先鋒號：仍然在軌運行的世界最早科學(xué)衛(wèi)星

理查德·霍林翰

在位于德國達姆施塔特歐洲空間運行中心的辦公室，空間碎片專家蒂姆·福樓赫爾對約2.3萬個目前圍繞地球軌道運行的編目對象進行跟蹤分析。這些跟蹤對象包括航天器和衛(wèi)星，其中一些仍在服役，還有些則已廢棄不用，此外還包括被丟棄的子火箭以及零碎的空間硬件等。所有這一切都是60年空間探索的結(jié)果。

通過由美國太空監(jiān)視網(wǎng)（主要充當(dāng)美國的預(yù)警系統(tǒng)）傳輸?shù)睦走_數(shù)據(jù)和從光學(xué)望遠鏡觀測到的資料，福樓赫爾要確保這些空間垃圾不會令運行中的航天器處于危險之中。

在我們談話之前，我請他檢查了一下編號為1958-002B的觀測對象，也就是我們所知道的先鋒1號衛(wèi)星。1958年3月發(fā)射時，這個葡萄柚大小的閃亮金屬球體被送到一個高橢圓率軌道。如今，它仍然在那里，以650～3800公里（406～2375英里）的距離圍繞地球運行。

福樓赫爾說：“早期的衛(wèi)星，例如斯普特尼克，都已經(jīng)重新進入了大氣層。但我估計，先鋒1號將繼續(xù)留在軌道上，如果不是上千年，那也將會還有幾百年?！?/p>

先鋒號衛(wèi)星由美國海軍研究實驗室于1955年構(gòu)思，是美國首個衛(wèi)星項目。先鋒系統(tǒng)包括一顆三級火箭，其目的是發(fā)射一顆民用航天器。火箭、衛(wèi)星和宏大的跟蹤站網(wǎng)絡(luò)將成為美國對1957-58年國際地球物理年獻禮的一部分。這一國際性科研合作涉及67個國家和地區(qū)。

“這并非是一場太空競賽，”美國海軍研究實驗室歷史學(xué)家安吉麗娜·卡拉漢說。“美國不會隱瞞衛(wèi)星的發(fā)射和預(yù)期目的，而前蘇聯(lián)總是試圖保密?！?/p>

因此，當(dāng)前蘇聯(lián)在1957年10月4日發(fā)射斯普特尼克時，全世界可謂猝不及防?？ɡ瓭h說：“美國衛(wèi)星研究團隊對斯普特尼克1號衛(wèi)星有著諸多失望，因為在這一國際合作關(guān)系中，他們的合作伙伴并未告訴他們要發(fā)射一顆衛(wèi)星?！?/p>

位于華盛頓特區(qū)的美國航空航天博物館冷戰(zhàn)火箭策展人湯姆·拉斯曼表示：“斯普特尼克造成了巨大的恐懼?！痹谠擆^位于杜勒斯機場附近的烏德沃爾哈齊中心，展示了與先鋒1號衛(wèi)星相同的“飛行備份”。

在前蘇聯(lián)發(fā)射衛(wèi)星后的幾周內(nèi)，艾森豪威爾政府向美國海軍施壓，要求他們盡快發(fā)射一顆美國衛(wèi)星。

1957年12月6日，原本計劃作為先鋒3號測試車（TV3）進一步進行的加成測試成為了一次重要的公開事件。前蘇聯(lián)是在斯普特尼克衛(wèi)星成功達到預(yù)定軌道才向世界宣布的，但在美國發(fā)射衛(wèi)星時，政界，高級軍事人物以及全世界的媒體都聚集在佛羅里達州的卡納維拉爾角。

在經(jīng)歷了一系列倒計時延誤之后，當(dāng)?shù)貢r間上午11：44，先鋒號火箭從發(fā)射臺上騰空升起。幾秒后，控制室有人喊道：“注意！哦，天吶，不！”當(dāng)火箭在空中升起四英尺后，瞬時化作一團火焰墜毀在地面。前錐體被拋了出來，此時先鋒號衛(wèi)星仍在發(fā)出嗶嗶聲。

《紐約時報》“將這次爆炸描述為"對美國聲望的打擊”，參議員林登·約翰遜稱之為“令人羞辱”。

對于美國海軍研究實驗室團隊來說，這樣的報道確實有失公允。 卡拉漢說：“成功的研發(fā)過程包含了很多失敗。而正是在這些失敗的過程中，他們開發(fā)出了一套非常棒的系統(tǒng)。”

前納粹火箭先驅(qū)韋恩赫爾·馮·布勞恩長期以來一直在推動將物體送入軌道的火箭發(fā)射。他抓住了這一次機遇。在美軍的支持下，他一直致力于開發(fā)木星火箭，他所研發(fā)的V2彈道導(dǎo)彈的改進版。

拉斯曼說：“當(dāng)務(wù)之急是盡快成功完成發(fā)射。”

1958年1月31日，馮·布勞恩的木星發(fā)射器成功發(fā)射了探險者一號衛(wèi)星，并將其送入軌道，這是由位于加利福尼亞州帕薩迪納的噴氣推進實驗室在短短三個月內(nèi)設(shè)計并建造的衛(wèi)星。美國的這一首顆衛(wèi)星裝有用于測量空間輻射環(huán)境的宇宙射線探測器。該儀器由愛荷華大學(xué)的詹姆斯·范艾倫設(shè)計，揭示了被地球磁場捕獲的帶狀粒子，被稱為范艾倫輻射帶。

1958年3月17日，終于輪到了美國海軍的發(fā)射。在晴朗的天空下，美國海軍研究實驗室的先鋒號火箭將先鋒一號衛(wèi)星送入軌道。這顆微型航天器很快就發(fā)回了第一個無線電信號。事實上，由于它是第一顆由太陽能電池供電的衛(wèi)星，所以航天器一直在傳輸數(shù)據(jù)，直到1965年。而探險者一號僅僅維持了幾個月。

雖然不是第一顆衛(wèi)星，但先鋒一號的成功發(fā)射依然是一項了不起的成就。除了很好地證明了新的發(fā)射系統(tǒng)、地面站網(wǎng)絡(luò)和太陽能電池的技術(shù)外，該衛(wèi)星還顯示了地球在赤道周圍隆起的情況。它配備了一臺測量大氣密度的儀器，從而提供了對地球稀薄的外部大氣的首次測量和對地球周圍微隕石數(shù)量的估計，這些信息對未來的航天器都是至關(guān)重要的。作為軍事資助的項目，這也為準確計算洲際導(dǎo)彈的軌跡提供了數(shù)據(jù)。

先鋒一號不僅僅依然運行在軌道上，其技術(shù)傳承也延續(xù)至今。該火箭系統(tǒng)構(gòu)成了世界上最成功的發(fā)射器之一，德爾塔運載火箭的基礎(chǔ)。對這顆衛(wèi)星的長期跟蹤繼續(xù)幫助科學(xué)家了解地球大氣對衛(wèi)星的影響以及軌道隨時間的變化。

或許最重要的是，先鋒一號揭示了我們現(xiàn)在所依賴的衛(wèi)星的巨大潛力。

卡拉漢說：“美國海軍研究實驗室編寫了一份關(guān)于美國海軍未來幾十年需要的衛(wèi)星的絕密報告，其中包括天氣、導(dǎo)航、通信和偵察衛(wèi)星，報告涉及了要使這些系統(tǒng)能夠可靠運行的所有技術(shù)。”

60年來，當(dāng)初設(shè)想的技術(shù)和預(yù)測都已經(jīng)成為現(xiàn)實。助力推動這一切實現(xiàn)的這顆衛(wèi)星，以及其背后的團隊值得銘記。

拉斯曼說：“這是非常了不起的，我們不僅在博物館里有一顆人造衛(wèi)星，我們還有一顆衛(wèi)星正在太空中運行——這是鮮活的歷史?！?/p>

（編輯/華生）