南文昌發射「長征八號」遙二運載火箭,進行新構型運載火箭首次試飛。此次試飛同時搭載22顆商業衛星進入軌道,預定將進行對地觀測、低軌物聯網通訊、空間科學試驗等活動,創下中國「一箭多星」的發射新紀錄。稍早,中共國務院在128日發佈了《2021中國的航天》白皮書(以下簡稱為「2021航天白書」)。這是繼2000年、2006年、2011年、2016年之後的第五部《中國的航天》白皮書,主要目的是總結中共「十三五期間」(2016-2020)航天「大」國建設成果、提出「十四五期間」(2021-2025)朝航天「強」國發展之主要藍圖,以及增進國際社會對中國航天活動之瞭解。白皮書內容共為六大部分,分別是:(一)開啟全面建設航天強國新征程;(二)發展太空技術與系統;(三)培育壯大太空應用產業;(四)開展太空科學探索與研究;(五)推進太空治理現代化;(六)構建太空國際合作新格局。亦即,在全面建成航天強國之總體目標下,中共提出發展願景,並針對太空技術、太空科學、太空應用、太空治理、國際合作等五大面向,以十三五成果為基礎,設定未來「十四五」之具體發展目標(參見附表)。[1]

貳、安全意涵

一、中共首次提出太空「人類命運共同體」之構想

2021航天白皮書之最大特點,是中共首度提出在太空建構「人類命運共同體」的構想。這是繼《2016年中國的航天》白皮書提出航天強國發展路徑圖及2030年躋身航天強國之具體目標後,時程更遙遠、規模更龐大的太空發展願景。依據此願景,中共將持續提升如下的太空能力:科學認知、自由進出、高效利用、有效治理等,以扮演維護(中共)國家安全、引領科技獨立自強、推動經濟社會發展、科學治理太空,甚至開拓人類文明發展等角色。這反映中共自恃其太空建設及能力,已足以掌握人類文明發展的話語權。中共國務院選擇在春節假期前夕發布白皮書,除了對外宣傳並爭取國際支持之外,也有強化民族自信心等大內宣效果。同時,這也顯示中共認為太空建設是集國安、科技、經濟、社會、國際合作,甚至文明發展於一身之重要領域,也是中國脫胎換骨、實現社會主義現代化國家之重要關鍵。

二、中共現有太空能力正挑戰美國太空霸權

中共目前為止的太空能力,已足以挑戰美國太空霸權,例如:火箭發射、衛星組網、行星探測、太空站建設、太空碎片處理、量子通訊、電磁監測等。其中,火箭發射、衛星組網、量子通訊、北斗導航等太空能力,最初都是基於軍事需求而開發,對各國國家安全構成威脅。例如:中共的火箭發射能力,不僅關係著以火箭運載之新型太空飛機的開發,也關係著超高音速導彈和反衛星導彈之開發[2]。衛星對地、對海洋、對大氣觀測系統之建構,以及遙感數據之全球收集等,除了使中共在氣候變遷研究及對應上具有國際話語權,對敵軍行動及軍事部署更能瞭如指掌。量子通訊除了可快速破解他國通訊內容之外,也可建構中共獨自的加密通訊系統;量子電腦則可超越現有超級電腦之性能。至於北斗衛星導航系統,不僅可精確定位飛彈和軍艦等武器,對無人武器之指揮引導更是重要。這些太空先進技術,大多是中共想方設法從美國及其他先進國家取得,然後在舉國體制和軍民融合政策下,應用到太空和軍事領域。整體而言,中共之太空能力仍無法和美國匹敵,卻是有計劃地推進中。這導致美國如同芒刺在背,不斷透過貿易制裁和出口管制等政策,加速在太空技術研發和應用上和中國脫鉤。

參、趨勢研判

一、 中共或將成為未來太空交通管理者

2021航天白皮書設定的未來發展目標,除了加強宇宙科學基礎研究及持續推展現有建設之外,最主要的重點是各種先進技術之融合發展。中共未來預計發展的太空能力,主要有:衛星遙感、通訊及導航技術之融合發展、研發新型態監測衛星及衛星雷達技術、建構高低軌協同的衛星通訊系統。全面建成中國太空站,建立中國太空實驗室,進行太空環境下生物、醫學、材料等實驗及研究。與其他國家(主要是俄羅斯)共同建設「國際月球科研站」。

  1. 加強太空交通管理、建設與完善太空碎片監測系統及數據庫,以確保太空系統安全、穩定、有序運行。其中,最值得注意的是中國自認是太空交通管理者,有義務確保太空系統「安全、穩定、有序運行」。換言之,中國認為其若能提供太空站或衛星組網等太空基礎設施,就有義務維持太空交通「秩序」,首要之務是監測和清理太空碎片。然而,清理太空碎片之餘,目標物是否也可能換成運作正常的他國衛星?值得繼續關注。[3]

二、中共太空建設可能受到制約或延遲

其實,中共太空建設面臨許多的限制。首先,中國科技創新基礎較為薄弱。此次白皮書明白指出,「創新引領」是中共太空建設之首要發展原則,但是由於基礎科學研究不夠紮實、科研資源由國家和軍工集團控制,以及敏感技術多半取自外國,中共的科技創新無法如歐美等西方國家之民間企業般蓬勃,反而聚焦在和監控有關的技術研發上。太空技術研發方向有所偏差,在經濟和社會上之創新應用,也將因社會想像力不足而受限。其次,中共太空建設難以跨越先天的發展障礙。例如:衛星製造成本高昂,發射後若是故障,除了如實驗21號衛星以機器手臂捕捉外,基本上都成為在軌漂流的太空垃圾。[4]儘管白皮書中提到,中共未來將進行太空飛行器在軌維修、組裝、製造及3D列印等技術測試,但是技術成熟門檻相當高。此外,衛星還受到太陽電磁風暴或輻射之威脅,除了干擾衛星定位系統和通訊系統之外,也可能造成衛星大量故障或墜毀[5]。至於衛星雷射技術,除非是在軌空對空射擊,否則無論是空對地或地對空,都必須先克服在大氣內受雲霧影響之問題。再者,隨著中共北斗系統和衛星組網逐漸完善,衛星在軍事、社會和經濟各方面之重要性提高,兩國開戰時只要在第一時間癱瘓或摧毀主要衛星系統,就可以導致中共耳目失靈,反而成為其脆弱性所在。更何況歐美國家也有全天候監測的太空態勢感知系統,中共在近地軌道稍有動靜,將會被密切關注。最後,提供完善的太空服務仍需時日,背後還需要足夠的資金和人才等資源之長期投入。中共之政治、財政和經濟發展若因國內外情勢如俄烏戰爭等而出現較大變化,其太空建設極可能受到拖延。

肆、政策建議

中共利用軍事和商業衛星,對我國或鄰近國家之重要軍事或民生設施,恐早已進行全天候衛星監測,並建立圖像或數據資料庫。同時,隨著解放軍進行智慧化轉型,中共可能以台灣本島或離島做為其新型態戰爭技術之驗證場域。例如:結合衛星定位導航、無人機、人工智慧演算法和目標辨識能力等,發展出更快速、更低成本的無人載具作戰,更密集地入侵我國領域。我國或應優先發展足以迅速癱瘓或摧毀中共衛星之能力。

 

附表 中共航天發展之已達成果和未來目標

 

已達成果

未來目標

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

科學認知

 

 

 

 

 

 

 

 

太空科學探索

天文

獲取宇宙射線電子、質子精細結構;實現宇宙磁場測量和黑洞雙星爆發過程之全景觀測;獲得Ha波段不同波長點的太陽光譜圖像

l   科研主題:極端宇宙、時空漣漪、日地全景、宜居行星。

l   研發:太空引力波探測衛星、愛因斯坦探針、先進天基太陽天文台、太陽風磁層相互作用全景成像衛星、高精度地磁場測量衛星。

l   持續開展太空基礎領域之前瞻性探索及原創性研究。

月球與行星科學

開展月球地質與月表淺層結構綜合探測;定年月球岩漿活動、礦物學特徵及化學元素分析;開展火星地表結構、土壤、岩石物質成分分析

太空地球科學

獲取全球地磁場和電離層原位數據,建構全球地磁場參考模型;獲取全球高精度二氧化碳分布圖

太空基礎物理

開展千公里級之量子糾纏分發和隱形傳態實驗、引力誘導量子糾纏退相干實驗;完成無中繼之千公里級量子密鑰分發;開始探測太空引力波。

太空科學實驗

在太空進行哺乳動物細胞胚胎發育、完成世界首台太空冷原子鐘在軌驗證、深化微重力顆粒分聚和煤粉燃燒、材料制備等知識

利用天宮太空站、嫦娥系列、天問一號等太空實驗平台,開展太空環境下生物、生命、醫學、材料方面之實驗和研究,深化人類對基礎科學之認知。

 

 

 

自由進出

十三五太空發射完成共207次,長征系列火箭總發射次數超過400

實現運載火箭升級換代

達到應用發射且持續提升

研發新一代載人火箭和大推力固體燃料火箭,持續發展重型運載火箭

完成海上商業發射

研發新型火箭之發動機、組合動力等技術,拓展多樣化便利進出太空之能力,滿足航班化發射需求

可重複使用航天器飛行完成展演驗證

持續發展可重複使用之航天運輸系統

 

 

 

 

 

高效利用

衛星組網

遙感

高分對地觀測系統天基部分基本建成

l   推動衛星遙感、通訊、導航之融合技術發展,加快提升泛在通聯、精準時空、全維感知的空間信息服務能力。

l   研發新型態對地、對海、對大氣之監測衛星,以及雷達等衛星技術,形成綜合的全球對地觀測和數據獲取能力

l   建構高低軌協同的衛星通訊系統、開展新型通訊衛星之技術驗證和商業應用、建設第二代數據中繼衛星系統。

l   開展下一代北斗衛星導航系統,深化導航通訊融合、低軌增強等研究和技術攻關,建構更泛在的國家綜合定位導航授時體系。

l   持續完善衛星遙感、通訊、導航之地面系統

海洋觀測實現全球海域連續覆蓋

氣象觀測實現全天候/精細化/連續綜合觀測

風雲二號衛星為一帶一路國家提供衛星監測

地面系統基本具備遙感數據全球接收、快速處理和業務化服務能力

通訊

固定通訊系統建設穩定推進:增加覆蓋區域及通訊容量量

移動通訊系統:具備為中國及周邊、亞太部分地區手持終端用戶,提供語音、短訊及數據之移動通訊能力

中繼衛星系統升級換帶

形成覆蓋全球的衛星通訊廣播、互聯網、物聯網、訊息服務能力

導航

北斗三號全球衛星導航系統全面開通

載人航天

貨運太空船與太空實驗室成功對接,突破在軌補充燃料技術,完成載人航天地二步。

l   全面建成並營運中國太空站、打造國家太空實驗室、並開展太空人長期駐留、大規模太空實驗、太空站平台維護等工作。

l   深化載人登月方案之驗證、研製新一代載人太空船、紮實載人探索開發地空間之基礎

天和核心艙成功發射,中國太空站建造全面實施

貨運太空船與載人太空船和天和號成功對接,太空人進駐天和號並實施出艙活動、艙外操作、在軌維修、科學實驗等任務

 

 

 

深空探測

探月工程:透過「鵲橋」衛星中繼通訊,中國實現人類首次在月背著陸及巡視;其後取回月球表面土壤1731公克,完成探月工程繞落回三步走。

l   繼續探月工程:取回月球極區採樣、完成月球極區著陸與陰影坑飛躍探測、任務關鍵技術攻關。與其他國家、國際組織共同開始「國際月球科研站」建設。

l   發射小行星探測器、完成近地小行星採樣和彗星探測;完成火星採樣返回、木星探測等技術攻關、論證太陽係邊際探測等方案。

火星探測:天問一號成功實現火星繞、落步驟,祝融號火星車在火星探測。中國航天從地月拓展到行通訊網。星探測。

 

 

 

發射場與測控

航天發射場:全面改造酒泉、太原、文昌發射場,基本形成沿海內陸相結合、高低緯度相結合、各種射向範圍相結合的航天發射格局,能滿足多種航天器的多樣化發射需求。開始使用海上發射平台。

l   完善現有航天發射場系統,提升支援高密度、多樣化發射之能力。

l   建設商業航天發射場。

l   完善現有航天測控系統、強化天地基測控資源融合運用能力。

l   統籌實施國家太空系統運行管理

l   強化深空測控網,保障月球、火星等深空探測任務。

航天測控:測控通訊能力由地月拓展至行星間、天基測控能力持續加強、優化國家航天測控網佈局,形成天地一體化航天測控體系。完成探月、太空站、火星探測等航天測控任務。加快發展商業航天測控網。

 

新技術驗證

發射多顆新技術試驗衛星、開展新一代通訊衛星公用平台、甚高通量通訊載荷、ka頻段寬帶通訊、星地高速雷射通訊、新型電推進技術。

l   新技術驗證:航天器智能自主管理、太空擴展飛行器、新型太空動力、航天器在軌服務與維修、太空碎片清除等

l   在軌試驗驗證:航天領域新材料、新器件、新工藝。

l   提升技術成熟度及工程應用能力。

 

 

 

 

 

外空治理

太空碎片監測網初具規模、基礎數據庫持續擴大、碰撞預警和太空事件感知應對能力提升,有能力保障在軌航天器運行安全。

l   推進太空環境治理體系建設

l   加強太空交通管理、建設與完善太空碎片監測設施體系、編目數據庫、預警服務系統,統籌做好航天器在軌維修、碰撞規避控制、太空碎片減緩等工作,確保太空系統安全穩定有序運行。

l   全面加強防護力量建設,提高容災備份、抗毀生存、訊息防護能力,維護中國太空活動、資產和其他利益之安全。

l   論證建設近地小天體防禦系統,提升監測、編目、預警、應處能力。

l   建設天地結合之太空天氣監測系統,有效應對災害性太空天氣事件。

落實太空碎片減緩等國際準則

近地小天體搜索跟蹤和數據分析研究有積極進展

初步建成太空天氣保障業務體系,具備監測、預警、預報能力。

 

 

產業應用

衛星公益服務

應用在資源環境與生態保護、防災減災與應急管理、氣象預報與應對氣候變遷、社會管理與公共服務、城鎮化建設與區域協調發展、脫貧攻堅等方面。衛星遙感、通訊、北斗導航。

l   強化衛星應用與行業區域發展深度融合。

l   強化太空訊息與大數據、物聯網等新一代訊息技術深度融合。

l   深、精準化業務化服務能力化陸地、海洋、氣象遙感衛星數據綜合應用。

l   推進北斗導航+衛星通訊+地面通訊網絡融合應用基礎設施建設。

l   加速提升精細化業務化服務能力,支援碳中和、鄉村振興、新型城鎮化、區域協調發展、生態文明建設。

 

 

 

太空應用產業

遙感

高精地圖、全維影像、數據加工、應用軟體等,應用於大眾出行、電子商務、農產品交易、災害損失評估與保險理賠、不動產登記等。

l   加大航天成果轉化和技術移轉,推動太空應用和數位經濟發展深度融合。

l   拓展衛星遙感及通訊應用,實施北斗產業化。

l   培育太空旅遊、太空生物製藥、太空碎片清除、太空試驗服務等太空經濟新業態。

通訊

4K高清頻道、衛星節目、為遠洋船舶和民航客機提供上網服務、天通一號衛星移動通訊系統。

導航

北斗+,加速傳統產業轉型升級。

 

 

 

 

國際合作

2016年以來,中國與19個國家和地區、4個國際組織,共簽署16項太空合作協議或備忘錄。

積極推動太空全球治理、利用雙邊、多邊合作機制,開展太空科學、技術、應用等領域之國際合作。

l   在聯合國框架下,積極參與太空國際規則制訂等活動。

l   依拖中國太空站,開展太空天文觀測、地球科學研究、微重力環境下的太空科學實驗。

l   推進國際月球科研站合作

l   支持商業航天國際合作。

l   推動中國氣象衛星數據全球應用。

l   推動「一帶一路」空間訊息走廊建設。

l   推動亞太空間合作組織數據共享服務平台、金磚國家遙感衛星星座建設與應用。

l   推動太空科學衛星聯合研製。

(作者整理自《2021中國的航天》白皮書)

[1] 〈長征八號成功發射 一箭22星創紀録〉,《中國新聞》CCTV2022227日,https://www.youtube.com/watch?v=vVeYZhSl_KA;〈2021中國的航天〉,中華人民共和國中央人民政府,2022128日,http://www.gov.cn/zhengce/2022-01/28/content_5670920.htm

[2]〈中國研發高超音速導彈技術:背後的三大疑問和兩大隱憂〉,《BBC》中文網,20211119日,https://www.bbc.com/zhongwen/trad/world-59262556

[3] “Chinese ‘space cleaner’ spotted grabbing and throwing away old satellite,” February 9, 2022, Deutsch Welle, https://reurl.cc/GoO64Z.

[4] 〈太空垃圾泛濫成災 盤點幾種潛在清理方案〉,《BBC》中文網,2020526日,https://www.bbc.com/zhongwen/trad/science-52807475

[5] 〈太陽風暴毁SpaceX 40衛星 專家料損失7.8 歷來最嚴重〉,《明報》,2022211日,https://reurl.cc/EpajAn


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