[论文解读] International cooperation and competition in orbit-use management

Aditya Jain, Akhil Rao|arXiv (Cornell University)|May 8, 2022

Space Satellite Systems and Control被引用 4

一句话总结

本文提出一个博弈论模型，表明国家对卫星运营的监管政策——尤其是与市场准入挂钩的政策——可促成全球监管均衡，减少空间碎片，并支持防止凯斯勒综合征的自洽国际条约。大量遗留碎片的存在促使所有国家监管其卫星舰队，使国际合作在开放获取条件下既可行又互利。

ABSTRACT

Orbit-use management efforts can be structured as binding national regulatory policies or as self-enforcing international treaties. New treaties to control space debris growth appear unlikely in the near future. Spacefaring nations can pursue national regulatory policies, though regulatory competition and open access to orbit make their effectiveness unclear. We develop a game-theoretic model of national regulatory policies and self-enforcing international treaties for orbit-use management in the face of open access, regulatory competition, and catastrophe. While open access limits the effectiveness of national policies, market-access control ensures the policies can improve environmental quality. A large enough stock of legacy debris ensures existence of a global regulatory equilibrium where all nations choose to levy environmental regulations on all satellites. The global regulatory equilibrium supports a self-enforcing treaty to avert catastrophe by making it costlier to leave the treaty and free ride.

研究动机与目标

• 分析在开放获取条件下，国家监管政策与国际条约在管理轨道碎片方面的相互作用。
• 研究监管竞争与开放获取如何影响国家政策在防止碎片自我维持增长方面的有效性。
• 确定自洽国际条约在碎片减量方面能够出现并持续的条件。
• 评估遗留碎片存量在全球监管协调与激励相容性中的作用。
• 评估国家政策是否可在无超国家执法机制的情况下支持国际合作。

提出的方法

• 构建一个理性卫星运营商与空间国家在开放获取及凯斯勒综合征风险下的博弈论模型。
• 将国家监管政策建模为市场准入条件，通过维持对全球卫星服务的接入来激励合规。
• 分析一种自洽国际条约机制，各国承诺减少碎片，退出成本使搭便车行为变得不可取。
• 引入一种全球监管均衡，其中所有国家将环境监管作为所有卫星的市场准入要求。
• 使用基于阈值的灾难模型，评估凯斯勒综合征临界点不确定性对条约稳定的影响。
• 比较国家监管竞争与国际条约合作下的结果，重点关注环境质量与经济价值。

实验结果

研究问题

• RQ1 在监管竞争与开放获取的背景下，国家监管政策在何种条件下能有效减少空间碎片？
• RQ2 大量遗留碎片存量如何影响全球监管均衡的形成？
• RQ3 双边国家市场准入政策能否支持形成防止凯斯勒综合征的自洽国际条约？
• RQ4 灾难性临界点的风险在多大程度上促进或阻碍国际社会在碎片减量方面的合作？
• RQ5 在开放获取的轨道公共资源下，国家对卫星服务的激励如何与全球环境目标相互作用？

主要发现

• 大量遗留碎片存量可确保全球监管均衡的存在，即所有国家将环境监管作为所有卫星的市场准入条件。
• 将市场准入与合规挂钩的国家监管政策，即使在监管竞争下，也能改善环境质量并降低碰撞风险。
• 此类全球监管均衡通过提高退出和搭便车的成本，支持自洽国际条约的维持，从而保障合作持续。
• 双边监管政策体系对所有国家均具激励相容性，无需超国家执法机构。
• 即使对凯斯勒综合征阈值存在不确定性，国家政策仍可支持国际合作，因为监管激励与确切临界点无关。
• 轨道开放获取使国家政策在孤立状态下效果减弱，但通过市场准入控制可恢复其有效性，并实现全球协调。