疯狂的太空针：61年前，美国为何要向太空发射4.3亿枚太空针

1. 疯狂的太空针：61年前，美国为何要向太空发射4.3亿枚太空针

人类进入太空之前，太空轨道保持着绝对的整洁，几乎没有任何太空垃圾。正是因为这种特殊的太空整洁，才最大程度上保护了初期脆弱的航天航空发展。随着太空飞行物的增多，越来越多的国家认识到保持太空整洁是太空发展的前提，充满垃圾的太空只会限制人类的发展。
     
 但是人类在 探索 太空的初期，并没有认识到太空整洁的重要性，就像美国，曾经就在太空执行了疯狂的“太空针计划”--西福特计划。在这项疯狂的计划中，美国前前后后向太空发射了数亿枚垃圾，当时究竟发生了什么，让美国如此疯狂的破坏太空环境？
  
 这其实还要说到当时那个特殊的年代，随着苏联研制出原子弹后，美苏两国之间的关系因为争夺唯一的霸主国变得日益紧张。1961年第三次柏林危机的爆发，更是让美苏两国一夜之间剑拔弩张。
     
 当时美国总统直接要求国会提高国防预算，额外提供33亿美元资助美国发展尖端军事武器，而苏联也同时将整个国防支出提高了三成以上。与此同时，两国还在核工程领域内相互角力，试图制造出更加强大的核武器，进而夺取军事霸主强国的地位。
  
 同年，又因为“查理检查站事件”，美苏两国在检查站两边展开军事对峙，美苏两国出动了大量坦克，似乎美苏大战一夜之间就要爆发。尽管最后两国没有爆发战争，但是这也让美国产生了危机感，不得不考虑与苏联全面作战的可能。
     
 当时为了得出欧洲作战美国获胜的几率，美国官方做出了多次试验，但是最终结果显示，美国获胜的几率不大。之所以会得出这样的结果，是因为美国认为，一旦开战，美欧跨大西洋的电缆通讯将会被掐断，导致美国只能通过不稳定的“电离层反射”保持通讯。
  
 为了从根本上解决这一问题，美国打算在太空中制造一个稳定可控的“人工电离层”，这就是西福特计划诞生的意义。
     
 而想要得到稳定可控的“人工电离层”，那么美国就需要在太空中布置一道金属反射层。由于不可能将这么大的金属送上太空，美国麻省理工就提出了用4亿3000万枚铜制天线组成一个“金属幕布”。铜制天线长度不足两厘米，直径也只有25微米，因此也被称为“太空针”。
  
 1961年，美国通过阿金纳火箭将首批4亿3000万“太空针”送到了太空，但是由于技术问题以及太阳风暴的影响，这些“太空针”的分布出现了问题，没有办法实现稳定通讯的功能。
     
 因此，美国随后又发射了第二枚火箭，再次将4亿3000万“太空针”送入太空轨道。通过这次的成功，美国实现了美国本土和欧洲的无阻通讯。不过这样的成功也引发了当时世界各界的反对，因为美国发射这些“太空针”就像太空垃圾一样，严重干扰了 探索 太空。
  
 对此，美国辩解称，“太空针”只能存在3年，最终会跌入大气层被焚烧。但事实证明，美国人再次说谎了，直到现在，仍有上亿枚“太空针”漂浮在太空中，严重影响了太空安全。

2. 为对付苏联，美国60年代向太空发射4亿根针，至今影响各国航天器

2015年，美国太空 探索 技术公司（SpaceX）首席执行官马斯克提出了一个所谓的“星链计划”，计划发射12000个卫星，这样就可在地球上空组建庞大的星链网，如此一来就可为人类提供低成本、高速度的网上冲浪服务。
  
 目前SpaceX公司已发射了300多颗卫星，并覆盖北美地区。不过这项野心勃勃的项目，却引来了很多很多天文学家的吐槽，一旦这些卫星全部升空，那就意味着地球轨道会显得非常拥挤，别说再发射新的卫星，就连天文学家想要观测外太空都是不容易的事情。
  
 如果因这些卫星造成视线遮挡，那就无法及时发现并预判潜在的危机，如彗星撞击地球。同时，星链卫星的发射，也会威胁其他已运行的卫星，可能两者之间会相撞爆炸，从而产生新的更多的垃圾。
  
 还有天文学家表示，“星链计划”让他联想到了60年代一项更疯狂的计划，它就是“西福特计划”，也被称之为“针计划”。
  
 它是冷战期间的产物，但所造成的危险一直存在至今。星链卫星发射后，难免会和这些“西福特针”相碰撞，到时候美国是搬起石头砸自己的脚！因此此学者建议马斯克，发射星链卫星前，还不如先将太空上数以亿计的“铜针”清理掉。
     
 那么，什么是“西福特计划”？它对人类 探索 天空的危害到底有多大？
  
 西福特计划的产生，其实和美苏争霸有关。早在1946年5月12日，美国科学家布劳恩就提出了发射卫星的计划。
  
 他表示，用火箭将227公斤的卫星运上高度为480公里的地球上空，预计1951年就可实现计划。
  
 而没过几天，苏联一个年轻的研究学者吉洪拉沃夫也提出了研发太空卫星的想法，但遭到了斯大林的笑话。不过他并没有放弃，继续自己的研究，1950年3月15日，吉洪拉沃夫再次提出发射卫星的可行性申请，得到了批准。
     
 1957年2月，苏联提出在10月6日发射卫星，赶在革命节前发射，但太空计划首席科学家科罗廖夫认为美国可能会抢先发射，在他的建议下，苏联方面于10月4日发射了全球第一颗人造卫星。
  
 美国总统其实在1955年就表示要启动卫星发射任务，但却不想让布劳恩——这个曾经的纳粹军官，担任首席科学家，结果在美苏人造卫星争霸中落后。值得一提的是，科罗廖夫其实也是“罪犯”出身，但苏联人却不拘小节。
  
 直到苏联卫星成功发射后，美国才加快启动卫星计划，并于当年12月6日匆忙发射，谁知才起飞一秒后，人造卫星就直接爆炸，这让美国丢了大面子，也让美国民众失望和抱怨。此时，美政府才知道外行人无法领导内行人，准许布劳恩负责卫星计划。
     
 布劳恩早就有了卫星发射的技术储备，他上任之后，1958年2月1日，卫星“探险者-1”号成功升空。
  
 苏联当然不服气，立马展开了载人航天工作，计划将人送上太空再安全返回，也就是“东方计划”，美国随即也展开了“水星”计划。这两个超级大国之间展开了你追我赶的架势，苏联方面因有着 社会 主义的优势，投入了巨资，并选出了六名宇航员。
  
 就这样，1961年4月12日，“东方-1”号飞船成功登上了太空，加加林也成为人类 历史 上第一个进入太空的人，被称赞为“宇宙哥伦布”。
  
 其实在加加林进入太空前一个月，布劳恩就打算启动载人飞船计划，不过在最后关头他却改变主意暂停发射，怕载人任务失败。直到苏联太空计划成功后的23天，美国才将宇航员送上天，但对美国民众而言已失去了原本的意义。
     
 接连输掉了两场太空竞赛，肯尼迪觉得面子上无光，如何才能胜苏联一筹？美国宇航局提出登月计划，肯尼迪信心大增，随即宣布要在十年内将人类送到月球。
  
 为了完成这项登月计划，美国耗费了巨资，赌上了国家荣誉，也让布劳恩压力巨大。据统计，美国“阿拉伯”载人登月计划花费了250亿美金，且有120所高等学校、2万家技术企业、40万人加入这个工程。
  
 美国科学家展开了多项研究，并进行多项飞行试验，制定了登月方案，选拔宇航员等。1969年7月16日，“阿波罗-11”号在“土星-5”号运载火箭的帮助下升空，在四天的飞行后，飞船成功在预定着陆点落地。
     
 阿姆斯特朗用脚轻踩月球表面，确定不会陷下去才大胆在上面留下了第一个人类足迹，而他的那句“个人一小步，是人类的一大步”激动人心，整个世界为此欢呼。
  
 有人或许会问，此时的苏联在哪里了？首席科学家科罗廖夫制造出推力为1000万磅的N-1火箭，比起“土星-5”号推力多出了850万磅，可以说对登月他势在必得。
  
 然而，此前不幸的生活，让科罗廖夫一身伤病，1966年1月，他因庸医错误的手术白白丧命，登月计划只好由其副手米辛负责，但他发射多个探测器，无一例外全部坠毁，无奈之下，苏联只好放弃登月计划，承认输掉了太空战。
  
 然而，美国尽管掌握了太空争霸战的主动权，却是一个十足的“太空垃圾制造者”，多年来一直被各国科学家诟病，如2008年2月，美国用一颗导弹摧毁了间谍卫星，产生大量垃圾。
  
 不过要说美国最缺德的一件事，那就是启动了“西福特计划”，这个计划一直到今天都影响着人类。
     
 美国尽管笑到最后，但在太空争霸的前10年里一直是老二的位置，每次太空竞赛项目都会被苏联领先，如第一个上太空的生物、第一个进入太空的宇航员、第一个实现太空漫步等都是苏联人领先。
  
 当时的苏联全力进攻重工业领域，其研发速度快、实力强，让美国人坐立不安，为此展开了疯狂的“超苏”计划，而最缺德的就是“西福特针”。
  
 60年代通信技术还不是太便利，但通信又是战争时期最为关键的东西。在当时，美国的远距离通信是靠海底电缆、电离层反射无线电而实现的，而人造卫星在当时还没表现出太好的通信效果，无法全天提供通信技术。
     
 比起电离层的无线电通信来说，海底电缆自然是更加稳固一些，不过当时美国在太空争霸时全面落后，他们对苏联的高新 科技 讳莫如深，猜测苏联会秘密研究高能量太空武器，一旦美苏之间出现了摩擦或战争，苏联可能轻而易举地将美国的海底电缆斩断，到时候只能利用电离层通信。
  
 不过电离层反射通信并不稳定，它属于色散介质，传播频带比较窄，无法发送视频信号，不能实时接收无线通信。同时，因“多径效应”，信号的衰落大，且受太阳的影响，电离层波动比较异常，也会让通信中断。
  
 如果在战争中失去了通信，和前方作战部队不能直接沟通，那就等于输掉了比赛，战争自然也就很难获胜。为此，有着“被迫妄想症”的美国开始寻求更为稳固的通信方法。
     
 美国科学家制定了两条方案，一条是加快人造卫星的发射，争取早日实现全球即时通信；一条是采用人工方式打造太空电离层，以弥补自然电离层的不稳定状态，以便于远距离的通信，且还能监测其他国家的无线电发射情况。
  
 但怎么制造稳定电离层，这在当时是十分困难的航天任务，美国军方将任务委托给了麻省理工学院的林肯实验室，在一番探究后，科学家提出了疯狂的“西福特计划”。
  
 也就是向距离地球三千八百公里的太空中发射铜制偶极天线，从而形成针状环云，打造出人工电离层，这样地面上的通信就要大为稳定，消除美国人的危机感。
  
 这些铜制天线长为1.78cm，直径为17.8μm，比起头发丝要细上很多，外形和针一样，因而也被称为“西福特针计划”。据悉，此计划累计发射4.3亿根，从而在地球轨道附近形成三十八公里长、八公里宽的人工环状针形云。同时，科学家在西福特镇架构卫星天线，以进行远程的通信辅助，从而实现通信工作。
     
 同时，因这些“铜针”所处在的高度其他国家都不知情，这样就无法拿到准确数据，一旦他国发射卫星，那就容易和铜针相撞。
  
 美国之所以将“铜针”打造地这么精细，其实也是为了避免苏联发现并摧毁，从而保证通信的稳定性，并力压苏联一头。
  
 在美国科学家的大量实验和论证之下，他们认为可以发射铜针，进而准备在1961年10月21日发射上百万枚铜针，然而，这次发射中尽管将这些铜针送上了太空，但并没有建立起通信关系，计划失败。
  
 不过美国军方急于追求结果，科学家又开始了新一轮的研究改进，在经过了一年多的改进研究后，又在1963年5月9日开始了第二轮发射，这次发射计划圆满完成，通信十分稳定，这让美国军方大喜，不断催促科学家将大量铜针送上太空，打造全球性的通信体系。
     
 不过，很快科学家们就发现“西福特针”计划的局限性很大，想要全球通信，那就需要在全地球轨道上布满铜针，而大量的铜针发射不仅增加成本，也会严重影响卫星发射。
  
 因此美科学家推翻了这一实验，在一番研究后，决定发射LS系列卫星，计划发射9枚，用于转发通信，解决上行、下行链路等多个难题。
  
 1965年2月11日，美国发射了LS-1卫星，这颗卫星的发射用了不少前沿先进技术，如军方的SHF甚高频段通信波段，可满足几百个用户同时通信。该卫星采用太阳能电板保证电力供应问题，不过功率低，电池也无法同时全部工作。
  
 然而，LS-1卫星发射成功，也进入预设的轨道中，却因接线错误，结果失去信号，就此失联了五十年之久，2012年12月才意外向地球发射信号。
     
 然而不管西福特针计划是否成功，美国擅自发射卫星本就是错误行为，太空作为人类共有的资源，全人类都应该有知情权，可美国实施“针计划”时并没有向外界透露任何计划，没有得到全球各国的准许就执行这个任务。
  
 这显然是不符合国际公约的，同时也将美国人的自私和蛮横展露得淋漓尽致。而美国人的遮遮掩掩并不能掩盖真相，反而得到了多国的口诛笔伐。
  
 原来，1965年时英国皇家天文学会在一次研究中意外发现了异常，经过研究才知道美国正进行秘密“针计划”，义愤填膺的英国科学家立马公布此事，并号召天文学家一同抵制、抗议。
     
 苏联也在第一时间在《真理报》上对美国的“针计划”进行了抨击，言辞非常激烈。
  
 苏联专家表示，美国这一行为是“玷污了宇宙”，制造了大量的太空垃圾，将会让人类的航空计划提前搁浅，阻止人类对宇宙的全新 探索 和认识。
  
 随后，英国、苏联通过联合国，要求美国终止“西福特针”实验。随后，越来越多国家站起来，反对和抗议美国，这让美国在国际上的威信大跌。
  
 在联合国大会上，美国发言人阿德莱•史蒂文森谎称：“因太阳辐射威力巨大，在太阳风的压力下，西福特针会在三年内离开各自的既定轨道，回归大气层中，在高温摩擦之下彻底化为灰烬，不会对宇宙和人类产生任何危害。”
  
 然而，有科学家反对：“凭什么就认定这些铜针会在3年内离开轨道？这些铜针本就是特制的，如果轻易离开，美国还投入那么大的资金发射干嘛？这岂不是自相矛盾？”
     
 面对科学家这一咄咄逼人的言论，美方表示：“这些铜针比头发丝还要细，体积可以忽略不计，对各国卫星并不会产生任何影响，请各国放心。”
  
 这一解释让其他国家的代表笑了，毕竟飞机高速飞行时，一旦撞上了小鸟都会引发严重的飞行事故甚至空难。更别说在太空中以7.9公里/秒高速飞行的铜针，一旦航空设备和其相撞，那必然会导致损坏，而在太空中，就是一颗螺丝松动都可能导致飞行器爆炸。
  
 在各国的追问下，美国才将“西福特针”的轨道高度公之于众，也就是大约三千六百五十千米高的轨道上空，之后各国在飞行器发射时都会避开这一高度，生怕中弹。
  
 最后此事不了了之，美国并没有对西福特针进行处理，只是宣布暂停西福特计划，而且美国科学家也意识到这个技术不现实，自动放弃了该计划。1967年时，联合国发布了《外层空间条约》，特别强调任何国家不能私自制造太空垃圾。
     
 而如今已过去了近六十年，依旧有相当数目的铜针残留在轨道上，以7.9km/s的速度在3600-3800公里高度上快速飞行，只有少数铜针偶尔回到大气层，因这些铜针太过于微小，在摩擦中融化，并不会对地面产生影响。
  
 至于美国负责人当年所说的3年内就会自动离开轨道，显然是无稽之谈。
  
 其实，从1957年10月4日，第一颗人造卫星升天后，太空垃圾就已产生，且多年来因太空垃圾引发的事故可谓是层出不穷。
  
 据统计，从1957年到2005年，全球发射了6000多个航空器，其中前苏联+俄罗斯为3121个，美国为1802个。这些航天器的存在自然也制造了大量的太空垃圾，如飞行器报废、故障产生的垃圾，发射的火箭分离时的碎片，宇航员太空作业时遗留的工具、手套、摄像机等。
  
 有报告分析，目前的空间碎片已超4000万个，且以2-5%/年的速度递增，它们通常按既定轨道绕地飞行。
     
 这些太空垃圾在高300-450千米的近地轨道上空高速运转，其相对速度可达10千米/秒以上，其破坏力巨大，严重威胁人造卫星、飞船、国际空间站。
  
 据统计，直径10cm的太空垃圾足以将航天器摧毁，而毫米级的垃圾可让这些设备无法正常工作。而目前，直径大于10cm的太空垃圾超9000个，预计2025年增至11000块。
  
 1983年时，航天器“挑战者”号和一块0.2mm大的碎片碰撞，结果舷窗划伤，为了保证宇航员的安全，只能提前让飞行器回到地球。
  
 类似的事情发生在三年以后，火箭“阿里安”进入轨道后就出现了爆炸，结果产生了五百六十四块十厘米大小的残骸以及两千三百块小碎片。
  
 一时间产生这么密集的碎片，且高速运转，如同子弹一样扑向日本2颗通信卫星，致使其直接失灵。
     
 这些事故的发生，说明太空垃圾的危害是非常大的。
  
 而美国“西福特计划”中投放的铜针就等同于太空垃圾，对任何航天设备都会造成隐患。以至于后来各国发射航天器时，都要特别注意这些垃圾，这给各国航天事业带来了很大负担和风险。
  
 为了控制太空垃圾，天文学家也提出了不少对策，如“避、禁、减、清”。
  
 避也就是建立太空监测系统，如美国1961年就展开了“太空篱笆”物体跟踪系统，每月对近地轨道进行500万次探测，并可同时跟踪200个体积稍大的垃圾，只要直径超10cm，那就会被太空司令部编号监控，但因太空垃圾太多，这一系统并不能百分百避免太空事故。
  
 禁就是禁止在太空部署和实验武器，禁止核动力卫星的发射；减就是减少并控制太空垃圾，如我国已成功掌握火箭剩余燃料排放技术，避免太空垃圾的形成。
     
 清就是对太空垃圾进行清理，目前美国航天局正研究“太空清扫器”技术，可将这些垃圾捕获，并投降大气层燃烧粉碎；俄罗斯开发出了防护屏，当太空垃圾和其碰撞时，因化学反应产生巨大能量，将垃圾分解成粉末。
  
 在未来的太空竞赛中，人类想要从太空轨道中获得可持续的资源便利，那就要展开对太空垃圾的清理工作，且不能再继续无止境制造垃圾。
     
 如果人类不重视太空垃圾问题，那就会形成“链式反应”的恶性循环，到时候太空碎片多到无法控制，将近地轨道覆盖，到时候航天器无法冲破这道“垃圾带”，人类将失去航空、失去未来，到时候卫星通讯等也会断开，人类文明必然会大后退。
    
 责编：劳谦有终

3. 自1957年前苏联第一颗人造卫星上天后，迄今人类向太空发射的航天器已经超过4000枚．它们进入轨道后，有的

太空垃圾在大气阻力的作用下速度减小，它做圆周运动所需的向心力就小于地球对它的引力，故其不断做向心运动，最终落在地面上，故C正确．故选：C．

4. 自1957年前苏联第一颗人造卫星上天后，迄今人类向太空发射的航天器已经超过4000枚．它们进入轨道后，有的

    太空垃圾在大气阻力的作用下速度减小，它做圆周运动所需的向心力就小于地球对它的引力，故其不断做向心运动，最终落在地面上，故C正确．故选：C．   

5. 自1957年前苏联第一颗人造卫星上天后，迄今人类向太空发射的航天器已经超过4000枚．它

答案C
在轨道上稳定运行时必须有万有引力恰好提供向心力。当太空垃圾在大气阻力的作用下速度减小时，它做圆运动所需的向心力就小于实际的万有引力，因此过大的万有引力将垃圾拉向了地面。

6. 图1 图2 材料二：1957年苏联第一颗人造卫星上天，开启了人类的宇航事业。1969年美国“阿

    （1）图1：瓦特；图2：爱迪生。（2）第三次科技革命。（3）第一次：蒸汽时代；第二次：电气时代；第三次：信息时代。（4）科学技术是第一生产力，推动社会的进步。我们要学习科学家勇于创新，努力探索、勤奋、善思的精神品质。科学技术改变了人们的生活等（言之有理亦可）。   

7. 1957年，苏联成功发射了第一颗人造卫星，赫鲁晓夫大为高兴！

8. 图一 图二 材料二 1957 年苏联第一颗人造卫星上天，开启了人类的宇航事业。1969年美国

    （1）图一：瓦特。图二：爱迪生。（2）第三次科技革命。（3）第一次：蒸汽时代。第二次：电气时代。第三次：信息时代。（4）科学技术是第一生产力，推动社会的进步。我们要学习科学家勇于创新，努力探索、勤奋、善思的精神品质。科学技术改变了人们的生活等。（言之有理即可）