各主要國家的太空產業及法律發展現況
近期作為投資主題的太空產業,也可能影響航空航天及國防以外之許多行業,例如資通訊硬體和電信行業。依據摩根士丹利的估計,到2040年,全球太空產業的收入或許會超過1萬億美元,高於目前的3500億美元。當中最重要的短中期機會可能來自衛星寬帶網際網絡的接入。此外,衛星寬帶將占全球太空經濟預期增長的50%—在最樂觀的情況下,此一比例將高達70%。因此,發射提供寬帶網際網絡服務的衛星將有助於降低數據成本,就像對數據的需求激增似的。事實上,隨著數據需求激增,這一趨勢尤其是由自動駕駛汽車推動,摩根士丹利估計最終無線數據的每兆字節成本將不到今天水平的1%。[1]
觀察各國太空法的立法例,乃以「外太空條約」、「營救協定」、「責任公約」、「登記公約」和「月球協定」等五部涉及太空法原則的國際條例為基礎。[2]具體而言,前述條約涵蓋了「任何一個國家不得佔用外層太空、軍備控制、探索自由、太空物體造成損害的責任、航天器暨宇航員之安全和救援、防止對太空活動和環境的有害干預、太空活動的通知和登記、科學調查、外太空自然資源開發以及爭端的解決」等事項。[3]最後,「太空法」一詞最常與出現在聯合國主持制定的五項國際條約和五套外層空間原則中的國際法規則、原則和標準聯繫在一起。除此之外,許多國家制定了管理太空相關活動的國家立法,即澳大利亞、奧地利、比利時、巴西、加拿大、智利、中國大陸、丹麥、芬蘭、法國、德國、日本、哈薩克斯坦、盧森堡、荷蘭、尼日利亞、挪威、菲律賓、大韓民國、俄羅斯聯邦、南非、西班牙、瑞典、烏克蘭、英國以及美國,[4]連同中華民國(台灣地區),計有27國。
各主要國家或地區的太空計畫中國大陸
中國大陸
隨著中國大陸國務院辦公室在2016年12月27日發布了《2016中國的航天》白皮書,該白皮書制定了未來五年的太空計畫,即努力深化以下五方面的研究:[5](1)航天運輸系統;(2)空間基礎設施;(3)載人航天;(4)深空探測;(5)航天新技術試驗;(6)航天發射場;(7)航天測控;(8)空間應用;(9)空間科學;(10)空間環境。並且繼續啟動實施載人航太、月球探測、北斗衛星導航系統、高解析度對地觀測系統、新一代運載火箭等重大工程計畫。以航天運輸系統為例,截至2016年11月,中國大陸共完成長征系列運載火箭86次發射任務,將100多個航天器成功送入預定軌道,發射成功率達到97.67%,運載火箭的可靠性和高密度發射能力持續增強。值得一提的是,在載人航天器發射方面,現階段中國大陸已突破掌握載人天地往返、空間出艙、空間交會對接、組合體運行、太空人中期駐留等載人航天領域重大技術。2021年6月17日,搭載神舟十二號載人飛船的長征二號F遙十二運載火箭,在酒泉衛星發射中心點火發射,完成中國太空站階段首次載人飛行任務。[6]2021年10月16日,採用自主快速交會對接模式的神舟十三號載人飛船入軌後,順利對接於天和核心艙徑向端口,與較早前對接完成的天舟二號、天舟三號貨運飛船共同構成四艙組合體,歷時約6.5小時。[7]
美國
美國第一個載人航天計畫-水星計畫,乃始於1958年,後於1963年完成,該計畫從1961年到1963年進行了六次載人飛行,具體目標包括:(1)發射圍繞地球運行之載人航天器;(2)調查人類在太空活動的能力;(3)安全地回收人和航天器。[8]緊接著的是雙子星計畫,她是美國國家太空總署(以下簡稱「NASA」)的第二個載人航天計畫,主要為阿波羅登月計畫做好準備。本計畫分別於1965年和1966年執行;在雙子星之前,NASA在太空方面的經驗有限。水星任務已經證明宇航員可以在太空中飛行。體現為以下目標:(1)計畫必須讓宇航員學習如何穿著宇航服走出航天器;以及(2)學習如何在太空中將兩個航天器連接在一起等。[9]爾後,遊走在第二和第四次的太空計畫之間的阿波羅計畫,是一個在1961年到1972年從事一系列載人太空任務的太空計畫,阿波羅計畫的目標不僅僅讓美國人登上月球並安全返回地球,也包括:(1)建立技術以滿足其他國家在太空中的利益;(2)為美國在太空中取得卓越成就;(3)實施月球科學探索計劃以及(4)發展人類在月球環境中的工作能力。[10]第四個太空計畫—太空實驗室計畫,也成就了美國第一個太空站,其於1973年5月14日發射進入地球軌道,期間為1973至1979年。連續三名來訪的宇航員進行了人體對太空環境適應力的調查,以前所未有的細節研究了太陽,並進行了開創性的地球資源觀測。[11]自始之後,NASA開展了美國第五個太空計畫,亦即美國政府於1981年至2011年間的大型航太飛機載人航太計畫—太空梭計劃(Space Shuttle Program),乃是從1981年4月12日的首次發射到2011年7月21日的最後一次著陸,美國太空總署的航天飛機隊—哥倫比亞號、挑戰者號、發現號、亞特蘭蒂斯號和奮進號——共執行了135次任務,協助建造了國際太空站。[12]近年來,正在進行中的太空計畫,乃是繼半世紀前震撼全世界的阿波羅登月計畫後,NASA另一重頭戲乃是重返月球的—阿提米絲計畫(Artemis program)。[13]
以色列[14]
以色列在太空研究和探索領域的活動始於1960年代,惟重點是學術研究。1963年,以色列科學與人文學院(Israeli National Academy of Sciences and Humanities)成立了國家太空研究委員會(National Space Studies Board)。1983年,根據政府的決定,以色列航天局(Israel Space Agency)在科學技術部下成立。1988年9月19日,以色列發射了第一顆衛星 Ofeq-1,這是一顆在以色列開發和建造的偵察衛星。Ofeq-1是通過以色列的Shavit衛星發射器發射的——這使以色列成為享有太空發射能力並有能力建造和運營衛星和航天器的的第八個國家。截至今天,以色列已發射13顆衛星。2003年1月16日,第一位以色列宇航員Ilan Ramon乘坐美國航天飛機哥倫比亞號執行STS-107任務而進入太空。2003年2月1日,航天飛機在重新進入地球大氣層時解體,七名機組人員全部遇難。多年來,以色列一直參與國際太空研究和相關技術項目,並因其在該領域的成就和能力而享譽全球。以色列的航天工業專注於特定領域,包括小型化和通信技術。以色列的太空科學活動對國民經濟做出了重大貢獻,並有助於推進以色列的科學和技術研究,基於太空研究暨探索乃係屬於戰略、安全、政治和工業的資產。以色列航天局渴望保持以色列的比較優勢,並使以色列在太空研究和探索領域躋身全球前五名。
歐洲
歐洲太空總署(以下簡稱「ESA」)是一個由22個成員國組成的致力於太空探索的政府間組織。[15] ESA成立於1975年,總部位於法國巴黎,2018年在全球擁有約2,200名員工,2021年的年度預算約為65億歐元。[16] ESA的航天計劃包括載人航天(主要通過參與國際太空站的計畫);發射和運行其他行星和月球的無人探索任務;地球觀測、科學和電信;設計運載火箭;並維護一個主要的太空港,即位於法屬圭亞那庫魯的圭亞那航天中心。歐洲主要運載火箭亞利安5號運載火箭是由亞利安太空公司運營,ESA分擔發射和進一步開發該運載火箭的成本。該機構還與NASA合作製造將在太空發射系統上飛行的獵戶座太空船(Orion)服務模塊(歐洲服務模塊是ESA對NASA獵戶座太空船的貢獻,該太空船將把宇航員送上月球乃至更遠的地方。它提供電力、水、氧氣和氮氣,並使太空船保持在合適的溫度和航線上。)。[17][18]
中華民國(台灣地區)
中華民國國家太空中心成立於1991年10月,係依行政院核定的十五年「國家太空科技發展長程計畫」所設立,作為台灣地區太空計畫的執行單位。前後開展了兩期太空計畫:第一期太空長程計畫(1991~2006年),以發展國家太空計畫所需的組織和技術、培養太空計畫所需的人力資源、執行三項衛星計畫、建立並運用資源衛星接收站為目標;至於第二期太空長程計畫(2004~2018年),其目標則是提升台灣地區太空科學與技術,整合產官學研,以達到國際水準;建立中華民國太空發展體系、衛星應用技術能力及相關設施;推動太空科學研究及落實自主太空科技政策,建設國家太空中心為台灣地區太空科技自主發展及整合中心。現階段正進行第三期太空計畫(2019~2028年),乃以人才培育、尖端技術養成及建立太空產業為任務。[19]已執行的太空計畫分別是福爾摩沙(第一號到第三號)、AMS-02計畫、探空火箭計畫、番薯號衛星、自主發展微衛星和ARGO衛星計畫。至於現正執行中的太空計畫,則有福爾摩沙衛星(第五、七和八號)、獵風者衛星、立方衛星計畫以及混合式探空火箭等。又,中華民國第一部太空法—《太空發展法》也已於2021年5月31日被立法院三讀通過,象徵著台灣正式踏入太空新經濟發展的新紀元。[20]
大韓民國[21]
韓國航空宇宙研究院(The Korea Aerospace Research Institute,以下簡稱「KARI」)成立於1989年,是韓國在航空航天領域的最高研究機構;其主要實驗室位於大田廣域市的大德科學園區。KAR的願景是繼續增強自主發射能力、加強國家安全和公共服務、實現衛星資訊和應用技術產業化、探索月球、開發環保高效的尖端飛機和核心航天技術。當前項目有KSLV-2 發射器等;過去的項目包括1999年的Arirang-1衛星等。據報導,韓國將在2021年斥資5.53億美元用於太空發展項目,將近一半的預算,即3,226億韓元,用於開發觀測和多用途通信衛星以及用於天氣預報、海洋和環境觀測等公共服務的綜合衛星數據管理系統;又計畫將30%的預算,即1897億韓元,用於發射韓國首枚國產火箭—羅老二號運載火箭(KSLV-2,又稱「Nuri」),並預計於2022年5月在羅老宇宙中心發射場進行。[22]韓國總統文在寅並發誓要在2030年之前用國產火箭發射首個太空登月器。[23]而為了培育新興的國內航太部門,韓國政府正尋求2022年6400億韓元(約5.53億美元)的年度太空預算;一旦獲全額批准,它將比今年的6150億韓元增加4%。[24]
展望太空經濟新紀元
聯合國外層空間事務廳(United Nations Office for Outer Space Affairs , 以下簡稱「UNOOSA」)出版了《太空經濟倡議-2020期末報告》(Space economy initiative-2020 outcome report),乃透過一系列太空經濟虛擬論壇深入探討健康太空經濟的一些最重要方面。具體包括:[25]
公共宣傳、融資渠道、太空可持續性、夥伴關係和社會經濟發展等成為繁榮太空經濟的一些最基本要素。另外,確保公民充分了解太空如何影響和改善他們的日常生活,這對於強化太空經濟的基礎是必要的。因此,有必要進行公共宣傳,以確保支持繼續開展公用和商用領域太空活動。不僅如此,了解如何呈現太空增長對直接太空部門和更廣泛的非太空部門的社會和經濟影響,亦屬同等重要之事。
太空公司數量的成長推動了太空產業的發展。緊隨而來,技術的開發與應用、清晰的願景、可靠的商業案例、可見性以及與國內和國際政策的聯繫,亦是創建成功太空公司的必要元素。在這種情況下,獲得資金是不可或缺的步驟,需要通過贊助、捐助、貸款、債務融資或其他多元化方法等資金融通方法。雖然所有這些方面都將引導太空企業家走向成功,惟必須制定適當的政策和法律框架,使公司能夠蓬勃發展。
同樣地,有鑑於外層空間活動的增加,太空可持續發展變得非常重要。人類應該以能繼續開展太空活動為目的,確保基於和平目的探索和利用外層空間來公平地獲得好處。雖然外層空間的利用應滿足當代人的需求,但為子孫後代保留太空活動空間,亦屬關鍵。因此,太空可持續發展不僅很重要,而且是太空經濟蓬勃發展的先決條件。可持續的太空環境、夥伴關係等皆是發展太空經濟的關鍵要素。又基於太空探索暨研究、天基數據的使用以及其他與太空相關的資產都極大地受益於國家和各國政府、工業界和學術界之間的伙伴關係(國際太空站是全球合作最成功的例子之一)。所以,組織、國家和其他利益相關者的內部或彼此之間的學習仍然是太空經濟運作良好的關鍵要素:得力於協作、溝通、資訊和數據交換等來推動創新,從而創造價值。
總而言之,一個健康、充滿活力的太空經濟有長期實現更廣泛社會經濟發展目標的需要。太空經濟部門的進步為社會和經濟發展提供了巨大的潛力,擴大太空經濟活動的每一分努力都必須牢記這一點,從而確保每一個人皆可從太空經濟中獲益。
展望未來可行的太空技術
離子推進器[26]
離子推進器,是指透過陰極管把電子送到推進器裡,使原本就帶負電的電子在放電腔裡與推進劑(通常為惰性氣體「氙」)接觸,再被強力電磁鐵吸引。爾後,當自由電子碰到推進劑裡的中性原子時,氙會分裂為兩個帶負電的電子與一個帶正電的離子。離子會被帶到離子光學系統裡,靠近出口那端帶負電,惟靠近火箭的那端帶正電。帶正電的離子會流向帶負電的那端,壓縮後形成離子流,繼而從推進器尾部噴出,以作為推動火箭所需之動力。值得一提的是,為了讓推進系統整體保持在既非正電亦非負電的情況,一條稱為「中和器」(neutraliser)的陰極管會把帶負電的電子打進離子流。電子與帶正電的離子混合在一起,使排出的廢氣保持中性。總之,離子推進器最大的優點是推動火箭的速度比化學推進器快。
核子脈衝推進器
核子脈衝推進技術,是一種利用核爆炸進行推力的航天器推進理論方法。[27]其最早是作為美國國防高等研究計劃署的「獵戶座計畫」,係指使用核脈衝推進的航太裝置為核脈衝推進裝置。換言之,相等於火箭尾部引爆核彈所導致的核爆炸,乃劇烈核反應中能量迅速釋放的結果,可能是由核裂變、核聚變或者是這兩者的多級串聯組合所引發。惟缺點則可能是造成幅射污染。[28]
核聚變動力火箭[29]
美國太空總署科學任務理事會副主任約翰·葛籣斯菲爾德認為人類必須研製出核聚變動力的火箭,因為核動力火箭將提供更快的速度和強大的能量源,並解決登陸其他行星時所遇到的能源問題。然而,科學家認為核聚變技術尚有很長的路要走,目前尚未有成熟可控的核聚變反應堆。若技術成熟的話,使用核聚變技術的未來,將可大大縮短火星之旅的時間,例如可以在一個月內將宇航員送上火星。因此人類要想進入更遙遠的宇宙深空,動力系統需要進行革命性地突破,地球上的可控核聚變研究應該加快腳步,以便日後開始測試空間核聚變動力。
太陽帆推進技術[30]
太陽帆推進技術,故名思義,可以將其想像成一種能持續加速的太空帆船構想──太陽帆。帆船通常是由空氣分子來推動,太陽帆則是利用太陽光的光子推動,光子雖然沒有質量,但有動量,當光子打在太陽帆上,光子的動量就轉移到太陽帆上。雖然光子動量產生的加速度非常微小,但不會間斷,故理論上太陽帆可持續加速到接近光速的量級。不過,真正的問題是,太陽帆必須質輕且帆面積大,如此才能產生足夠加速度,或產生推力的輻射源有更大功率。基此,目前此項技術仍在起步階段,傳統的太陽帆太空船至今也只發射過2艘,NASA馬歇爾太空飛行中心的Les Johnson表示,能做到保持定向,是達成雷射光帆非常關鍵的一步。
磁場帆推進技術[31]
與太陽帆推進技術不同的是,磁場帆是由太陽風提供推動力,而非由光線提供推動力。太陽風是一種擁有自己磁場的帶電粒子流。科學家提出,在太空飛船周圍製造一個與太陽風磁場相排斥的磁場,這樣就可利用磁場的排斥力推動太空飛船飛行。磁場力使太空船能改變軌道,甚至駛離行星際空間。然而,此項技術僅適合相對較近距離太空旅行,例如太陽系之內。
[1] Morgan Stanley, Research, ‘Space: Investing in the Final Frontier’, Jul 24 2020. https://www.morganstanley.com/ideas/investing-in-space. Last visited 8 October 2021.
[2] 工商時報,范國華、吳尊傑,「從以色列經驗 看臺灣太空發展法草案」,2021年04月06日。https://view.ctee.com.tw/legal/28536.html。最後瀏覽日:2021年10月08日。
[3] United Nations Office for Outer Space Affairs, ‘United Nations Treaties and Principles on Space Law’, UNOOSA. https://www.unoosa.org/oosa/en/ourwork/spacelaw/treaties.html. Last Visited 8 October 2021.
[4] United Nations Office for Outer Space Affairs (UNOOSA), ‘National Space Law’. https://www.unoosa.org/oosa/en/ourwork/spacelaw/nationalspacelaw/index.html. Last Visited 8 October 2021.
[5] 中國大陸國務院新聞辦公室,「《2016中國的航天》白皮書(全文)」,2016年12月27日。http://www.scio.gov.cn/wz/Document/1537090/1537090.htm。最後瀏覽日:2021年10月14日。
[6] 人民網,新華社,「神舟十二號載人飛行任務七大精彩瞬間」,2021年09月19日。http://finance.people.com.cn/BIG5/n1/2021/0919/c1004-32231682.html。最後瀏覽日:2021年09月19日。
[7] 人民網,經濟.科技,「神舟十三號載人飛船與空間站組合體完成自主快速交會對接」,2021年10月16日。http://finance.people.com.cn/BIG5/n1/2021/1016/c1004-32255392.html。最後瀏覽日:2021年10月19日。
[8] NASA, ‘About Project Mercury’. https://www.nasa.gov/mission_pages/mercury/missions/program-toc.html. Last Visited 14 October 2021.
[9] NASA, ‘What Was the Gemini Program?’. https://www.nasa.gov/audience/forstudents/5-8/features/nasa-knows/what-was-gemini-program-58.html. Last Visited 14 October 2021.
[10] NASA, ‘The Apollo Missions’. https://www.nasa.gov/mission_pages/apollo/missions/index.html. Last Visited 14 October 2021.
[11] Britannica, ‘Skylab: United States space station’, https://www.britannica.com/topic/Skylab. Last Visited 14 October 2021.
[12] NASA, ‘Space Shuttle Era’. https://www.nasa.gov/mission_pages/shuttle/flyout/index.html. Last Visited 14 October 2021.
[13] 科技新報,「NASA 任命 18 名太空人為阿提米絲計畫做登月準備,其中包括台裔太空人林其兒」,2020年12月14日。https://technews.tw/2020/12/14/artemis-moon-landing-program-astronaut/。最後瀏覽日:2021年10月14日。另請參見NASA, ‘Artemis Plan: NASA’s Lunar Exploration Program Overview’, September 2020. https://www.nasa.gov/sites/default/files/atoms/files/artemis_plan-20200921.pdf. Last Visited 14 October 2021.
[14] Ministry of Science, technology and space, ‘Space in israel’. https://web.archive.org/web/20130907070408/http://most.gov.il/English/space/space%20in%20Israel/Pages/default.aspx. Last Visited 14 October 2021.
[15] ESA, ‘Member States & Cooperating States’. https://www.esa.int/About_Us/Corporate_news/Member_States_Cooperating_States. Last Visited 14 October 2021.
[16] ESA, ‘ESA facts’. https://www.esa.int/About_Us/Corporate_news/ESA_facts. Last Visited 14 October 2021.
[17] ESA, ‘Orion’. https://www.esa.int/Science_Exploration/Human_and_Robotic_Exploration/Orion. Last Visited 14 October 2021.
[18] ESA, ‘European Service Module’. https://www.esa.int/Science_Exploration/Human_and_Robotic_Exploration/Orion/European_Service_Module. Last Visited 14 October 2021.
[19] 國家太空中心,「國家太空中心緣起」,https://www.nspo.narl.org.tw/about.php?c=201900001&ln=zh_TW。最後瀏覽日:2021年10月14日。
[20] 科技部,「立法院三讀通過「太空發展法」草案」,2021年05月31日。https://www.most.gov.tw/folksonomy/detail/cfa1c793-b58d-46ee-a90c-d32bfe5980a3?l=CH。最後瀏覽日:2021年10月14日。
[21] Korea Aerospace Research Institute, ‘About KARI’. https://www.kari.re.kr/eng.do;jsessionid=06DD2BBFEFEE7F2701464669FE2BF89A. Last Visited 19 October 2021.
[22] Space News, Park Si-soo, ‘South Korea to spend $553 million on space projects in 2021’, 25 February. https://spacenews.com/south-korea-to-spend-553-million-on-space-projects-in-2021/. Last Visited 19 October 2021.
[23] Space News, Park Si-soo, ‘South Korean leader vows ‘landing on the moon by 2030’’, 26 March 2021. https://spacenews.com/south-korean-leader-vows-landing-on-the-moon-by-2030/. Last Visited 19 October 2021.
[24] Space News, Park Si-soo, ‘South Korea seeks $553 million space budget for 2022’, 14 September 2021. https://spacenews.com/south-korea-seeks-553-million-space-budget-for-2022/. Last Visited 19 October 2021.
[25] United Nations Office for Outer Space Affairs, Space economy initiative-2020 outcome report, 12 (January 2021).
[26] 泛科學,「知識大圖解:離子推進器如何推動太空船」,2015年1月13日。https://pansci.asia/archives/73425。最後瀏覽日:2021年10月15日。
[27] NuclearNewsware, Stan Tackett, ‘Nuclear Pulse Propulsion: Gateway to the Stars’, 23 March 2013. https://www.ans.org/news/article-1294/nuclear-pulse-propulsion-gateway-to-the-stars/. Last Visited 15 October 2021.
[28] 科技工作者之家,李航,「核脈衝推動裝置」,2020年11月17日。https://www.scimall.org.cn/article/detail?id=4820607。最後瀏覽日:2021年10月15日。
[29] 騰訊科學,「人類必須放棄化學能火箭:核聚變為終極目標」,2013年06月13日。https://tech.qq.com/a/20130613/002851.htm。最後瀏覽日:2021年10月15日。
[30] 科技新報,台北天文館,「台灣團隊提供解方,助光帆有效定向光源航向宇宙」,2020年01月08日。https://technews.tw/2020/01/08/new-light-sail-would-use-laser-beam-to-ride-through-space/。最後瀏覽日:2021年10月15日。
[31] 新浪科技,「英刊點評未來十大太空技術:時空扭曲或難實現(2)」,2009年12月26日。http://tech.sina.com.cn/d/2009-12-26/07463713399_2.shtml。最後瀏覽日:2021年10月15日。