太空碎片 (Space Debris)
隨著越來越多國家將發展太空產業列為重要國策，其中一項關乎永續發展的迫切議題：解決太空碎片，越來越受到重視。倘若區域內國家間（例如我國與新南向夥伴國）能先就此領域共同就推動與遵守相關國際規範，可預見將有助於緩解潛在地緣衝突；例如俄羅斯於 2021 年一次反衛星飛彈測試期間擊毀一枚報廢的太空載具，美國即譴責俄羅斯製造了數百萬計的太空碎片，可能威脅到「人類太空飛行和機器人任務」（Human Spaceflight and Robotic Missions），美國同時表示，俄羅斯已違反「聯合國和平利用外太空委員會」（UN Committee on the Peaceful Uses of Outer Space, COPUOS）之《太空碎片減緩指引》(Space Debris Mitigation Guidelines)。儘管該準則不具法律拘束力，仍有 63 個國家完成簽署，似能證明太空碎片已為國際間重要問題。（歐洲太空總署，2021）（USMU，2022）
太空碎片指繞行地球運行的人造物總稱，近年來因私人太空公司迅速發展，例如太空探索科技公司 (SpaceX)、亞馬遜公司 (Amazon Inc.) 等，且於不久的未來，將再有 50,000 顆衛星被送入低地球軌道 (Low Earth Orbit, LEO)（英國國家歷史博物館，2019），皆使太空碎片問題變得更加緊迫；而回溯 1999 年 COPUOS 首次針對這個問題時，太空碎片僅構成有限的風險（IADC，2021）。然而，如今無論是公私部門，發射任務於計畫階段即須考慮與太空碎片的碰撞風險（美國政府，2019）。根據世界經濟論壇 (World Economic Forum, WEF) 統計，截至 2020 年繞行地球軌道的太空碎片約有將 1.3 億塊之多，總重量為 700 萬公斤，其中約有 2.7 萬塊太空碎片超過 10 平方公分，而此等尺寸足以威脅科學研究和商業發展（WEF，2021）。這種太空碎片以大約 25,000 公里／小時的速度前進，與其相撞是被認為具有災難性的。（NASA，2021）
太空碎片示意圖（圖片來源：Pixabay）
為此，美國國家航空暨太空總署 (National Aeronautics and Space Administration, NASA) 等組織會追蹤太空碎片，甚至美國國防部 (U.S. Department of Defense, DoD) 會透過其太空監視網 (Space Surveillance Network) 公開分享位置，即時獲知上述資訊，將有助太空載具營運商協調緊急碰撞迴避（USMU，2023）。對於國際太空站而言，面對大小超過 10 公分的太空碎片，其碰撞概率大於十萬分之一，需要進行碰撞迴避。自 1999 至 2019 年間，國際太空站每年平均需進行 1.3 次碰撞迴避，於 2020 年飆升至 3 次，反映出運行於地球軌道的潛在致命太空碎片數量已然增多。（NASA，2021）
制定規範
其中部分歸咎於「凱斯勒現象」(Kessler Syndrome) 意指太空碎片彼此相互碰撞，碎片數量而呈指數倍增，為此歐洲太空總署 (European Space Agency, ESA) 等太空組織力倡並推廣太空碎片的預防措施，否則從 2060 年起清除行動的成效將降低 25%；COPUOS 等國際組織已制定限制產生新太空碎片的規範（UNOOSA，2010），據瞭解 COPUOS 對於低軌太空載具 (LEO) 的核心規範「25 年限、後太空任務、軌道壽命限制」(25-year, Post-mission, Orbital Lifetime Limit)，已有效地限制了太空碎片的產生。（USMU，2021）
有鑑於 10 起「太空碎片產生」的事件中，就有 7 起是由報廢衛星中的儲備能源意外爆炸所引起（WEF，2021），COPUOS 開始倡議關於報廢協議 (End-of-life Protocols)，具體作為如 NASA、ESA 和日本 JAXA 等主要太空機構在移除軌道上衛星之前，必須對仍滯留在軌道上的太空載具進行鈍化處理（MST，2022）；又例如 2019 年 11 月美國公布新版的〈軌道碎片減緩標準做法〉(US Orbital Debris Mitigation Standard Practices) 規定，在太空載具除役之前，必須將其儲存的能源和剩餘的推進燃料有意燃燒殆盡，以避免意外爆炸的發生。（NASA，2021）
此外，機構間太空碎片協調委員會 (Inter-Agency Space Debris, IADC) 等組織也會制定任務規劃與設計之技術標準，減少在保護區域如低地球軌道內的太空碎片。2021 年版本 IADC《太空碎片減緩指引》有四項要點，分別強調減少常規操作期間碎片的釋放 (Debris Released During Normal Operations)、在軌爆裂 (On-orbit Break-ups)、在軌碰撞 (On-orbit Collisions)，以及加強後任務棄置 (Post-mission Disposal)。（IADC，2021）
然而並非所有太空組織都遵循同一指引，例如 ESA 選擇遵循最新版本 ISO 24113（ESA，2021）；其最初版本 ISO 24113 於 2010 年發布，原目標透過實施太空載具的設計、操作和棄置中的細則來防止額外的太空碎片（USRA，2019）。並於 2019 年因應太空產業性質的變化，ISO 24113 進行了更新，特別強調應對低地球軌道星系和小型立方衛星 (Small CubeSat)。根據 ISO 的數據，已經有 7,500 顆衛星在 LEO 運行，由於近來私營部門投入太空通訊領域的增加，預計會提升至 45,000 顆。
最新版 ISO 24113 標準將要求衛星棄置成功達至 90％，主要是透過確保衛星可以重新補燃或透過在高空大氣中從軌道中安全移除（透過燃燒）（ISO，2022）。展望未來，第四版 ISO 很可能特別針對 LEO 衛星星系問題，促進分離區域，更嚴格的成功棄置要求和提高個體衛星的追踪性。（USRA，2019）
未來展望
展望臺灣與新南向夥伴國有機會共同推廣 ISO 24113 或最新的 IADC《太空碎片減緩指引》等標準，一同為減少太空碎片的努力做出貢獻，具體作法可以對國際規範表現出積極的興趣，激發與有意應對太空碎片和確保太空永續發展之共同價值觀的國家之間合作。
新南向夥伴國之國家級太空發展
| 國家 | 相關機構與組織 | 相關政策及合作計畫 | 執行任務 |
|---|---|---|---|
| 臺灣 |
國家科學及技術委員會（NSTC） 國家太空中心（TASA） |
第三期國家太空科技發展長程計畫 國家太空科技發展長程計畫 《太空發展法》 Beyond 5G 低軌衛星產業推動計畫 |
福爾摩沙衛星八號（Formosat-8） 獵風者衛星（Triton） |
| 越南 |
越南科技翰林院（VAST） 越南太空中心（VNSC） |
與空中巴士 (Airbus) 簽署 MoU 與印度 ISRO 合作 2030 年太空科技發展與應用策略 |
NanoDragon
LOTUSat-1 系統 |
| 印度 |
印度太空研究組織（ISRO） 印度國家促進和授權中心（IN-SPACe） |
與越南合作開發地面系統設施 |
小型衛星運載火箭 極軌衛星運載火箭 |
| 澳洲 | 澳洲太空總署（ASA）
澳洲太空製造網路（ASMN） 聯邦科學暨工業研究組織（CSIRO） |
2021-2030 年太空地球觀測路線圖計畫 |
Gilmour Space 本土火箭合作夥伴關係 Quasar 衛星科技－地面系統合作夥伴關係 |
參考來源：
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U.S. Mission To International Organizations in Vienna (2021.04) 2021 COPUOS STSC – U.S. on Space Debris
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U.S. Mission To International Organizations in Vienna (2022.02) 2022 COPUOS STSC – U.S. on Space Debris
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U.S. Mission To International Organizations in Vienna (2023.02) U.S. Statement – Agenda Item 7 – Space Debris – 60th Session of the STSC of COPUOS
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歐洲太空總署 European Space Agency (2021) The importance of the UN COPUOS in the Space Debris Mitigation : What evolution for UN COPUOS?
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歐洲太空總署 European Space Agency (N.D.) Mitigating space debris generation
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英國國家歷史博物館 (2019.11) What is space junk and why is it a problem?
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機構間太空碎片協調委員會 Inter-Agency Space Debris Coordination Committee (2023.06) IADC-02-01 Space Debris Guidelines Rev 3
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美國政府 US Government (2019.11) U.S. Government Orbital Debris Mitigation Standard Practices, November 2019 Update [.pdf]
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世界經濟論壇 World Economic Forum (2021.05) We’re polluting our future home – before we even live there. Here’s why we need to clean up our space junk
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美國太空總署 National Aeronautics and Space Administration (2022.07) 10 Things: What’s That Space Rock?
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聯合國外太空事務廳 United Nations Office for Outer Space Affairs (2010.01) Space Debris Mitigation Guidelines of the Committee on the Peaceful Uses of Outer Space [.pdf]
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Missouri University of Science and Technology (2022.01) Spacecraft Passivation - an overview of Requirements, Principles, and Practices as Applied to Spacecraft Pressure Vessels
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Universities Space Research Association (2019) Evolution of ISO’s Space Debris Mitigation Standards [.pdf]
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國際標準組織 International Standards Organization (2022.04) Space: the debris frontier
