+ 劉進軍
“河豚魚”計劃 (上)
+ 劉進軍
用耳朵能聽見衛(wèi)星的行蹤嗎?
用衛(wèi)星信號能偵測導彈發(fā)射基地嗎?
一個中學老師怎樣打開衛(wèi)星的秘密?
怎樣用智慧撕開想象力的裂縫?
在英國北安普敦郡凱特林市,有一所古老的凱特林文法學校。1577年6月15日,英國女王伊麗莎白一世授予土地和財產,在凱特林市建立一座凱特林文法學校。在長達300年的歷史里,學校人才輩出。
1960年代,凱特林文法學校爆出一個令人震驚的大新聞。1966年,蘇聯(lián)發(fā)射了一顆“宇宙-112”衛(wèi)星,對外宣稱衛(wèi)星是從拜科努爾航天中心發(fā)射的。一位叫杰弗里·佩里的物理教師和他的愛好天文、宇航的學生們發(fā)現(xiàn)了一個驚天秘密,他們聽到了這顆衛(wèi)星的信號。并且偵測到一個還不為人知的蘇聯(lián)新發(fā)射場。
杰弗里·佩里,1927年8月4日出生于英國艾塞克斯郡布倫特里市。1944年,二戰(zhàn)勝敗最關鍵的時刻,一個奇怪的東西落在離他家鄉(xiāng)幾英里的地方。當時,喜歡獵奇的佩里趕去觀看,但不知道這是什么東西,后來聽說那是一枚德國“V-2”火箭?;鸺茱w那么快、那么高,杰弗里·佩里忽然意識到:太空旅行也許不再是夢!
1951年圣誕節(jié),佩里的表哥送給他一本阿瑟·克拉克的《太空探索》。書里關于太空探索和衛(wèi)星的基本物理原理引發(fā)佩里的無限想象。當時,佩里正準備爭取牛津大學的獎學金,讀了幾篇關于國際地球年的文章,包括美國和蘇聯(lián)準備發(fā)射小型衛(wèi)星的計劃,立志研究太空和衛(wèi)星。
擁有300年歷史的凱特林文法學校。
1957年10月4日,蘇聯(lián)發(fā)射世界上第一顆人造衛(wèi)星——“人造衛(wèi)星-1”號。在全世界都感到驚訝和不可思議的時候,佩里早有心理準備了,沒有感到什么奇怪。這時,一名高級科學碩士羅素,有幾次在破曉之前視覺觀測到衛(wèi)星,震驚英國。佩里也一大早就起床看它,卻沒有看到,也沒有看到一個月后小狗萊伊卡乘坐送入軌道的“人造衛(wèi)星-2”。
不甘心的杰弗里·佩里與同事德里克·史雷特和學生們組成了一個天文觀測小組,觀測星空和嶄新科技的產物——人造衛(wèi)星。人造衛(wèi)星,這是天文愛好者們爭相觀測的誘人天體。有的老師不以為然:咱們是文法學校,而且只是一個高中,觀測衛(wèi)星是理工科大學的事情。佩里則認為:咱們是文法學校,但也有物理、化學和數(shù)學等理工學科。天文觀測可以擴展學生們的視野和想象,何況,學文科的學生更有想象力、觀察力和空間感。校長最后一錘定音:那就試試吧!
1957年圣誕節(jié)期間,在利茲舉辦的科學大師協(xié)會年度會議上,英國斯托學校的約翰·奧斯本公布收到了“人造衛(wèi)星-1”號的信號。佩里千方百計巴結他,乘機向他請教。他答應送給佩里一個開普勒頻移間距8分儀作為教具,但始終沒有送來。
在過去的兩年里,佩里已經對天文有了一定的觀測和攝影基礎。佩里有一位同校當老師的好朋友,高級化學碩士、業(yè)余無線電愛好者德里克·史雷特。史雷特根據(jù)無線電知識意識到并告訴佩里:衛(wèi)星在太空飛行,總要與地面通信,告訴自己的位置、方向、姿態(tài)、飛行狀況和傳輸各種太空探測、偵察數(shù)據(jù)?!澳愕囊馑际俏覀冇修k法聽到衛(wèi)星的信號?”,“是的,完全可能!”如果沒有德里克的專業(yè)知識、設備和合作,太空監(jiān)測和觀測衛(wèi)星將難以成功。
當時,太空監(jiān)測,各國軍方主要利用雷達進行。根據(jù)雷達的反射信號,計算出開普勒軌道6要素:軌道傾角、升交點赤徑、近地點角距、軌道長半軸、偏心率和近地點角,形成衛(wèi)星星歷,從而得到軌道高度、運行速度、星下點、升交點、運行周期、截距、偏心率、平均近點角等參數(shù)。
開普勒軌道6要素可計算出衛(wèi)星星歷,馬上知道衛(wèi)星的飛行軌道、高度、方向、速度和飛臨時間等,也可以根據(jù)衛(wèi)星的飛行軌道、高度、方向等參數(shù),從而確定這是一顆什么衛(wèi)星,具有什么功能,以及環(huán)球飛行路徑和下次飛越時間等。
開普勒的行星運動定律和軌道6要素為戰(zhàn)略導彈、運載火箭和航天器提供軌道動力學方程。衛(wèi)星星歷可以精確精密定軌和精密軌道預報。地面指揮中心知道了航天器的太空飛行、飛行控制、軌道攝動、位置保持、衛(wèi)星編隊等信息,就可精確指揮航天器的太空飛行。
老百姓沒有雷達怎么辦?根據(jù)物理、數(shù)學和無線電原理,佩里發(fā)明了一種利用多普勒頻移原理,監(jiān)聽衛(wèi)星信號的方法。多普勒頻移是指波源和觀測者的相對運動而發(fā)生的波長變化。這是多普勒在觀察火車鳴笛時發(fā)現(xiàn)的。
當火車運動在遠處時,聲波波長較長,頻率就較低,聲音很粗獷,稱為紅移。在火車越來越近,聲波波長被壓縮,波長變得較短,頻率變得較高,聲音很尖利,稱為藍移。
根據(jù)聲波的紅移藍移變化,可以計算出運動物體的方向、移動、高度、速度、角度、距離、時間、頻率、帶寬等參數(shù)。多普勒頻移可以測量聲波、光波、電波等波形,廣泛應用于許多高科技領域。
雷達太空監(jiān)測可以“看見”航天器,而無線電太空監(jiān)聽也可以“聽見”航天器。佩里感嘆:哦,真神奇!原來衛(wèi)星還可以這樣偵測。雷達“看見”航天器和無線電“聽見”航天器具有異曲同工之妙。后來事實證明,各國軍方均利用雷達和無線電,雙管齊下,讓隱秘的衛(wèi)星現(xiàn)形,定位衛(wèi)星,并竊聽衛(wèi)星通信的秘密。
杰弗里·佩里在進行太空監(jiān)聽
1960年5月15日,蘇聯(lián)的“人造衛(wèi)星-4”號從拜科努爾發(fā)射場發(fā)射?!叭嗽煨l(wèi)星-4”號是一艘“東方”號試驗宇宙飛船,試驗載人航天技術。這個星期一的早晨,佩里和德里克使用從無線電俱樂部借來的“CR-100”信號發(fā)生器偵測衛(wèi)星。
佩里和德里克第一次嘗試接收“人造衛(wèi)星-4”號發(fā)射的信號,取得圓滿成功。整個星期,磁帶記錄了多普勒頻移。他們錯過分享“人造衛(wèi)星-4”號發(fā)射成功的世界新聞和獨家新聞的機會,但能親自接收到衛(wèi)星的信號,更值得慶祝。
星期五,“CR-100”信號發(fā)生器收到信號比預期晚。當被問到為什么,佩里回答說:“根據(jù)多普勒效應,宇宙飛船必定飛得更高了?!皷|方”號試驗宇宙飛船可能飛行錯誤!”真的!當火箭發(fā)射后,飛船飛向錯誤的方向,蘇聯(lián)拯救了這艘球形的“東方”號試驗宇宙飛船,里面還含有一個假人宇航員。
1961年夏天,在倫敦大學的物理教師課程上,佩里聽說招募無線電與太空研究站的業(yè)余預測觀察員,便申請加入。直到那時,佩里還是依靠《每日電訊報》提供預測。在秋季的學期假期,當準備測量美國“發(fā)現(xiàn)者-32”號照相偵察衛(wèi)星傳輸?shù)亩滩l段時,杰弗里·佩里老師重新組裝設備,進行了觀測,直到它信號消失。這些衛(wèi)星監(jiān)測數(shù)據(jù)被《天文學刊》轉發(fā),被認為是很有用的。
有人建議佩里可以監(jiān)測美國“發(fā)現(xiàn)者-36”號衛(wèi)星。他們已經監(jiān)測了好幾個星期,決定等到圣誕假期時,“發(fā)現(xiàn)者-36”會接近壽命終結。不幸的是“發(fā)現(xiàn)者-36”號照相偵察衛(wèi)星的電池失敗。
佩里和同學們精準預測了“發(fā)現(xiàn)者-36”號提前失效的時間。其實,從“發(fā)現(xiàn)者-32”號照相偵察衛(wèi)星的衰變曲線,佩里的衛(wèi)星監(jiān)聽小組已經能夠準確預測的衛(wèi)星的飛行時間、衰減速度和失效時間。
1962年3月16日,蘇聯(lián)發(fā)射第一顆“宇宙”系列軍事衛(wèi)星——“宇宙-1”號?!坝钪妗毕盗行l(wèi)星是蘇聯(lián)的各種軍事衛(wèi)星的總稱,到2015年已達2500多顆。從這一天開始,一直到1994年7月6日,佩里的衛(wèi)星觀測小組已經監(jiān)測到俄羅斯的“宇宙-2282”號衛(wèi)星。
為了監(jiān)測蘇聯(lián)軍事衛(wèi)星的秘密,佩里和同學們制定了一個“河豚魚”計劃。為什么叫“河豚魚”計劃呢?河豚魚,毒性極大,但非常鮮美?!昂与圄~”計劃的含義是:蘇聯(lián)軍事衛(wèi)星就是一條條極毒而鮮美的河豚魚?!疤昧?!我們要用最簡陋的儀器,偵測蘇聯(lián)最神秘的軍事衛(wèi)星,簡直是奇跡!”“宇宙”軍事衛(wèi)星為佩里提供了一個來源廣泛、興趣盎然的監(jiān)測對象。
加強設計咨詢企業(yè)成本管控意識,提高員工的財務管理認知水平,在企業(yè)中形成成本管控的氛圍,摒棄成本管控無所謂的錯誤觀念。尤其針對企業(yè)高層管理人員,牽頭對項目管理制度進行完善,結合實際,逐步轉變,行成以合同為成本歸集對象的成本管控模式。針對設計咨詢企業(yè)相關業(yè)務的工作環(huán)節(jié)及流程,行成標準工時及標準費用,通過工時管理系統(tǒng)來不斷優(yōu)化相關工作環(huán)節(jié)的人工工時,完善工時管理系統(tǒng),培養(yǎng)行成對應工作后的工時打卡習慣,優(yōu)化人員薪酬管理及登記辦法,將人員成本逐項分劈到項目中去。
早期,佩里發(fā)現(xiàn)蘇聯(lián)“宇宙”號衛(wèi)星在軌道上飛行只持續(xù)8天或更少就會信號消失而失效。后來,佩里確認這些短命的衛(wèi)星都是返回式照相偵察衛(wèi)星。佩里用一把科學和精確的鑰匙打開了蘇聯(lián)軍事太空計劃下的許多秘密。
在夏季學期,英國皇家空軍官員亨洛寫信問他們是否能參觀學校,希望在溫菲爾德建立一個電子跟蹤系統(tǒng)的衛(wèi)星監(jiān)測站。杰弗里·佩里表達了自己的沮喪:這需要昂貴的設備。英國皇家空軍官員亨洛告訴他們:“為什么你看不見凱特林文法學校的人才?你們利用簡陋的設備在做極有用的工作。”并將選擇一顆重要的軍事衛(wèi)星做現(xiàn)場示范。
這時,蘇聯(lián)恰好發(fā)射“宇宙-5”號衛(wèi)星。根據(jù)“宇宙-5”號衛(wèi)星的信號判斷,這是一個不尋常的衛(wèi)星。一個周期性音高變化,疊加在正常的開普勒頻移上。佩里的朋友羅伯特·瓊斯先生憑自己的水平研究變化表明:這是由于太陽能電池造成一部分錯誤。它可能是一顆軍事科學衛(wèi)星。
在秋天的期中假期,佩里參加威爾士之旅到阿伯里斯特威斯大學物理系進修。老師和同學們還在監(jiān)聽“宇宙-5”號衛(wèi)星的運行軌跡。首席技師肯·愛德華茲收藏了大量的信號記錄。當他們完全停止記錄時表明:衛(wèi)星在地球陰影里。這證實了他們的假設:“宇宙-5”號衛(wèi)星是一顆軍事科學衛(wèi)星。
杰弗里·佩里每天整理各種監(jiān)測資料,分析判斷。
多年來,佩里的監(jiān)聽小組一直特別努力地鉆研計算能力。最初,他們采用滑動規(guī)則和圖形技術。1964年,佩里通過朋友羅恩·史密斯使用埃利奧特803電腦自動編碼。在德斯伯勒,學生們利用視覺觀測分析美國“回聲星-2”號通信衛(wèi)星移動。后來,他們利用“SATRA-4120”計算機進行語言編程。
當時,師生們觀測衛(wèi)星非常艱苦。在購買了一個手搖機械計算機前,監(jiān)聽小組都是使用袖珍電子計算器計算,速度慢而且不準確。1972年,佩里通過美國大使沃爾特·法拉買來一臺30步的可編程臺式計算機。一周內,這臺計算機已確定了一個蘇聯(lián)海軍的海洋衛(wèi)星星座。
后來,英國行星學會送來新式計算機,監(jiān)聽小組如虎添翼。杰弗里·佩里老師的女兒至今還記得早期深刻而刺激的記憶。對于現(xiàn)代技術的地圖顯示和打印輸出的結果,他女兒說:“我認為這不是偵測,而是跟蹤和預測了!”
1966年3月17日,蘇聯(lián)“宇宙-112”照相偵察衛(wèi)星發(fā)射了。它是一顆低分辨率、電影返回型照相偵察衛(wèi)星。從1961年12月11日~1970年5月12日,蘇聯(lián)共發(fā)射了81顆返回型照相偵察衛(wèi)星,7顆失敗,2顆部分成功。
“宇宙-112”升空后非常不同。它除了背離標準的65°軌道傾角,速度變得明顯很快。它的信號持續(xù)時間比平常短,似乎與一個比拜科努爾發(fā)射基地更北面的地面控制站通信。初始地面跟蹤顯示,它不可能是從拜科努爾發(fā)射。
它從哪兒發(fā)射的呢?如果衛(wèi)星從拜科努爾發(fā)射,火箭飛行的軌跡應該是角度較大的一條拋物線;但這顆衛(wèi)星是以陡峭的角度發(fā)射的,而且發(fā)射的方向也不一樣。為什么理論和實際不一樣呢?佩里老師推斷出它不可能是從拜科努爾發(fā)射的。
它到底是從哪兒發(fā)射的呢?佩里老師帶著他的學生,精確計算分析了“宇宙-112”衛(wèi)星軌道高度、軌道傾角、發(fā)射軌跡和發(fā)射方位等參數(shù),確定了發(fā)射這顆衛(wèi)星的經緯度:北緯62°55′,東經40°34′。
佩里老師經過縝密計算,找到了發(fā)射地的經緯度:這到底是什么地方呢?他有了一個驚人的發(fā)現(xiàn),火箭發(fā)射地竟是——普列謝茨克。難道這兒新建了一個發(fā)射基地?佩里通過分析“宇宙-112”衛(wèi)星軌道,推導、證實了秘密的普列謝茨克衛(wèi)星發(fā)射基地的存在。
杰弗里·佩里寫了一封信給《國際飛行》雜志編輯查爾斯·謝爾登博士聲稱:蘇聯(lián)在普列謝茨克建造了一個新的發(fā)射場,但沒有反應。誰能相信一個高中老師,誰能相信一個天文愛好者比專業(yè)的衛(wèi)星專家和天文專家更能干更聰明呢?盡管有更多的類似的問題,但別人沒有發(fā)現(xiàn)和找到火箭發(fā)射地。
1966年10月,當蘇聯(lián)“宇宙-129”衛(wèi)星發(fā)射后,佩里打電話將衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)報告給英國皇家天文學會的羅恩·史密斯。當輸出收集到的衛(wèi)星飛行軌道數(shù)據(jù)時,佩里發(fā)現(xiàn)自己的軌道數(shù)據(jù)與美國數(shù)據(jù)不同。“宇宙-129”衛(wèi)星的軌道傾角64.6°代替了軌道傾角65°。
這使佩里認識到:“宇宙-129”也是從新的衛(wèi)星發(fā)射場發(fā)射的。從初始地面交叉跟蹤監(jiān)測,“宇宙-112”衛(wèi)星是從蘇聯(lián)遙遠的北方、靠近白海的阿爾漢格爾斯克以南約320千米的地方發(fā)射。
這是哪兒呢?在倫敦的英國行星學會,杰弗里·佩里宣布了新發(fā)現(xiàn),并給《國際飛行》雜志一封信。這一次,查爾斯·謝爾登博士反應迅速,將新發(fā)現(xiàn)報告給美國中央情報局。為美國國會研究服務的美國國會圖書館希望提供詳細的報告。
佩里的手稿已經由美國中央情報局返回,標示為“機密情報”。美國中央情報局的反應是警覺的。1966年圣誕節(jié)前不久,美國《紐約時報》發(fā)表了佩里發(fā)現(xiàn)蘇聯(lián)新的導彈發(fā)射基地,引起國際轟動。從此,杰弗里·佩里老師的生活徹底改變。
“河豚魚”計劃大放異彩。佩里老師的發(fā)現(xiàn)也驚動了英國情報機關。早在1960年代初,美國中央情報局就懷疑普列謝茨克地區(qū)有一座導彈發(fā)射基地。英美等國使出渾身解數(shù),從太空、空中偵察這個神秘的導彈發(fā)射基地,甚至派出間諜巧施“美女計”套取情報,但沒有結果。冷戰(zhàn)結束后公布的檔案顯示,普列謝茨克確實是個洲際導彈發(fā)射基地,瞄準方向——西邊。蘇聯(lián)政府直到1983年才公開了普列謝茨克導彈發(fā)射基地。
它,就在這兒!
加緊學習吧!偵測衛(wèi)星需要科學知識!凱特林文法學校變成科研所,調皮鬼也愛學習了。
凱特林衛(wèi)星監(jiān)測小組的監(jiān)測儀器和“RA-217”接收機。
自1967年2月7日以來,肯·愛德華茲老師就記錄了一些奇怪的信號。他們也發(fā)現(xiàn)蘇聯(lián)“宇宙-140”以2分鐘的間隔連發(fā)30秒不規(guī)則的脈沖信號。后來,美國和英國情報機構證實:“宇宙-140”號就是“聯(lián)盟-2”號載人試驗飛船。
1967年4月23日,蘇聯(lián)宇航員弗拉基米爾·科馬洛夫駕駛“聯(lián)盟-1”號載人飛船在降落時墜毀。佩里正好在監(jiān)聽科馬洛夫與地面飛控中心的對話??岂R洛夫死前破口大罵蘇聯(lián)航天專家愚蠢、不負責任、害死人等。佩里第一個見證第一個命運多舛、死于重返大氣層的科馬洛夫的不幸死亡。
1967年秋期中的假期,一個下雨的星期五早上,佩里和科比從高爾夫球場返回,全身都濕透了。下午,佩里去了實驗室,打開“CR-100”信號發(fā)生器。不久,佩里聽到一陣不規(guī)則的脈沖。
佩里每天聽和記錄蘇聯(lián)10月27日發(fā)射的“宇宙-186”號的信號信息。他的磁帶記錄器記錄了以2分鐘的間隔連續(xù)發(fā)射30秒的奇怪信號。佩里根據(jù)記錄特征猜到,蘇聯(lián)發(fā)射了編號“宇宙-186”的“聯(lián)盟-3”號載人試驗飛船。
1967年10月30日,佩里監(jiān)測并描繪了“宇宙-186”號衛(wèi)星的飛行軌跡。
在接下來的一天,佩里接到《倫敦標準晚報》彼得·費爾利打來的一個電話:美國準備從卡納維拉爾角空軍基地發(fā)射第一枚“土星-5”號運載火箭。佩里按時接收“土星-5”號的信號,搶先于美國宇航局宣布:“土星-5”號運載火箭發(fā)射成功!
一個星期日,佩里在物理實驗室監(jiān)聽信號。那臺“CR-100”接收機變得喜怒無常,佩里很聰明,知道這臺老掉牙的儀器接觸不好或太累的,就不時用手輕拍一拍,將就著使用。佩里已經成功申請購買一臺二手的“RA-17”接收機。鑒于太空監(jiān)測的成就和名聲,他提出購買了一臺全新的“RA-217”接收機?!癛A-217”接收機讓凱特林衛(wèi)星監(jiān)測小組發(fā)現(xiàn)了更多的蘇聯(lián)衛(wèi)星秘密。