美国如何意外地用核武器炸毁了自己的通信卫星

五十年前,美国电话电报公司(AT&T)发射了第一颗商业通信卫星“电星1号”,结果正好进入了核试验产生的辐射风暴中。

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1962年,一颗重约77公斤的小型球形卫星从卡纳维拉尔角发射升空。它的名字叫“电星1号”,是第一颗商业电信卫星,也是通向今天这个数字互联世界的众多卫星中的第一颗。在这个世界里,电视节目和其他媒体可以很容易地在世界各地的任何地方访问。

然而,到了第二年二月,“电星1号”已经被美国高空核试验产生的高能电子完全摧毁了。

贝尔实验室的工程师沃尔特·布朗曾参与该项目,他回忆了“电星1号”的辉煌成就和过早的陨落。他目前是宾夕法尼亚州利哈伊大学的材料科学与工程教授,他说他的工作是“研究太空中的辐射如何影响太阳能电池和半导体”。他所得到的比他预期的要多得多。


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在发射的前一天,美国在太平洋约翰斯顿岛西南方向400公里高空引爆了一颗核弹。这次代号为“海星”的试验释放了相当于140万吨TNT炸药的能量,产生了巨大的电磁脉冲,在太平洋上空形成了壮观的极光。

布朗说:“引爆核弹的人们对释放出如此多的高能电子感到非常惊讶。在看到如此巨大的通量(是预测值的100倍)之前,他们根本不知道会发生这种情况。”

这颗卫星在不知不觉中成为了一项分析核爆炸对电子设备影响的实验。“我们从‘电星1号’身上学到了很多关于辐射损伤的知识,”他说。“最初,‘电星1号’无法启动,一些晶体管已经失效。但是电子工程师们想办法解决了这个问题,并让它重新工作。”

他们的努力为卫星证明其价值赢得了足够的时间。1962年7月11日,发射的第二天,“电星1号”将位于缅因州安多弗基站外的美国国旗的电视信号,转播到了法国普勒梅尔-博杜的一个基站。布朗回忆起当卫星被打开并开始无线电传输时,安多弗基站发生的事情:“项目负责人尤金·奥尼尔欢呼雀跃,竖起了大拇指。很快,所有人都欢呼雀跃,竖起了大拇指。”

1962年7月23日,“电星1号”转播了一场公众广播,其中包括沃尔特·克朗凯特、一场棒球比赛和肯尼迪总统的新闻发布会片段。当晚,它传输了第一个跨大西洋的非有线电话通话。*

“电星1号”证实了著名的贝尔实验室工程师约翰·罗宾逊·皮尔斯的远见卓识,他计算出25颗放置在地球周围合适轨道上的卫星可以通过反射信号为地球上任意两点之间的持续通信提供保障。他的想法的第一次试验是“回声1号”卫星,这是一个巨大的30米直径的镀金属薄膜气球,美国国家航空航天局(NASA)于1960年发射升空。它被称为被动通信卫星,因为它没有携带任何电子设备,而是充当一个巨大的信号反射器,贝尔实验室的工程师曾利用它成功地反射电话、无线电和电视信号。“电星1号”更进一步。它有自己的电源——产生约14瓦功率的太阳能电池,以及一个接收和转发电视信号或电话呼叫的转发器。

它在逆境中取得的成功激励了一代科学家和工程师。新泽西理工学院的物理学家路易斯·兰泽罗蒂曾在贝尔实验室工作多年,参与了“旅行者”、“尤利西斯”和“伽利略”等太空任务。当“电星1号”进入轨道时,他还是哈佛大学的核物理研究生。“回旋加速器实验室的研究生们都在谈论这件事,”他回忆道。“我们谈论着如何跨越大西洋发送信号。”

但是,工程师们只能在一定程度上延缓不可避免的命运:1963年2月,累积的辐射损伤最终导致“电星1号”的晶体管不可修复地失效。幸运的是,当美国宇航局在一年后发射“电星2号”时,高能电子已经消散了。那时,美国和苏联都停止了高空核试验。

*澄清(2012年7月11日):这句话在发布后被修改了。最初它说第一个跨大西洋电话是通过“电星1号”拨打的。

 

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