减弱器

卫星失联45年后,再次向地球发回信号,为

发布时间:2023/3/10 16:40:42   
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很多年以前,人们只能用肉眼去观察天空,奇幻的传说产生于对未知的渴望。

年,伽利略开始用望远镜来观测较近的行星,从此开创了观测的新纪元。冷战时期,苏联成功发射了一颗绕地球飞行的人造卫星,开启了深空探测的大门。到如今,多个国家已经建立了空间站,并不断探索新的居所。

而在过去,有这样一颗人造卫星,它承载着人们对卫星通讯的希望被抛向太空,却很快失联。45年之后人们再次发现它发回地球的信号,为何却高兴不起来?

卫星发信号回地球

失联卫星的发现

人们喜欢用射电望远镜去观察宇宙。而射电望远镜在观察宇宙的过程中会受到许多信号的干扰。因此我们在观测的过程中不得不过滤掉那些不需要的信号。

年12月18日,康沃尔郡的业余天文学家威廉姆斯和往常一样利用射电望远镜去搜索无线电信号,却在MHZ的频谱下发现了一个微弱的信号。这个信号每四秒一个周期,出现之后逐渐减弱,而后又恢复。值得注意的是,这些信号并不像是宇宙里自然存在的,而是人为生成的。

经过研究确认,在年,美国的确发射了一颗在MHZ频谱的卫星,卫星的代号为LES-1。而年,LES-1和人们完全失去了联系,它开始在地球上空不受控制地游荡,就连美国也不清楚它的流浪轨迹。

LES-1卫星

很快,美国NASA也开始对威廉姆斯发现的信号进行追踪,NASA证实了信号的来源的确为失联了45年的LES-1。但是NASA很遗憾地表示,它已经没有任何的价值。

LES系列卫星的来历

这颗卫星因为什么而诞生,又为什么和人失去联系?这还得从几十年前的美苏争霸说起。

那时候的苏联和美国同为“超级大国”。为了争夺霸权,两国展开了长达几十年的斗争。因为人们受够了战争,所以即使冲突特别严重,美苏都尽量避免了第三次世界大战的发生。它们不动用武力,但是又相互牵制,斗争主要通过太空竞赛、军备竞赛以及局部代理战争来进行。

美苏冷战

所以美苏争锋相对的时期,我们也称之为“冷战时期”。上个世纪五十年代末到上个世纪八十年代初,是美苏争霸最激烈的二十多年,它们探索的身影遍布地球和外太空,因此这个时期,也被我们称为“太空时代”和“原子能时代”。

在此期间,美国有过一个疯狂的计划,那就是西福特计划。一切都源于他们在年试射的那一颗原子弹。原子弹的爆炸非常成功,但是附近的电离层被核爆炸所摧毁了,虽然电离层很快得到恢复,但是不得不让美国警醒,传统的无线电通信是否太脆弱了?

无线电通信

在那个时候,有两种为人们熟知的远程通信方式。有一种便是无线电通信。无线电通信的原理就是将天线发射的电磁波信号通过电离层反射到接收塔上。无线电通信具有成本低的特点,但是比较容易受到干扰,比如在太阳风或者核爆炸将电离层短暂破坏的时候。

而另一种通信是有线通信,有线通信比无线电通信稳定很多,但是埋线的方式使得成本特别高,如果涉及到跨海,还要通过海底埋线。并且十分容易被破坏。

在这样的情况下,美国试图走第三条路。他们想要建立一个人工的电离层来顶替原有的电离层做无线电通信的媒介。他们打算利用直径为25.4微米、长度为1.78cm的铜针。火箭将成吨的铜针带到近地轨道,轨道的倾斜角要在87度到96度,就可以在地球上空形成一个环状,达到反射无线电通信的目的。这就是西福特计划。

西福特计划

事实上这些铜针因为质量过轻,承受不住外界的辐射压力,并不能稳定地待在设定好的环状轨道上。一旦这个计划成功实施,地球上空就会危机四伏,因为铜针对任何航天器都具有极高的破坏性。

就算是这样美国还是发射了两次。第一次铜针根本没散开,直接宣告失败,第二次通过了通信测试,取得了一定的成功。就在美国受到鼓舞准备向地球上空肆意抛洒铜针的时候,卫星通讯技术有了新进展。

西福特计划

权衡利弊之后,西福特计划被放弃,林肯实验室很快接到第二单,那就是研制用于军事通讯的卫星。

LES-1卫星

经过多次试验尝试,科学家们设计出了LES系列卫星,也叫林肯实验卫星。因为那个时候关于人造卫星的研究还处于初期,LES卫星的制造非常简单,重量只有31公斤。

LES-1卫星外观也十分特别,和中国古代的“大铜锤”有一点类似。因为早期对卫星的控制不过关,很难去对准太阳吸收太阳能,所以它的头部被覆盖了6个太阳能电池,整整有19个面。除此之外,它还有一个MHZ的信号发射器、一个x波段应答器和一个喇叭天线。

LES系列卫星

它的任务是按照人们给定的计划,从卡纳维拉尔角发射,在圆形轨道内变轨,从而进入属于它的椭圆工作轨道。

年2月LES-1发射,LES-1成功被火箭推送到圆形轨道内。

事与愿违。在圆形轨道进入椭圆轨道的过程中,火箭并未成功点燃,LES-1停留在了不属于它的轨道上。当时美国进行了相关的事故调查,发现火箭没点燃的原因在于工作繁忙接线错误。雪上加霜的是,等到卫星脱离火箭,动量轮无法正常工作了。LES-1只有在轨道上胡乱地翻滚,不再具有通讯卫星的功能。

年,LES-1卫星因为不明原因而突然中断信号与人类断了联系。LES计划第一颗卫星宣告失败。这一颗卫星成为美苏争霸中又一失败的产物,在威廉姆斯发现它之前,美国都不知道它飘向了何处。

LES-1卫星

科学家们推断,它长达45年的失联,是因为进入了范艾伦辐射带,而它的再次出现,也是因为范艾伦辐射带。

范艾伦辐射带,指在地球附近的近层宇宙空间中包围着地球的高能粒子辐射带。地球的南极和北极会发射出强烈的磁场,这些磁场对地球有一定的保护作用,地球之外的许多太阳风和高能射线都会被这一个磁场所遮蔽。但是它们也仅仅是被遮蔽,并不会马上消失,而是在地球的周围形成一个辐射带。

这一辐射带被美国詹姆斯范艾伦所发现而被命名为范艾伦辐射带。范艾伦辐射带分为内外两层,其中蕴含的高能粒子会对卫星和生物造成巨大的伤害。如哈勃望远镜为了避免范艾伦辐射带的伤害,经过大西洋都会及时关闭管子。

范艾伦辐射带

45年的时间足以让人们淡忘LES-1,它不过是众多太空垃圾中的一个。直到年威廉姆斯再次发现它。它能够被射电望远镜所检测到,说明又有某一种因素让它起死回生。这场起死回生的戏码又是范艾伦辐射带的杰作,科学家们说,LES-1很有可能是在高能粒子的作用下,意外地连接到了某一种供电系统。

其实在LES这一场通讯卫星的计划中,LES-1到LES4都以失败而告终,LES-7因为经费不足而终止,人类对宇宙的探索用艰难二字远远无法概括。

LES-1卫星

太空垃圾

这一颗卫星久别重逢,却没有了丝毫的科学价值,甚至被定义为太空垃圾。太空垃圾在地球的轨道上肆意穿行,时刻威胁着正常运作的卫星和空间站。

年,美国挑战者号在一次例行任务中被一颗直径只有0.2毫米的油漆碎片击中。舷窗被划伤,只能提前返回。年,“阿丽亚娜”火箭从欧洲发射,在进入轨道时因为不明原因而爆炸,它们爆炸为了多块碎片,日本的两颗卫星被击中,至今下落不明。

太空垃圾

年4月,美国利用挑战者号航天飞机在近地轨道上放置了一个铁桶。在6年之后铁桶被收回,美国宇航局发现,铁桶上密密麻麻地散落着至少3万个撞击坑,也就是说,每一天,铁桶都会被太空垃圾撞击至少15次。

这些太空垃圾像僵尸一样漂浮在地球之上,占用了地球上空大量的空间,并且有的危害性极强。就比如说Transit5B-5这一颗美国的核动力卫星,以圆形为轨道所以可以存在很久,加上核动力的性质让人不寒而栗。

到现在为止,人类已经将差不多个航天器送上太空。其中废弃的卫星达到了颗,自然而然变为了太空垃圾,人们至今也没有一个满意的方案来解决这些太空垃圾,反而是因为国与国的竞争和人们生活的需要,变本加厉地将卫星抛向太空。

废弃卫星碎成太空垃圾

让人十分担忧的是马斯克的星链计划。他计划将颗通信卫星抛向地球上空,只为了给世界提供更方便更廉价的网络服务。这个计划因为没有很好地考虑太空垃圾的回收而被学术界诟病,但是这并不会阻止马斯克的计划。目前马斯克已经在地球上空部署了差不多多颗通讯卫星,未来,这颗通讯卫星的部署只会越来越快。

印度也特别喜欢生产太空垃圾。他们的卫星有很高的故障率,很大一部分都成为了太空垃圾。他们丝毫不会顾虑制造大量太空垃圾所造成的后果,甚至施行“一箭多星”的计划,最高纪录是一支火箭将颗卫星送上太空。被许多外媒讽刺为在太空里撒土豆。

一箭多星技术图

结论

一颗45年重新发信号回地球的卫星,没有带给人们惊喜,反而是担忧。

太空垃圾不仅给航天事业带来巨大隐患,而且还污染了宇宙空间,给人类带来灾难,尤其是核动力发动机脱落,会造成放射性污染。

有人乐观估计,按照人类目前的卫星发射频率,不到年,太空垃圾就会将人们完全地封锁在地球上。如果人类依旧无节制地输送太空垃圾并且没有很好的解决方案,向宇宙更深处探索就只能是梦想。



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