自五十年代初以来,一直在继续努力为各种目的创建空间对象。这些努力最初是在俄罗斯,美国和德国同时进行的。但是,在第二次世界大战之后,美国和苏联创建了自己的太空研究计划,追踪其进化和成长很有帮助。中国人是通过开发烟花来公认的太空技术的先驱。然而,直到1900年初,作为正式学科的空间的研究才开始,并发展了越来越克服地球重力的火箭的发展。在1948年至1958年的十年中,大多数发展都是在火箭技术的背景下,它看到了德国V-2火箭和美国的声音火箭的演变。但是,苏联在1958年推出了Sputnik-1,确定卫星也可以有效地使用。1962年4月是一个地标,尤里·加加林(Yuri Gagarin)在地球上建立了一个轨道,导致美国于1969年将一个人登上月球,苏联于1971年在1971年推出Salyut-1,这是一种空间站。印度于1967年进入太空时代,并参加了Sounding Rocket计划并于1973年建立了卫星中心。欧洲太空计划于1975年启动,建立了ESA,这是22个国家的政府间倡议,而Arianespace于1980年出现。最近,SpaceX已成为发射系统的主要参与者,具有重型启动器,启动到轨任务和完全可重复使用的技术。在未来十年中,许多其他国家对月球和火星的任务的新兴趣预计将显着扩大太空活动。
2000 年,人们在核静止质量数据中发现了中子排斥力,它是一种被忽视的核能来源,将过去 40 年许多令人费解的太空时代观测结果联系在一起,就像拱门上的拱顶石将拼图的其他部分锁在一起一样。太空、气候和核科学界的成员忽视了中子排斥力,就像他们忽视了之前三个关于地球热源的关键发现一样,这三个发现可能避免了最近有关地球气候的所谓科学预测的丑闻:a.) 太阳在超新星爆炸中诞生了太阳系,然后在坍缩的超新星核心上重新形成(图 1);b.) 在太阳系诞生时,r 过程中产生的过量 136 Xe 是陨石和行星中原始氦的示踪同位素(图 2);c.) 太阳中的质量分馏(图 3)富集了太阳表面的轻元素和每种元素的轻同位素。以上四项发现共同构成了解释以下原因的框架:1.)能量和中微子不断从富含铁的太阳和类似恒星中涌出;2.)像太阳这样一颗普通的恒星形成于前身恒星富含中子的核心;3.)太阳中中子衰变产生的太阳氢在前往富含氢的表面之前,在前往星际空间的途中,通过聚变产生太阳中微子;4.)随着中子排斥力克服引力吸引力,宇宙碎裂并膨胀,产生剧烈的恒星爆炸或稳定的中子发射,并衰变为氢,最终作为废物离开恒星。
地球轨道正变得越来越繁忙。这一现象迅速增加了驻留空间物体 (RSO) 之间的碰撞概率。由于 RSO 飞行速度快,碰撞的后果是灾难性的。然而,即使空间目录规模适中,准确有效地预测会合及其最佳避免也一直是一个挑战。在新太空时代,随着预期的极端物体数量,这种情况肯定会继续存在。在这里,我们提供了一个 Web 服务器 SPACEMAP,它可以 (近乎) 实时地解决会合评估和最佳机动规划。SPACEMAP 通过快速评估二级和三级会合的副作用来呈现机动替代方案的最佳候选方案,从而克服了具有挑战性的计算要求。三级会合是在感兴趣的对象 (OOI) 和附近其他快速飞行的 RSO 之间定义的,它具有特别重要的意义,可以通过利用计算能力强大的新几何构造 Voronoi 图来解决。 SPACEMAP 还在时间线上提供了各种关键情报和优化功能:预测在我开车时可以监视我的敌方卫星;预测距离自身资产 10 公里以内的敌方卫星;预测可能对自身资产造成频谱干扰的敌方卫星;在预测干扰下找到自身资产的最佳数据传输路线;找到通过一个星座或通过多个轨道上的多个星座在城市对之间最佳的数据传输时间表;找到监视地面或太空热点的最佳时间表。SPACEMAP 目前使用来自 Space-track 的 TLE 数据。合并其他数据类型(如遥测数据(例如 GPS)、测量数据(例如雷达)、ADS-B、AIS 等)相当简单。SPACEMAP Web 服务器在 Amazon Web Services (AWS) 上运行。
1957 年,随着苏联人造卫星 Sputnik 1 成功发射进入轨道,现代文明终于抵达了外太空,这是人类探索的最后边疆。这一举措预示着一个新时代的开始,一个大国之间激烈竞争的时代,科学探索达到了前所未有的高度。这一时期被称为太空竞赛,它促使美国和苏联向其太空计划投入了不可估量的资源,从而产生了永远改变人类能力的技术进步。从计算机技术到电信和导航,20 世纪下半叶对星空的追逐使得无数应用的发现和发展成为可能,这些应用以无与伦比的方式影响着民用和军事领域。1969 年,随着美国成功将阿波罗 11 号送上月球,太空竞赛达到顶峰,太空时代初期的激烈竞争逐渐被合作所取代。 1972 年,美国和苏联启动了阿波罗-联盟号合作试验计划,随后几年又开展了国际空间站 (ISS) 等合作计划。此外,太空活动的法律性质也开始形成。《外层空间条约》正式名称为“关于各国探索和利用包括月球与其他天体在内的外层空间活动原则的条约”,由美国、英国和苏联于 1967 年签署,目前已有 109 个国家加入。这项联合国条约构成了国际空间法的基本法律框架,禁止在太空部署大规模杀伤性武器,并规定“探索和利用外层空间应为所有国家的福祉和利益而进行,并应成为全人类的领域”。1
随着 1957 年人造卫星的发射和随后太空时代的开始,空间技术的进步一方面导致了数百种使用卫星数据的应用程序的开发(Pelton 等人,2017),包括日常使用的设备,从卫星电视到汽车中的卫星导航。另一方面,它支撑了地球和大气科学以及天文学和天体物理学的科学进步。回顾该领域一些最引人注目的贡献,卫星测量显示了大气中臭氧层的消耗程度,并证实了系外行星和黑洞的存在,以及许多其他科学进步。空间技术的快速发展为全人类带来了非凡的成就,例如登月。与此同时,这些太空任务为人类提供了强有力的标志性图像,而像蓝色弹珠(Wuebbles,2012)这样的照片已成为我们这个星球及其非凡环境和有限资源的公认象征。尽管太空技术的惊人进步与整个航空航天业一样在上个世纪末放缓,但仍取得了非常重要的成就。其中包括国际空间站的发展以及对其他行星和天体的机器人探索,包括登陆彗星!多年来,太空经常被视为新的前沿,激发了作家和电影导演的想象力,他们创造了(或多或少可信的)由太空技术的奇妙发展实现的未来愿景。然而,与历史向我们展示的事实一致,在“探索”新环境和巩固相关技术的初始阶段之后,随之而来的是企业激增,以利用新环境提供的新机会。这就是我们今天所处的状态。我们正处于一个范式转变的时期,这一时期有时被称为太空 4.0,伴随着动机、参与者乃至技术的变化(普华永道报告,2019 年)。
1923 年夏天,在波托马克河沿岸一片田园诗般的土地上,波托马克河向南穿过哥伦比亚特区底部,新成立的海军研究实验室的 20 名创始无线电研究人员中的几位已经开始伸长脖子看向太空。第一代 NRL 成员从波托马克河对岸的弗吉尼亚州通过土路或乘船往返实验室,当时他们可能还不知道,他们对高层大气对长距离无线电通信的影响有着重要的军事兴趣,这将使实验室走上成为太空时代孕育、诞生和成熟过程中最重要的参与者之一的道路。从 20 世纪 40 年代和 50 年代的这些个人和机构根源中,诞生了一种创新文化,在 20 世纪余下的时间里,以及进入 21 世纪,这种文化将带来一些最先进的高科技。这些包括世界上第一颗间谍卫星,一套太空情报、监视和侦察 (ISR) 能力;用于全球导航和时间同步的全球定位系统 (GPS)(没有它,互联网和手机通信将大不相同);以及战场技术,这些技术有时在冷战以及此后战争与和平的每个阶段都发挥着改变世界的作用。20 世纪 80 年代,国防部承认 NRL 在开发国防相关空间技术方面发挥的卓越作用,并将该实验室指定为海军空间技术中心的所在地。本书记录了人物、个性以及机构、政治和地缘政治影响,它们共同构成了该国最伟大的创新之地之一。
进入太空领域比以往任何时候都容易。这使得许多太空初创公司通过利用成本降低、对高质量地球观测数据的需求以及政府支持增加带来的新机会而获得成功,这为投资太空初创公司创造了有利的监管环境。初创公司正在进入太空领域的一系列新兴市场,对小型卫星的开发和部署、数据和分析、发射服务、太空制造和在轨服务或碎片清除的需求不断增加。在新的太空时代,创新无处不在,许多初创公司都在突破可能的界限。考虑到这一点,全球军事卫星通信 2024 会议将新增一个附加功能,即中小企业创新舞台和博览会,为初创公司提供一个平台来展示在最后前沿所做的创新工作。在中小企业创新舞台上展示他们工作的初创公司牛津动力公司 (Oxford Dynamics) 牛津动力公司董事兼联合创始人 Edward Jackson:“牛津动力公司可能分为 50% 的人工智能和 50% 的机器人技术。在人工智能方面,我们正在开发一款基于人工智能的软件,以便更好地搜索和查询复杂的多模式数据。国防部从不同类型的传感器和车辆收集所有这些数据,但他们无法使用这些数据。他们并不总是具备处理和理解这些数据的技术专长。我们正在开发一种名为 AVIS 的工具来进行这种处理和理解,这样您就可以将这些极其复杂的信息传递给非该领域专家的非技术用户。”据 Oxford Dynamics 董事兼联合创始人 Mike Lawton 称,该公司在机器人技术方面也取得了重大进展。
* 诺瓦东南大学法学教授 (jarvisb@nova.edu)。此处包含的信息截至 2023 年 1 月 1 日。1 “外层空间”一词是指地球大气层以外的宇宙。卡门线是一条位于海平面以上 330,000 英尺(62 英里)的假想边界,通常被认为是外层空间的起点。这条线以匈牙利裔美国科学家西奥多·冯·卡门 (1881-1963) 的名字命名,他于 1956 年发表了一篇关于气动飞行限制的论文。但请参阅 Thomas Gangale 的《非卡门线:太空时代的都市传说》,41 J.S PACE 。L. 151 (2017)(认为冯·卡门从未提出过以他的名字命名的边界)。目前,尚无普遍接受的外层空间法律定义。有关进一步的讨论,请参阅 Alex S. Li 的《外层空间裁决:界定边界和确定司法权》,73 O KLA 。L. R EV 。711 (2021);Timothy G. Nelson 的《空间从哪里开始?》寻找空天边界的数十年法律使命,S PACE N EWS(2019 年 3 月 26 日),https://spacenews.com/op-ed-where-does-space-begin-the-decades-long-legal-mission-to-find-the-border-between-air-and-space/。2 尚未尝试考虑根据外国法律可能给出的答案。然而,毫无疑问,每个国家都有权根据自己的意愿处理这个问题。参见 SS Lotus (Fr.v.Turk.),判决,1927 P.C.I.J.(ser.A) No.10 (9 月 7 日)(认为在没有明确的国际禁令的情况下,主权国家可以自由制定其刑法)。莲花案的判决构成了 1967 年《外层空间条约》第三条和第八条的基础,将在下文第 15 号注释中讨论。前一条规定:“本条约缔约国应根据国际法,包括《联合国宪章》,开展探索和利用外层空间(包括月球和其他天体)的活动。..。”
在太空时代之前,遥感虽然没有被这样称呼,但完全是用照相机进行的。所谓的航拍照片出现于 19 世纪 50 年代,即摄影术发明后仅仅十二年,照片是从系留气球上拍摄的 - 法国摄影师 Gaspard Félix Tournachon (1820-1910),别名 Nadar,从大约 80 米的高度获得了巴黎上空的第一张航拍照片(1858 年 10 月 23 日);Nadar 还利用他的艺术绘制了乡村地图。1859 年,拿破仑三世命令 Nadar 获取侦察摄影,为意大利北部的索尔费里诺战役做准备。此后,在美国内战 (1861-1865) 期间,乔治·麦克莱伦将军曾数次使用系留气球,通过航拍照片研究敌方阵地。253) 二十世纪初,飞机证明了其作为民用和军用观察/侦察平台的优势。两次世界大战期间,航空摄影被广泛用于军事侦察。1947 年,美国军方对一些缴获的 V-2 火箭进行了改装和装备,用于在美国新墨西哥州 110-165 公里高空拍摄云层。[同年 (1947 年 10 月 18 日),苏联发射了第一枚基于德国火箭 A4 (V-2) 的 LRBR (远程弹道火箭)。这些照片展示了观测天气的巨大潜力。254) 战后和 1960 年之前,航空彩色和红外胶片彩色的发展为民用遥感带来了明显的推动。彩色红外摄影为某些植被类型的粗略分类提供了一些解释手段。高速摄像机与广角镜头相结合,为拍摄地球表面提供了更多机会。以下参考资料提供了有关德国早期火箭发展历史的更详细说明,特别是二战前和二战期间,以及二战后的美国。255) 256)
世界第一个人造卫星的发射-Putnik I-于1957年10月4日,这是人类对外太空的看法。后来,1969年的Apollo 11任务的发射标志着技术和科学进步的转折点。这些事件除了超过人类知识的极限外,还标志着地缘政治边界的增长,从地球到月亮,从月亮到火星,从那时起。近几十年来,空间一直是地缘政治竞争的地方。自空间时代开始以来,冷战的竞争一直在鼓励计划和目标。因此,我们认为,自从太空时代开始以来,空间从来都不是和平与共同繁荣的庇护所,因为总是有卫星的风险,我们可以看到,美国与苏联之间的许多核简化条约包括副统治条款,包括在太空中使用国家技术手段,甚至是信息收集卫星。最近,真正改变的是各个国家在太空中的作用;美国在乌克兰的入侵中保持着重要地位,俄罗斯又是俄罗斯,尽管空间对其国家安全努力的重要性相对重要,但它远非可能在该部门保持地缘政治相关的可能性。关于空间政策的制定,这些不是在真空中产生的,而是由地球上的紧张局势和地缘政治考虑的形成。另一方面,卫星可以为军事,经济,民事,情报需要服务另一方面,Kuo(2021)指出,额外的竞争是通过增强中国大众共和国的空间能力以及日益增加和多样化的利益的两极分化而促进的,这使得空间成为了在地球轨道上造成的土地冲突的潜在原因之一,或者,延伸到地球的轨道,或者,或者,不良的范围内,范围内的贫困活动可能导致轨道上的范围内的范围内的范围内的范围。竞争和对空间能力的担忧在很大程度上是这些能力所有者的感知方式:通过概念化最坏情况的情况来概念化地缘政治竞争对手的能力,但没有太多的警觉。因此,可以说,地球上的政治,技术和经济紧张局势可以导致空间活动的紧张局势增加。目前,基于空间的技术和系统是个人日常生活的一部分,无论他们居住在哪里。作为一般知识,全球定位系统 - 全球定位系统或英语的首字母缩写 - 通过后来移至公共事业领域的军事技术,起源于太空。