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?疯狂的美苏"太空争霸" 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。 "西福特计划"到底有多缺德? 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。 英、苏等国强烈抗议 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。太空垃圾有多可怕? 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。 编辑:知了