歆琳科普
为什么美国在1960年代要向太空发射近5亿根铜针？
这次发射任务的时间背景是冷战时期，在那个时候，人们的远距离通信的方式还相对比较落后，主要是依靠埋藏在海底的电缆。在无线电通信方面，现代通信卫星还没有出现，人们还只能依靠电离层的反射进行。
由于海底电缆的安全性较低（容易被有针对性地破坏），美国迫切地需要稳定的无线电通信技术，然而当时的情况是，地球上空自然存在的电离层却达不到稳定通信的条件。怎么办呢？很简单，既然没有自然条件，那么就自己创造条件。
于是美国就启动了“西福特针”（Westford Needles）计划，该计划的目标就是，将大量能够起到良好反射作用的铜制偶极天线发射到太空轨道中，在地球上空人工制造一个环状针云，这样就可以利用这些铜针进行稳定的无线电通信了。
在接下的日子里，该计划的相关研制工作，在美国麻省理工学院的林肯实验室得以顺利进行，下图为“西福特针”计划中的铜针样品（长1.78厘米，直径25.4微米）大家可以感受一下。
1961年10月21日，“西福特针”计划的第一次铜针散布工作正式进行，却因为种种原因以失败告终，然而美国并没有就此放弃，在1963年5月9日，他们终于将近5亿根铜针（此次向太空发射的铜针比之前的更细，其直径只有17.8微米）发射到了距离地球3500至3800公里的太空轨道上，并利用设置在西福特镇的无线电设施，成功地进行了无线电通信实验。
（图为设置在西福特镇的无线电设施）
需要指出的是，美国的这次发射计划，实质上是给地球上空增加了数量巨大的细小物质，很显然，这会给人类后续的航天计划制造不小的麻烦，因此“西福特针”计划在世界上受到了很多质疑和反对，甚至还有人将“西福特针”计划斥为“玷污了宇宙的行为”。迫于来自各方的压力，“西福特针”计划最终没有得到进一步的实施，那么时至今日，美国曾经向太空发射的近5亿根铜针又是什么情况呢？
根据设定，这些铜针会在太阳辐射的压力下偏离自己的轨道，然后掉入地球的大气层，并在高温中烧毁，整个过程大约需要3年的时间。但是事实上却并不是这样，根据实际观测，随后的日子里，这些铜针只有一部分返回了大气层，直到今天，仍然还有相当数量的铜针残留在太空中，成了不折不扣的太空垃圾。
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魅力科学君
美国1960年把数亿跟钢针发到太空中，实际上是航空航天史上臭名昭著的西福特计划。美国发在太空上的，也不是简单的钢针，而是数以亿计的针状的天线。这些针状天线，把地球围了一圈，形成一条由钢针组成的丝带，这些钢针成为美国通讯的关键点。
当然，绝大多数钢针会成为太空垃圾，长时间悬浮在地球周围，只有一小部分会落入大气层。这种丧心病狂的计划，遭到了各国极力反对，最后美国不得不停止计划。
西福特计划，是在美苏冷战的大背景下产生的，由美国麻省理工学院设计。这是一种新型的天空通讯系统，每个钢针，都是一根天线，这样的天线，在地球周边形成一个圆环，美国通讯可以通过这个圆环来保证通讯不中断。
对于这种变态的设计，美国人的想法非常现实，加入苏联摧毁了美国的通讯卫星，那么，美国的通讯势必会瘫痪，现代化战争中，通讯的瘫痪，意味着在现代化战争中处于劣势。为了防止这种事情的发生，美国人想到了西福特计划，让数亿根钢针，代替通讯卫星，在危急关头，可以保证通讯的持续畅通。
这个计划，耗资巨大，第一次发生实验，在1961年进行，但失败了。受到挫折的美国人并没有放弃这个疯狂的计划，而是在两年后，也就是1963年，再次实验，并且成功的将第一批钢针发生到太空中，这就预示着，西福特计划，从理论走向了实际操作。
西福特计划的成功，让全世界都震惊了。每个国家都想要发展太空事业，但没有一个国家有美国这般的疯狂且大胆。
从理论上讲，西福特计划绝对是一个天才的计划，如果实施成功，会让通讯达到另一个高度。但天才计划背后，存在巨大的危机，按照西福特计划的构想，将有四亿三千万根钢针飞向太空。
这是一个极为恐怖的数字，因为很有可能在太空，制造出数以亿计的太空垃圾。这些太空垃圾，对人造卫星，太空飞行器，都可能造成致命影响。也就是说，当美国方便了自己，顺手也恶心了别的国家。
更让各国感觉到恐惧的是，如果西福特计划真的被允许，难道苏联就不会这么做吗？那么，其他有这样技术的国家，都会这样去做，那地球周围，将是怎样的恐怖局面。即使想一想，就让人不寒而栗。
苏联最先提出抗议，接着，英国也开始抗议，众多掌握或者想要掌握航天技术的国家，也加入了抗议的行列。而与此同时，美国也出现了技术瓶颈。自1963年发射成功之后，后续再也没有成功过。联合国开始过问这件事，迫于各方的压力，美国最终取消了西福特计划。
天才和疯子，本来就是一念之间，西福特计划毫无疑问是一个天才的计划，同时也是一个疯狂的计划。任何一种技术，都可能是一把双刃剑，当我们看到这个计划天才的一面，请不要忽视计划背后的疯狂一面。
小小嬴政
上世纪60年代，美国开展了一项被称为“西福特计划”的太空部署，于1961年试图将4亿3000万根的铜制偶级天线散布到地球的太空轨道上，但并没有成功，随后1963年第二次尝试，终于在轨道上散布形成人工的环状针云。
天线的长度大多两厘米左右，加上非常细，酷似一枚针，所以该计划也被成为“针计划”。
它们分布的高度在3500公里-3800公里之间，对很多的中地球轨道人造卫星具有一定的安全威胁，但按照联合国美国大使的说法，这些针并不会长时间存在，三年左右，在太阳辐射压的作用下就会离开轨道坠落进地球大气。
事实上，截止今天仍有大量的针残留在轨道上，但对地球生物并没有明显危害性。
该计划在实施后就遭到大量联合国成员的反对，但美国还是做了，这有什么目的呢？
原来，在冷战初期，当时的卫星通信还没开始，远距离的国际通信主要依靠海底电缆和天然存在的地球电离层反射无线电。
美国害怕海底电缆被苏联切断摧毁，而地球的电离层反射并不稳定，这试图会影响美国和海外部队的通信联络，于是异想天开地想通过在地球轨道上空散布能反射无线电波的铜制天线。
苏联的《真理报》甚至以“美国玷污了宇宙”为论点作出抗议，后来伴随着现代通信卫星的快速发展，该计划的技术实际上并未广泛应用就被淘汰了。
科学新视野
2017年2月时，印度曾经一次发射过104颗卫星，被称为“一箭百星”，今年5月份，马斯克全球WiFi计划卫星发射，一箭发射了60颗卫星，都足以让人类震惊，然而美国航空航天局（NASA）曾经在上世纪60年代开展过一项被称为“西福特计划”的太空任务，试图将数亿颗“人造物”发送到地球周围的太空中。
“西福特计划”在上世纪60年代时一度闹得沸沸扬扬，该计划于1961年第一次实施，美国航天部门试图将4亿3000万根铜制偶级天线撒到地球周围的太空轨道上，这些铜制偶级天线是比人的头发还细的铜针长度也只有1厘米左右，这些铜针分布于高度在3500~3800公里之间的高度上，轨道倾角在96度到87度之间，分布的面积大约是8公里宽，38公里长，成功实施之后，它将形成一个高悬在太空中的面积巨大的反射天线，有助于提升美国的通信能力。
西福特计划又被称为“西福特铜针”，美国实施该计划的初衷是想通过在以近地轨道上散布金属针形成云状环来反射无线电信号，从而解决当时美军在通信方面的不足。因为在上世纪50~70年代，远距离的国际通信主要由海底电缆和自然存在的电离层反射无线电的方式进行，由于美苏两国的冷战，美国军方生怕前苏联海军会切断其海底电缆，而依靠地球的电离层通讯又认为性质不够稳定，无法保证美国军方及其他领域的海内外的通信联络，所以美军寻求能在全球范围内都可以稳定地进行无线电通讯的办法，宇航领域的专家们就想到了西福特计划。
电离层通信↑
海底电缆↑
该计划试图将4.3亿根偶极天线发射到轨道上形成云状环，以改善远程通信条件。1961年10月21日该计划执行第1次发射任务，但并没有成功，但第二次于1963年5月9日成功进行，在轨道上形成了环状针云，美国人还利用其成功进行了通信。
不过该计划招到了世界各国的谴责，因为大量的真云散布到太空中，将妨碍其他卫星的正常运行，时间长了还会形成太空垃圾，对人造航天器造成较大的损害，苏联方面就在联合国对美国的该太空行为提起谴责，苏联的《真理报》还以“美国玷污了宇宙”为论点作出抗议，美国国内各界也阻挠该计划的实施，再加上现代通信技术的发展进步，使得该计划未能继续实施和广泛运用。
当其他国家和美国各界提出反对的时候，美国联合国大使阿德莱·史蒂文森称这些细小的铜针会在太阳辐射压力和太阳风的作用下在短短3年内离开轨道，大部分将进入地球大气层销毁，然而事实上直到现在仍有相当数目的铜针残留在轨道上，这对世界各国的航天任务无疑也是不利的。
科普大世界
为什么美国在1960年要向太空发射近5亿根铜针？
“西福特计划”是当时执行的一项旨在解决全球性通讯的问题，听上去是一个超级先进而又宏伟的工程，但在现代人的视角来看，第一个想法就是美国人怎么会干出如此丧心病狂的事？要了解详情，还得展开了解下！
关于西福特计划
计划背景：当时的远程通讯主要通过海底电缆以及电离层反射等两种形式解决，前者是实体线路，战时非常容易被切断，因此战争意识极高的美国对此表示这是一种既不安全的通信系统。
电离层反射通信可以作为超视距通信重要补充，但电离层随大气以及太阳活动影响很大，并且会增加额外干扰，即使是高频的短波多次反射通讯也存在容量低，发射与接收设备极其庞大等缺点，因此美军需要寻找一种优秀替代通讯方式。
方案目的：旨在通过金属云带反射无线电信号的形式解决全球通讯
解决办法：在近地轨道上密集布置一个金属针形成偶极子反射云带。
当时尽管已经发射了卫星，但当时还远未发展到可以通过卫星来中继通讯的方式，因此在1961年和1963年分别将4.3亿根全长1.78厘米，直径25.4微米/17.8微米的针状物送入了近地轨道，分布于高度在3500公里到3800公里之间，轨道倾角在96度到87度之间的轨道范围，散布成云状，和通过设置在西福特镇的卫星天线展开远程通信实验。
第一次通信实验于1961年10月21日展开，但未取得成功，1963年5月9日再次散布针状物后通讯取得了成功。后来因通信卫星的发展以及遭到英国和苏联的强烈抗议，西福特计划最终被递交联合国，最终在1967年时在《外层空间条约》中关于制造太空垃圾的条款产生了重大影响。
关于舒曼共振和特斯拉的无线输电计划
关于电离层的故事还有一个，这个就是大名鼎鼎的特斯拉疯狂的无线输电计划，1889年美国物理学家、电气工程师特斯拉发现了地球电离层和大地之间的谐振频率接近8HZ（7.83HZ），1952年德国科学家舒曼在研究电离层时候也发现了这个频率，因此后来被称为舒曼共振！特斯拉是不是很冤枉？明明是他最先发现！
特斯拉在很早就展开了无线传能的照明实验，他用自己设计的无线传输电能的发送端和接收端，实现了远距离隔空点亮电灯的目的，因此很多人都以为特斯拉后来在纽约长岛兴建的沃登克里弗塔是一套无线电传输电能的设备。
特斯拉向电灯提供无线电力的电路（引自特斯拉原手稿）
事实上是特斯拉发现了电离层和大地之间的空腔谐振器频率为8HZ左右，他有一个疯狂的想法，就是将这个8HZ左右的谐振频率激发出来，比如机械波的共振大家都知道，只要输入频率或者谐振频率大致一致，输入能量超过一定阀值的情况下，那么将会引发共振，这个能量小到可以让车身颤抖，大到可以让桥梁倒塌！
沃登克里弗塔
而特斯拉要做的是引发电离层和大地之间的空腔谐振，只要不断激发它达到共振的状态，输入能量却不要太大，而输出能量则数亿倍的放大，用这个电磁振荡干嘛呢？达到全球无线免费（或者极低成本）用电的目的。
因此特斯拉对很多人将他的设计与规划错误解读为电波传输能量非常恼火！
但非常可惜的是特斯拉的全球无线输电的计划遭到了毁灭性的打击，因为特斯拉的无线通信计划被意大利马可尼赶超，摩根停止了对特斯拉的实验赞助，1903年特斯拉陷入财务危机，之后沃登克里弗塔基本处于废弃状态！
本来可能早就实现的无线低成本用电方式过早的夭折了！
关于猎户座飞船计划
当然还有一个丧心病狂的计划，是泰勒和戴森计划的一项高推力和高比冲的一连串核弹爆炸推进的超级飞船计划，这个分为两个阶段：
- 核脉冲推进计划
- 核裂变加热工质推进计划
前者大家听听就知道是怎么回事，简单的说就是在飞船后面不断的丢核弹，然后核弹爆炸的冲击波推进飞船，似乎听起来这是一个很不靠谱的计划，但这是到现在为止比冲最高，可实现速度最快的飞船之一，甚至在历史频道的纪录片《撤离地球》中用的仍然是这种核弹推进方舟飞船的方式。
另一种其实也简单，即将工质比如气体用核裂变的高温加热到数千度，然后从后方喷出的一种火箭，和化学火箭其实是一回事，只不过化学火箭是通过燃烧给自身加热，而核裂变堆加热则是通过第三方给予热量，但性质完全是一回事！
大家都知道尼米兹航母十几年才换一次核燃料棒，理论上核裂变加热推进也可以持续不断的加速数十年，可以想象这会达到一个多快的速度，当然工质必须要携带，假设是水，目测带起来也是一个庞大的数字。
但最麻烦的并不是这个问题，而是放射性污染，这些飞船即使研制出来，它们的发动机也绝对禁止在地球上打开，因为这喷出来的不是尾气，而是结结实实的放射性污染！
星辰大海路上的种花家
不过我们一般见到，无线电在传输信号的时候，必须要有接受和发送的装置，也就是立在外面的天线。
冷战时期，美国害怕苏联切断他们海底电缆，干扰他们传播信号，而仅仅只依靠空间电离层传播，也会极大的影响效率。
1961年10月21日，美国开始试验，但第一次发射失败，直到两年后，也就是1963年5月9日才发射成功，不过按照后期计划来看，这首次发射成功针的数量应该没有预定数那么多，仅仅只是为试验用。
原本预计这些西福特针未来会自动坠入大气层烧毁，但事实上就是，这些针有不少仍然漂浮在太空中，成为了太空垃圾。漫步史书
在上世纪60年代，美国航空航天局（NASA）曾经开展过一项被称为“西福特计划”的太空任务，试图将数亿颗“人造物”发送到地球周围的太空中。
西福特计划预计准备4.8亿根铜针，每根针长1.8厘米，直径18微米，比人的头发丝还短还细。这个长度相当于8 GHz电磁波波长的一半，有效地将每根铜丝变成了偶极天线。这些针虽然单个很小，但当它们均匀分布时，预计会在距地球3500公里的轨道上形成一条环带，构成西福特反射器，作为人类历史上最大的无线电天线。
根据特定的条件下，反射过程可能会重复很多次次，信号反弹到地面，然后又反弹回来电离层再反弹地面。因此，利用这种天波，某些无线电信号甚至可以传播到数千公里外的大洋彼岸。
当然，考虑到这种交流方式的不可预测性，这完全是在靠天吃饭，冷战时期的美国希望有另一种更加可靠的通讯方式。
根据设定，这些铜针会在太阳辐射的压力下偏离自己的轨道，然后掉入地球的大气层，并在高温中烧毁，整个过程大约需要3年的时间。但是事实上却并不是这样，根据实际观测，随后的日子里，这些铜针只有一部分返回了大气层，直到今天，仍然还有相当数量的铜针残留在太空中，成了不折不扣的太空垃圾。
史海闲聊
在现代卫星通信网络出现之前，全球通信要么通过洲际海底电缆进行，要么通过从地球电离层反射进行。冷战高峰时期，美国军方越来越担心苏联特工会破坏海底电缆，使其依赖不太可预测的电离层作为主要的国际通信方式。
20世纪50年代末，美国军方在麻省理工学院林肯实验室的研究人员的帮助下，在地球上制造了一个人造电离层，用于持续的军事通信——这个项目被称为西福特项目。 为了创建项目所需的人造电离层，4.80亿个微小的1.78厘米铜针被发射到轨道上。这些针被放置在中等地球轨道上，高度在3500-3900公里之间，倾角在96-87度之间，起着微型偶极天线的作用。
尽管如此雄心勃勃的项目似乎注定要失败，但铜基人造电离层实际上是可行的。几个月来，美国军方成功地将通信信号从巨大的铜针带上反弹回来。最终，针头开始散开，系统的有效性削弱。
尽管取得了成功，该项目在最初部署后被搁置，主要原因有两个:卫星技术的进步正在迅速使无线电/电离层通信模型过时，科学界对干扰地球大气层的潜在影响提出了广泛抗议。这些抗议最终导致了1967年的《外层空间条约》。
军机处留级大学士
上个世纪二战结束后美国和前苏联这两个超级大国进入冷战时期，在很多领域都展开竞争，被大家所熟知的就是太空探索，发射卫星、载人航天、载人登月、金星探测以及火星探测，美国还发射了四颗星际探测器，最远的旅行者一号已经飞到了220亿公里之外。
除了航天上的探测就是对于深海的探测，两个国家也都实现了进入超过10000米深的马里亚纳海沟，那么深海探测完了还要干什么？那么就是探测地心了，例如前苏联的“地球望远镜计划”钻的一个孔超过12000米深。直到九十年代前苏联解体之后，这种畸形的竞争才算正式结束。
在冷战期间美国提出过三个现在看来非常疯狂的太空计划：第一个就是期望用核武器对月球进行轰炸，目的就是彰显国力，但最后并没有实施；第二个是星球大战计划，设计两个太空飞船，让这两个飞船在太空中进行对打；第三个是就是本文要说的“西福特计划”，也就是向太空中发射铜制偶极天线，并且这个计划得到了实施。
所谓的铜制偶极天线就是一种类似于针的金属体，它们长度在1.70cm，直径在20微米左右非常细。这个计划第一次实施是在1961年，但当时并没有成功，而经过了两年在1963年继续实施该计划，最终把4亿3000万根铜制偶极天线发射到3500-3800公里高的轨道之上，形成了一个宽度在8公里，长度在38公里的长云状的结构。
这个计划最后被没有继续实施，而是被搁置了，现在的大多数“针”已经变成了名副其实的太空垃圾。
在上个世纪向国际远距离通信只能依靠海底电缆和自然条件下的大气电离层来反射无线电进行。但美国比较担心如果再一次发生战争，电缆被前苏联所破坏的话，那么就无法准确的指挥联络海外部队进行作战。而向太空发射这样的针状物可以在全球范围内稳定的稳定地进行无线电通讯，因为它们可以反射无线电信号，这比自然形成的电离层要稳定准确的多，当是的控制天线就在西福特小镇之上。
你去按太空垃圾的问题已经快到了人类需要关注的程度，这些太空垃圾大部分都是来自于各国的卫星，执行完科学任务后被弃置在太空，如果是在近地轨道上的，有着稀薄的大气层，最终就会再入大气层，质量小的燃烧殆尽，而那些较大的可能有落在地面上的危险。
科学黑洞
这件事情我知道，因为当时距离较远的国际通信主要是依靠海底电缆和自然存在的电离层反射无线电。而
美军怕被苏联切断其海底电缆后要只能依靠通信不稳定的电离层来联络其海外部队感到担忧，所以大力寻找能在全球范围内都可以稳定地以无线方式通讯的办法。于是就委托麻省理工学院的林肯实验室实施计划，这个计划就是西福特计划。
具体计划分针的实施
打算将4亿3000万根铜制偶极天线散布在轨道上形成云状环，然后通过在西福特镇的卫星天线作辅助来获取远程通信。 但是这个计划成功了吗？没有，但是他们又不死心搞了第二次，第二次成功了。根据时任美国联合国大使阿德莱·史蒂文森的说法，这些针会在三年内离开轨道。但事实上呢是怎样的呢？直到现在仍然有针残留在轨道上，而这些最终也会成为太空垃圾，也正是因为这个在加上当时也遭到各界的抗议，所以这项技术才没有得到广泛运用。
西福特计划的影响
当时英国的无线电天文学者、光学天文学者与皇家天文学会等都抗议了此次西福特计划事件；苏联的《真理报》也以“美国玷污了宇宙”为论点作出强烈抗议，指责美国不顾现代通信卫星的发展而一意孤行。这件事最终被提交到联合国，并
对后来1967年各国签署的《外层空间条约》造成直接性的影响。该条约是国际空间法的基础，号称“太空宪法”，规定的从事航天活动所应遵守的10项基本原则其中第8第9条就是防止再有此危害太空计划。8.外空物体登记原则：凡进行航天活动的国家同意在最大可能和实际可行的范围内将活动的状况、地点及结果通知联合国秘书长；
9.保护空间环境原则：航天活动应避免使外空遭受有害的污染，防止地外物质的引入使地球环境发生不利的变化；
太空垃圾不仅给各国的航天事业带来巨大隐患，而且还污染了宇宙空间。因此，我们有必要尽可能的保护太空环境，为子孙后代留下可持续发展的宇宙空间！
