OwlLite，{} 阅读原文 说一个不算完全失败的, 同时也是比较疯狂的研究计划。 冷战早期，美国人在太平洋进行了大量的核试验，其中在约翰斯顿环礁（Johnston Atoll，美国人爆兵建立的人工岛）附近进行了一系列的高空核爆试验，这被称为「压缩饼干行动」(Operation Hardtack)。 太平洋的约翰斯顿环礁(岛)，是美国人在 1942-1964 年间建设的人工岛。「种岛」不是我国首创 高空核爆摧毁了爆点附近大范围的电离层，这使得依赖电离层散射(电磁波碰到电离层中分布不均匀的带电介质时，一部分电磁波就会产生散射返回地面)的高频通信[1]（米波、分米波和厘米波通信，也就是超短波和微波通信）完全失效了，跨太平洋的空运航班因此不得不停止。如果是战时，特别是核战争时出现这种状况，那后果不堪设想。 为了解决这个问题，MIT 的林肯实验室[2](MIT Lincoln Laboratory, 由美国国防部资助建设，MIT 管理)在 1958 年提出，既然太阳风和核爆都能破坏电离层的电磁波波反射性，那么发射人工的地球轨道物体可能起到类似电离层的反射作用。此时恰逢人造地球卫星出现，证明了发射人造物体上天稳定运行可行性。进一步地，他们提出向 3600 千米的圆极轨道发射总重 19.5 千克的 4.8 亿枚半波偶极子天线(half-wave dipoles)。 天线由铜制成，长度约 1.78cm, 直径 17.8 或 25.4 微米。设计为支持 7750 MHz ～ 8350 MHz 频段的通信。(全双工)通信试验计划在加州的 Camp Parks 和马萨诸塞州的 Westford 之间展开。该计划因此也被称为 Project Westford[3]。 Project Westford 所用的半波偶极子天线 这些针形天线由一种萘粘合剂(napthalene gel)粘连成不同的小针团块共计约 20 万个，计划在太空中由旋转的轨道散布器利用离心力甩出，在轨道上平均 0.3 千米分布一个。萘粘合剂在真空中挥发，针形天线因此得到进一步的均匀释放。 针形天线轨道散布器 显而易见地，这个疯狂的计划会在太空产生大量的，稠密分布的太空垃圾。为了说服国防部，林肯试验室解释道，只需几年，这些天线就会因为太阳风的存在而逐步降低轨道，直至接近大气层的边缘而快速落地或者被焚烧，从而不会产生太空垃圾[4]。 这个解释成功的说服了国防部。在经历了 1961 年的发射失败之后，终于在 1963 年 5 月 9 日成功。发射 4 天之后，通信试验展开，此时针形天线还没有完全散开，对电磁波的散射质量会比较好。通过使用 18.5 米的巨型抛物面天线，加州和马萨诸塞州两地进行了语音通话，通话质量被认为是「易于理解的」(intelligible)。 实际的数据传输率仅有 20Kb/s, 大约是 2G 时代的语音通信码率。随着针形天线的进一步展开，相互之间的距离变得越来越大，在轨道上的分布不再稠密了，通信的码率在 6 月 18 日就降低到约 0.4Kb/s。 直到 7 月 2 日变得完全不可用而终止通信试验。 从技术上来讲，这个试验证明了「人造电离层」的可行，但是其成本显然是很高的，效能也低。发射一次仅能维持一个月左右的很有限带宽的通信。1962 年成功发射的 AT&T's Telstar 1 通信卫星提供了另一种更为高效的方案，「人造电离层」方案被彻底终止，林肯实验室转而研究星间链路。虽说大量的针形天线在发射后几年之内就返回地球了[5][6]，但仍然有相当数量的天线直到今天遗留在轨道上[7][8]： 今天仍然在轨道上的针形天线 模型模拟的针形天线在轨道上的密度（1999 年） 虽说理论上这些针形天线会越来越分散，但实际中部分天线会由于各种原因汇聚在一起，形成大的团块，这些团块不仅具有更大的碰撞损伤性[9]，还对天文观测产生了影响[10][11]（如同今天的 starlink 一样）。 针形天线在轨道上的分布密度等高线（1963 年） 该试验虽然在技术上获得了有限成功，但可能产生了至今影响范围最大的一簇太空垃圾。这一事件的负面影响 / 破坏性促进了《外层空间条约》的起草和缔结[12]。 阅读原文
