在20世纪60年代之前,人们想要建立远距离通信,只有两种方式:要么通过海底电缆传输,要么通过电离层反射无线电信号。
但是,这两种沟通方式都有很多缺点海底电缆可能因为各种原因被切断,而电离层通信对自由电子的密度和无线电波的波长有很高的要求只有特定的波长遇到特定的电子密度,才能在地面和电离层之间来回反弹,从而达到远距离传输的效果
可是,电离层的电子密度取决于它从太阳和宇宙中其他辐射源吸收的辐射剂量如果晚上没有太阳的辐射,通信几乎无法建立,或者说非常不稳定
对于二战刚结束的世界来说,各国局势都是不确定的,尤其是在美苏紧张冷战的时候,这种不稳定的通讯技术显然是不够用的。
因此,当时的科学家绞尽脑汁构建了一个全新的通信系统,包括美国科学家向太空发射了超过4.8亿枚铜针。
图说:当时的铜针纪念邮票。
那么,为什么这些铜针可以帮助建立交流呢这些铜针现在怎么样了
西福特项目:铜针的作用
向美国太空发射一枚铜针的项目叫西福特计划1958年,由麻省理工学院林肯实验室科学家沃尔特·米德多特研制,Emiddot莫罗提议的。
目的是用数以亿计的微小铜针在地球周围建造一个铜环这个环可以永久反射无线电信号,不受太阳和其他干扰的限制,完美地取代了原来的电离层方案。
日前,他们开始了第一次试验,发射了一亿多枚铜针不幸的是,这次测试失败了,因为针没有按计划分散在轨道上
日前,美国吸取教训,进行第二次尝试,一批3.5亿枚铜针再次送入轨道。
这一次,他们将这些铜针紧紧地挤在一个由萘凝胶制成的装置中整包针只有20公斤重,然后和卫星一起被送上地球轨道萘凝胶会在太空中迅速蒸发,释放出铜针
按照原定计划,3.5亿枚铜针将在2个月内在地球轨道上逐步释放,然后围绕地球形成一个圆环。
最终,这个光环将有15公里宽,30公里厚,它将沿着穿过南极和北极的轨道在3700公里的高空绕地球运行。
西福特计划的铜针长1.8cm,直径0.0018cm,重量只有40μ g,正好是8000 MHz微波波长的一半。
当这个波长的微波碰到铜针时,会产生强烈的反射事实上,铜针此时充当了一个微小的偶极天线,每个天线都在各个方向上重复它们接收到的完全相同的信号
日前,发射5天后,科学家首次尝试使用西福特铜针进行远距离通信。
这个时候偶极天线还没有完全铺开填满它们的整个轨道环,所以它们之间的距离还是比较密集的。
可是,令工程师惊讶的是,伴随着铜针的分散,数据传输速率明显下降日前,每秒只能传输400比特
此时,铜针还没有完全充满它的环,它还在继续扩散日前,传输速率无法建立通信,项目终止
其实这个项目现在很难成功,因为铜针做得很微小,会因为各种原因,彼此离得很远,失去作用。
但当时的人是那么敢想敢做,两次尝试。
铜针污染地球轨道
西福特计划前后两次将总计超过4.8亿枚铜针送入地球轨道不知道你听到这样的事情第一时间会想到什么反正我想到的是难处理的天空垃圾
虽然,西福特计划在技术上已经成功了mdashmdash至少有过短期的成功,但实际上从这个项目提出的那一刻起,就遭到了社会各界的强烈反对。
当然,那时候人类刚刚发射了人造卫星,太空中的人造产品屈指可数那时还没有太空垃圾的概念当时的天文学家主要是担心这些密集的铜针会影响天文观测
但是,当时美国并没有因为别人的强烈反对而放弃这个注定失败的项目原因很简单代表着人类未来的太空探索对他们来说显然是可有可无的,而目前来自其他国家的可能威胁,他们认为才是最需要解决的
有人声称,美国的那些铜针是精心设计的,发射后几年内就可以返回地球,而且那些铜针太小太远,不会影响天文观测,所以不顾任何反对发射了。
事实上,稍微有点常识的人都应该知道,一个功能齐全的就足以进行可靠的通信,铜环它的密度会小吗它会在几年后返回地球吗
所以,感谢这个项目的失败,不然地球轨道上就布满铜针了。
不过幸运的是,这些只是用于测试的铜针确实在1970年左右大量重返地球大气层因为太小,再入时基本毫发无损,慢慢落到地球表面
现在很少有人关注这个项目了唯一能查到的数据是,截至2020年3月,已知仍有36根针在赛道上运行
这些已知的还在轨道上的铜针会被标记出来,在即将影响飞船的时候进行处理,避免损失。
可是,没有人知道有多少青铜针没有被观察到虽然这些太空垃圾很小,但它们对航天工业构成了不小的威胁
最后
据信,20世纪70年代的研究表明,大多数铜针落在北极高地,达到每平方公里约5枚铜针。
当时,美国试图找到这些铜针,因为这可以帮助他们了解太空环境,他们也试图恢复该项目。
可是,要在数十亿吨的北极冰雪中找到这根细小的铜针,犹如大海捞针,只好作罢。
其实在70年代,这样的项目是完全没有必要的,因为几乎与这个项目同时出现的是通信卫星。
或许,铜环会比通信卫星更抗!
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