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天文航天|20世纪60年代的疯狂：美国向太空发射了4.8亿根铜针

上世纪60年代以前，人们想要建立远距离的通讯，只有两个办法：要么通过海底的电缆传输，要么通过电离层反弹无线电信号 。
然而，这两种通讯手段都有许多缺点，海底电缆很可能因为各种原因被截断，而电离层的通讯对于自由电子的密度和无线电波的波长都有很高的要求，只有特定的波长遇到特定的电子密度后才能在地面和电离层间来回反弹，从而达到远距离传播的效果 。
天文航天|20世纪60年代的疯狂：美国向太空发射了4.8亿根铜针
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但是，电离层的电子密度取决于它吸收的太阳和宇宙中其它辐射源的辐射剂量，如果是夜间少了太阳的辐射，基本就无法建立通讯了，或者十分不稳定 。
【天文航天|20世纪60年代的疯狂：美国向太空发射了4.8亿根铜针】对于二战刚刚结束没多久的世界来说，各国的局势都不明朗，特别是美国和苏联当时处在紧张的冷战中，这种不稳定的通讯技术明显不够用 。
所以，当时的科学家绞尽脑汁，希望建立全新的通讯系统，其中就包括美国科学家向太空发射了超过4.8亿根铜针 。
天文航天|20世纪60年代的疯狂：美国向太空发射了4.8亿根铜针
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图注：当时铜针的纪念邮票
那么，这些铜针为什么能够帮助建立通讯呢？现在这些铜针怎么样了呢？
西福特计划：铜针的作用
美国向太空发射铜针的项目被称作“西福特计划”，是1958年由麻省理工学院林肯实验室的科学家沃尔特·E·莫罗(Walter E. Morrow)所提出 。
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目的就是用数亿根细微的铜针在地球上空建立一个环绕地球的“铜针环”，这个环可以永久性地反射无线电信号，而不受限于太阳和其它干扰，完美地代替原有的电离层方案 。
1961年10月21日，他们开始了第一次测试，超过一亿根铜针被发射，但不幸的是，由于针铜在轨道上没有按计划分散开来，所以这次测试失败了 。
1963年5月9日，吸取教训之后，美国进行了第二次尝试，一批3.5亿根铜针再次被送入轨道 。
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铜针的分配器，图源：GeneralNotabilit
这次他们将这些铜针紧密地挤在由萘凝胶制成的装置中，整包针头仅20公斤重，然后跟随卫星一起发送到地球轨道，萘凝胶会在太空中迅速蒸发，并释放铜针 。
按照原计划，3.5亿根铜针会在2个月的时间内逐渐在地球轨道上释放，然后形成一个环绕地球的环（如果成功的话地球会和土星一样拥有一个光环） 。
最终，这个光环的宽度会达到15公里，厚30公里，在3700公里的高度沿着穿过南极和北极的轨道环绕地球运行 。
西福特计划的铜针长1.8厘米，直径0.0018厘米，重量仅为 40 微克，这个正好是8000 MHz微波波长的一半 。
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当这个波长的微波撞击铜针时，会产生强烈的反射，实际上这时候的铜针就是充当微小的偶极天线，每个天线都在各个方向重复它们接收到的完全相同的信号 。
5月14日，也就是发射的5天后，科学家首次尝试使用西福特铜针进行远程通信 。
这时候，偶极天线（铜针）还没有完全散开以填满它们的整个轨道环，所以它们彼此的间距还比较密集 。
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当天，西福特计划的工程师在加利福尼亚州和马萨诸塞州同时使用18.5米的微波碟形天线发送语音传输，数据的传输速率大约是每秒 20000 比特——和1992年电话调制解调器的速度差不多 。
然而，让工程师感到意外的是，随着铜针的分散，数据传输速率显着下降，到了6月18日，每秒只能传输 400 比特了 。
这个时候的铜针还没有完全填满它的环，它还在继续扩散，到了7月2日，传输速率已经没法建立通讯了，所以项目终止 。
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