想象力，比科技更重要！—三個(gè)值得思考的故事

+ 劉進(jìn)軍

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太空反導(dǎo)

冷戰(zhàn)，越來越激烈，火藥味也越來越濃！蘇聯(lián)開始咬牙切齒，發(fā)飆了！

根據(jù)1972年《反彈道導(dǎo)彈條約》，美國和蘇聯(lián)不得不建造超視距反導(dǎo)雷達(dá)，以保護(hù)祖國免受導(dǎo)彈襲擊。美國選擇在北達(dá)科塔州建造多功能超視距反導(dǎo)雷達(dá)，蘇聯(lián)則選擇了莫斯科。1980年，蘇聯(lián)國防部開始在莫斯科郊區(qū)普希金市的蘇福利諾鎮(zhèn)部署反導(dǎo)系統(tǒng)。

這套反導(dǎo)系統(tǒng)由一個(gè)指揮站，一座“頓河”多功能雷達(dá)，以及100枚攔截導(dǎo)彈組成。它是俄羅斯“A-135”反彈道導(dǎo)彈系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。1975年，總設(shè)計(jì)師巴斯斯托夫博士開始設(shè)計(jì)研制“頓河-2N”多功能雷達(dá)。1990年，它完成測試；1996年，開始戰(zhàn)略值班。如果與指揮和控制中心丟失或中斷聯(lián)絡(luò)，“頓河”多功能雷達(dá)可以自主運(yùn)作。

“頓河-2N”雷達(dá)位于北緯52.7373°，東經(jīng)174.0914°。它好像一座金字塔，號(hào)稱多功能、超視距雷達(dá)，屬于早期預(yù)警、導(dǎo)彈防御、太空監(jiān)視雷達(dá)。它每個(gè)側(cè)面的底邊長130米，上邊長90米，高度33米?！邦D河-2N”共消耗3.2萬噸金屬、5萬噸水泥、20噸纜線、數(shù)百千米長管材，以及1萬多個(gè)閥門。因?yàn)樾枰罅克o設(shè)備降溫，雷達(dá)站院內(nèi)有水塘、小湖泊共5個(gè)。雷達(dá)站正門、院內(nèi)、主路上還修建有防化墻。

這座超視距多功能雷達(dá)每側(cè)均裝有一個(gè)直徑18米的大孔徑有源相控陣收發(fā)天線，發(fā)射超高頻頻段信號(hào)，由“布魯斯-2”超級(jí)計(jì)算機(jī)控制。雷達(dá)每側(cè)的每個(gè)陣列配備6萬臺(tái)散熱器。它屬于多功能固定式環(huán)視厘米波有源相控陣天線，能精準(zhǔn)跟蹤太空碎片和太空目標(biāo)，識(shí)別真?zhèn)文繕?biāo)。它真正的用途是：監(jiān)測太空彈道導(dǎo)彈。“頓河-2N”雷達(dá)就是一套太空反導(dǎo)系統(tǒng)。

“頓河-2N”超視距雷達(dá)

“頓河-2N”雷達(dá)擁有很多功能。它可對(duì)大氣層外和大氣層的目標(biāo)進(jìn)行探測和跟蹤。它能搜尋、篩選，并鎖定3700千米范圍內(nèi)的洲際彈道導(dǎo)彈彈頭和目標(biāo)?！邦D河-2N”為反導(dǎo)系統(tǒng)指示目標(biāo)，引導(dǎo)反導(dǎo)導(dǎo)彈攻擊來襲之?dāng)场＠走_(dá)還能發(fā)出錯(cuò)誤的信號(hào)，干擾敵方飛機(jī)或?qū)楋w行。

“頓河-2N”雷達(dá)的功能強(qiáng)大。它的超視距覆蓋范圍360°，垂直視距4萬千米，水平視距3700千米，精度10米。雷達(dá)最大同時(shí)追蹤目標(biāo)120個(gè)，最大預(yù)警時(shí)間9分鐘，最大同時(shí)制導(dǎo)能力為20枚近程導(dǎo)彈，16枚遠(yuǎn)程導(dǎo)彈。

“頓河-2N”雷達(dá)的意義重大。自1996年進(jìn)入戰(zhàn)略值班，至今20年一直不間斷地工作。它掃描區(qū)域覆蓋北大西洋至巴倫支海。根據(jù)設(shè)計(jì)，“頓河-2N”雷達(dá)的使用壽命至少應(yīng)該在30年。“頓河-2N”號(hào)稱蘇聯(lián)國土防空的最后盾牌，北約戲稱為“藥盒”。

美國照相偵察衛(wèi)星拍攝：“頓河-2NP”多功能雷達(dá)

“頓河-2N”雷達(dá)到底有多少功能呢？它到底有多少精度呢？它到底能看見多小和多少太空飛行體呢？俄羅斯人心里有底，美國人心里發(fā)毛。不過，美國的太空監(jiān)視系統(tǒng)——美國太空監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)比俄羅斯的數(shù)量更多，功能也厲害多了。

美國太空監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)檢測、跟蹤環(huán)繞地球運(yùn)行的死亡衛(wèi)星、火箭箭體或碎片等人造物體，編輯成目錄和標(biāo)識(shí)。美國戰(zhàn)略司令部負(fù)責(zé)一部分美國太空監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)。美國太空監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)分為陸基、?；?、空基和天基4大部分。

美國陸軍、海軍和空軍在新墨西哥州索科羅、夏威夷州阿莫斯毛伊島、英屬印度洋領(lǐng)地迪戈加西亞島、西班牙莫隆空軍基地等全球25個(gè)陸基站點(diǎn)，操作陸基雷達(dá)和光學(xué)傳感器。美國空軍太空監(jiān)視系統(tǒng)，稱為“太空護(hù)欄”，由美國空軍太空作戰(zhàn)司令部第21太空聯(lián)隊(duì)指揮。

美國太空監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)可跟蹤直徑10厘米、棒球大小的太空物體，監(jiān)測太空深處5.6萬千米的太空物體，超出地球靜止軌道高度。光學(xué)望遠(yuǎn)鏡能夠分辨比人類目力所及的暗1萬倍的太空物體。每個(gè)太空監(jiān)視站點(diǎn)每天跟蹤9900個(gè)太空物體，定期跟蹤大約3千個(gè)太空物體。

“眼鏡蛇”相控陣?yán)走_(dá)是美國太空監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)組成之一，代號(hào)AN/FPS-108，是一種被動(dòng)電子掃描陣列，由美國雷聲公司研制。它安裝在美國空軍位于阿拉斯加州謝米亞島的艾瑞克森航空站，坐標(biāo)北緯52.7373°，東經(jīng)174.0914°。“眼鏡蛇”相控陣?yán)走_(dá)是一座單面天線雷達(dá)，直徑29米，面對(duì)俄羅斯的堪察加半島庫拉導(dǎo)彈靶場。

“眼鏡蛇”相控陣?yán)走_(dá)

當(dāng)“眼鏡蛇”相控陣?yán)走_(dá)獲得數(shù)據(jù)，首先發(fā)送到位于科羅拉多州彼得森空軍基地的北美防空司令部。美國宇航局軌道碎片辦公室和美國導(dǎo)彈防御局等，也是“眼鏡蛇”相控陣?yán)走_(dá)的東家之一。

盡管蘇聯(lián)已經(jīng)垮臺(tái)，但俄羅斯的“頓河-2N”雷達(dá)，讓美國如芒刺在背，非常不舒服。美國國防部反導(dǎo)專家認(rèn)為：我們應(yīng)該巧設(shè)妙計(jì)，測試一下“頓河-2N”雷達(dá)，同時(shí)比較一下美國太空監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)、“眼鏡蛇”相控陣?yán)走_(dá)。一場骨頭套白狼的演出開始了！

美國先與俄羅斯套近乎：太空中有太多太空垃圾和太空碎片，十分危險(xiǎn)。咱們用超視距雷達(dá)舉行一次發(fā)現(xiàn)微小太空物體的實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證一下探測極限，為將來清除、躲避太空碎片打下基礎(chǔ)?？梢裕　砹_斯國防部知道有詐，就干脆來了個(gè)將計(jì)就計(jì)：讓美國佬瞧瞧“頓河-2N”雷達(dá)的厲害！不然，美國佬不知道馬王爺三只眼！

美國宇航局戈達(dá)德太空飛行中心專門設(shè)計(jì)了一種“金球”軌道碎片雷達(dá)校準(zhǔn)衛(wèi)星。這種金光閃閃的“金球”衛(wèi)星，按形狀分為2種：金屬球和金屬條。

“金球”雷達(dá)校準(zhǔn)衛(wèi)星

金屬球一共3種：15厘米金屬球，重4200克；10厘米金屬球，重500克；5厘米金屬球，重5克。金屬條分為2種：13.3厘米金屬條，重1.5克；4.4厘米金屬條，重0.5克。4.4厘米金屬條是世界上最小、最輕的衛(wèi)星。美國國防部將這些金屬球、金屬條衛(wèi)星，昵稱為“金球”、“金條”衛(wèi)星?！肮?，我們變成了富翁！”

1992年12月2日，美國宇航局“發(fā)現(xiàn)”號(hào)航天飛機(jī)執(zhí)行“STS-53”航班，悄悄進(jìn)行了一次“眼力”測試，而沒有讓俄羅斯察覺。美國國防部下達(dá)指令將“金球-1”雷達(dá)校準(zhǔn)衛(wèi)星，也就是三對(duì)15厘米、10厘米、5厘米的金屬球向太空發(fā)射，冒充“軌道碎片”。當(dāng)它們進(jìn)入近地點(diǎn)317千米，遠(yuǎn)地點(diǎn)321千米，軌道傾角57°，軌道周期90.9分鐘的低軌道。美國空軍立即進(jìn)行太空物體編號(hào)：22295號(hào)。測試成功！

現(xiàn)在，可以讓俄羅斯人加入了！好戲開演！1994年2月3日5時(shí)22分，美國“發(fā)現(xiàn)”號(hào)航天飛機(jī)執(zhí)行“STS-60”航班，從位于卡納維拉爾角的肯尼迪航天中心發(fā)射升空。

2月4日，俄羅斯與美國共同參與的發(fā)現(xiàn)微小太空物體的實(shí)驗(yàn)開始了。這是一次視力、實(shí)力和勢力的巔峰對(duì)決！雙方都志在必勝！美國宇航員們爬出航天飛機(jī)，來到貨艙，從貨艙里發(fā)射了“金球-2”雷達(dá)校準(zhǔn)衛(wèi)星。分三批向太空各拋出兩顆15厘米、10厘米、5厘米的金屬球，用來測試超視距雷達(dá)效果。

首先，兩顆直徑15厘米的金屬球從一個(gè)發(fā)球機(jī)一樣的管子里被噴出來。它們進(jìn)入近地點(diǎn)329千米，遠(yuǎn)地點(diǎn)353千米，軌道傾角56.9°，軌道周期91.35分鐘的低軌道。美國空軍立即進(jìn)行太空物體編號(hào)：22990號(hào)。俄羅斯的超視距雷達(dá)幾乎與美國同時(shí)發(fā)現(xiàn)了15厘米金屬球。

當(dāng)直徑10厘米的金屬球被發(fā)射出來，“頓河-2N”超視距雷達(dá)站、“眼鏡蛇”超視距雷達(dá)站同時(shí)捕獲。最艱難的比賽開始了。這時(shí)，5厘米的金屬球飛旋而出，“頓河-2N”超視距雷達(dá)站立刻分辨出棒球大小的金屬球，并立刻測算出它們在太空的運(yùn)動(dòng)軌跡。

“發(fā)現(xiàn)”號(hào)航天飛機(jī)發(fā)射金屬球

當(dāng)俄羅斯科學(xué)家彈冠相慶的時(shí)候，美國科學(xué)家垂頭喪氣，一副無可奈何的樣子。這時(shí)，美國國防部部長和幕僚們卻捂著嘴笑了。其實(shí)，美國“眼鏡蛇”超視距雷達(dá)站也看見了5厘米的金屬球，只是裝傻，當(dāng)做沒看見。美國國防部希望蒙騙俄羅斯，放松對(duì)美國的警惕。通過這次競賽，美國知道了俄羅斯“頓河-2N”雷達(dá)的秘密——最大探測距離和精度。

為了驗(yàn)證“眼鏡蛇”的最佳視力，美國國防部又進(jìn)行了一次極端試驗(yàn)。1995年2月3日，美國“發(fā)現(xiàn)”號(hào)航天飛機(jī)執(zhí)行“STS-63”航班，宇航員悄悄在貨艙發(fā)射了6顆“金球-3”雷達(dá)校準(zhǔn)衛(wèi)星：一個(gè)15厘米金屬球，一個(gè)10厘米金屬球，一個(gè)5厘米金屬球；2條13.3厘米金屬條，一條4.4厘米金屬條。它們進(jìn)入近地點(diǎn)250千米，遠(yuǎn)地點(diǎn)258千米，軌道傾角98.3°，軌道周期89.6分鐘的太陽同步軌道。美國空軍立即進(jìn)行太空物體編號(hào)：23467號(hào)。

同時(shí)，“眼鏡蛇”超視距雷達(dá)站傳來喜訊：“報(bào)告，金屬球全看見！”當(dāng)拋出13.3厘米金屬條、4.4厘米金屬條后：“報(bào)告，大的金屬條模模糊糊看見！小的看不見！”

這次“發(fā)現(xiàn)”號(hào)航天飛機(jī)創(chuàng)造了發(fā)射最小衛(wèi)星的世界航天紀(jì)錄?！把坨R蛇”超視距雷達(dá)站也創(chuàng)造了太空觀測最小物體的世界航天紀(jì)錄。美國國防部咧開了大嘴：哈哈哈，讓“頓河-2N”雷達(dá)臭美吧！讓俄羅斯人哭鼻子吧！

摘下滿天星

托馬斯·莫爾，羅馬天主教徒、律師、哲學(xué)家、作家、政治家；文藝復(fù)興時(shí)期人文主義者；《烏托邦》的作者；空想社會(huì)主義的創(chuàng)始人。1515年～1516年間，莫爾完成了不朽之作——《烏托邦》?！稙跬邪睢诽摌?gòu)了一個(gè)航海家航行到一個(gè)奇異的島國——烏托邦的旅行見聞?！盀跬邪睢币辉~來自希臘文，意即“烏有之鄉(xiāng)”。莫爾第一次用“烏托邦”來指代一個(gè)幸福的、理想的國家。

但因不服從國王，莫爾被關(guān)進(jìn)了倫敦塔。他寧死不屈，被判為叛國罪，從輕刑改為斬刑。他說：“我可以死，但我是國王的好仆人，上帝的第一個(gè)好仆人。”最終，偉大的空想社會(huì)主義者莫爾的頭顱，被懸掛在倫敦橋上示眾。

盡管不是一位正統(tǒng)的天主教信徒，莫爾非常罕見地獲得了推崇：有人發(fā)現(xiàn)了他的共產(chǎn)主義理想，有人發(fā)現(xiàn)了他對(duì)天主教的忠誠。托馬斯·莫爾是空想社會(huì)主義的創(chuàng)始人。他為后來的馬列主義、社會(huì)主義和共產(chǎn)主義指明了方向。1935年，教宗庇護(hù)十一世將莫爾封為圣徒。2000年，教皇約翰·保羅二世宣布：莫爾是天堂守護(hù)神。托馬斯·莫爾，受到人們的尊重。

我們要講的故事發(fā)生在美國弗吉尼亞州阿靈頓市，一座以托馬斯·莫爾命名的圣·托馬斯·莫爾教堂學(xué)校。這是一座擁有學(xué)前班、幼兒園、小學(xué)1～8年級(jí)的學(xué)校，共有400名學(xué)生。圣·托馬斯·莫爾教堂學(xué)校的座右銘是：什么都可以學(xué)會(huì)！

2012年，圣·托馬斯·莫爾教堂學(xué)校組織學(xué)生，前往史密森航空航天博物館參觀航天飛機(jī)等模型。在操場，學(xué)校集合學(xué)生們列隊(duì)，排列出航天飛機(jī)的形狀。校長愛莉諾·麥科馬克說：“如果我們這樣做，也許宇航員可以從太空上看到我們?！睂W(xué)生們都高興壞了！這令人驚嘆的視覺形象，激勵(lì)了整個(gè)學(xué)校。有學(xué)生提出：我們能不能摘下天上的星星？

“如果你們認(rèn)真學(xué)習(xí)衛(wèi)星知識(shí)，就可能摘下天上的星星?！崩蠋熣f：“如果你們建造一顆衛(wèi)星，就能親自登上太空！”“建造衛(wèi)星的零部件就在五金店、電器商店里，就看腦子靈不靈，就看動(dòng)手能力強(qiáng)不強(qiáng)。有沒有信心！”“有，一定有！”學(xué)生們開始尋求建造一顆小型衛(wèi)星——被稱為“圣·托馬斯·莫爾”號(hào)的立方體地球觀測衛(wèi)星。學(xué)生們發(fā)誓：讓世界各地的學(xué)生都看見這顆衛(wèi)星。

什么都可以學(xué)會(huì)！在美國宇航局“納米衛(wèi)星教育”計(jì)劃下，美國宇航局曾邀請(qǐng)學(xué)校的老師到戈達(dá)德太空飛行中心進(jìn)行實(shí)地考察。老師們先實(shí)地考察，然后再接受培訓(xùn)。漸漸地，衛(wèi)星計(jì)劃已經(jīng)初具雛形。為了讓學(xué)生們真正理解太空和太空探索，老師帶著學(xué)生一起通讀了一本書——《登月團(tuán)隊(duì)：40萬人怎么讓‘阿波羅-11’號(hào)登陸月球》。學(xué)生們在這一過程中學(xué)習(xí)了復(fù)雜的太空項(xiàng)目背后的相互合作和重要價(jià)值。

什么都可以學(xué)會(huì)！這顆衛(wèi)星的目的是讓孩子們能夠親自動(dòng)手，參與到太空項(xiàng)目中來。如果一切按計(jì)劃進(jìn)行，這顆小衛(wèi)星將會(huì)從國際空間站，通過噴射的方式發(fā)射出去，并進(jìn)入軌道。它將會(huì)對(duì)地球進(jìn)行長達(dá)9個(gè)月的拍攝。

什么都可以學(xué)會(huì)！未來3年內(nèi)，圣·托馬斯·莫爾教堂學(xué)校所有400多名一年級(jí)到八年級(jí)學(xué)生，都將參與設(shè)計(jì)、研制與檢測他們的小衛(wèi)星。學(xué)前班、幼兒園的學(xué)生也積極聽課，開動(dòng)腦筋，提出許多嘀笑皆非的疑問和建議。學(xué)生們動(dòng)腦、動(dòng)手，進(jìn)行探究和學(xué)習(xí)活動(dòng)，進(jìn)行實(shí)際設(shè)計(jì)和操作。3年之后，世界上第一顆小學(xué)生制造的衛(wèi)星——“圣·托馬斯·莫爾”號(hào)立方體衛(wèi)星誕生了。

“圣·托馬斯·莫爾”號(hào)是一顆1U立方體衛(wèi)星。它重量1千克，尺寸為10×10×10厘米，設(shè)計(jì)壽命9個(gè)月，衛(wèi)星成本5萬美元。它裝載了一架照相機(jī)、電力系統(tǒng)、電腦、天線、溫度計(jì)和通信系統(tǒng)。這顆衛(wèi)星將每隔30秒拍照和傳送回地面，以437.800兆赫接收和傳輸信號(hào)。

位于梵蒂岡的天主教教皇方濟(jì)各祝福小學(xué)生們的衛(wèi)星！他送來了一枚黃金十字架。學(xué)生們將這枚黃金十字架鑲嵌在衛(wèi)星上面。另外，值得一提的是，衛(wèi)星上還嵌入了一塊蝕刻了小學(xué)所有學(xué)生、老師、工作人員和項(xiàng)目支持者名字的銘牌。

“圣·托馬斯·莫爾”號(hào)立方體衛(wèi)星

在衛(wèi)星發(fā)射之前兩天，校長愛莉諾·麥科馬克接受采訪時(shí)表示：“上帝的意志——天氣控制和完成發(fā)射，‘圣·托馬斯·莫爾’號(hào)立方體衛(wèi)星將成為世界上第一顆小學(xué)生成功建造、測試和發(fā)射的衛(wèi)星，當(dāng)然我們也得到了許多來自社區(qū)的無私幫助?！碑?dāng)?shù)厣鐓^(qū)和公司積極捐款捐贈(zèng)，確保資金來源。一家公司免費(fèi)租借了衛(wèi)星升空測試用的氦氣氣球。

小學(xué)生怎么能建造衛(wèi)星呢？他們是怎樣建造的呢？首先，美國宇航局戈達(dá)德太空飛行中心派遣科學(xué)家，指導(dǎo)學(xué)生的衛(wèi)星總裝、集成、測試和發(fā)射。學(xué)生們穿上防靜電服裝，學(xué)會(huì)了如何焊錫，以及安裝構(gòu)造脆弱的電子元器件。

衛(wèi)星建成后，圣·托馬斯·莫爾學(xué)校將它送到麻省理工學(xué)院、密歇根大學(xué)和約翰·霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了各種測試，結(jié)論是：“吆呵，這玩意還真能飛起來！”在太空飛行之前，圣·托馬斯·莫爾學(xué)校還進(jìn)行了2次高空氣球飛行，測試衛(wèi)星和硬件。在衛(wèi)星通信地面站，小學(xué)生們學(xué)會(huì)了如何操作無線電，如何與衛(wèi)星建立通信。

一開始，家長們都瞇起眼睛，搖搖頭，不相信孩子們能造出衛(wèi)星。小學(xué)生們說：“我們老師講解衛(wèi)星原理、衛(wèi)星組成、衛(wèi)星構(gòu)造、衛(wèi)星功能、衛(wèi)星系統(tǒng)、衛(wèi)星零部件、衛(wèi)星飛行原理、飛行軌道、設(shè)計(jì)原理、設(shè)計(jì)程序、設(shè)計(jì)技巧、程序編輯、軟件編輯等等。”

“聽得懂嗎？”“有的聽得懂，有的聽不懂?！薄奥牪欢?，怎么辦？”“沒關(guān)系！我只負(fù)責(zé)其中的一部分，一個(gè)系統(tǒng)懂了就干一個(gè)系統(tǒng)的事情?！薄靶l(wèi)星上的零件怎么造呢？”“根據(jù)設(shè)計(jì)原理，我們到各個(gè)商店采購原材料，再加工一下，就組裝成衛(wèi)星?！薄霸煨l(wèi)星如同玩拼圖游戲，也如同疊積木?！?/p>

“我們的衛(wèi)星要給地球拍照，并傳輸圖像?！薄靶l(wèi)星拍了照片怎么送到地球上呢？”“我們學(xué)校有一個(gè)主地面站，在全國各地的學(xué)校有遠(yuǎn)程地面站。我們只要接收到衛(wèi)星的信號(hào)就行了?！薄澳芙邮盏叫盘?hào)嗎？”“我們衛(wèi)星上有一個(gè)學(xué)校的徽章，上面有一個(gè)十字架。上帝會(huì)保佑我們的！”家長們都摟著自己的孩子親吻：“我的孩子真聰明！”

一名學(xué)生與“圣·托馬斯·莫爾”號(hào)立方體衛(wèi)星合影。

2015年12月6日，“圣·托馬斯·莫爾”號(hào)立方體衛(wèi)星、科羅拉多大學(xué)博爾德分校和密歇根大學(xué)等的21顆衛(wèi)星和立方體衛(wèi)星，搭乘“天鵝座-4”貨運(yùn)飛船發(fā)射升空，前往國際空間站。家長與孩子們一起觀看衛(wèi)星發(fā)射的電視轉(zhuǎn)播。當(dāng)發(fā)射成功，孩子們都蹦跳起來：我們成功了！

5月16日，國際空間站上的立方體衛(wèi)星噴射系統(tǒng)開始一個(gè)接一個(gè)地噴射部署衛(wèi)星。這是一個(gè)緊張而激動(dòng)的時(shí)刻！美國宇航局局長博爾登來到圣·托馬斯·莫爾教會(huì)學(xué)校，與學(xué)生們一起分享衛(wèi)星噴射成功的圖像。

只見，立方體衛(wèi)星發(fā)射系統(tǒng)內(nèi)部彈簧釋放，將立方體衛(wèi)星噴射部署在距地球約400千米高度。30分鐘后，“圣·托馬斯·莫爾”號(hào)立方體衛(wèi)星的內(nèi)部計(jì)時(shí)器和計(jì)算機(jī)開機(jī)，并開始傳輸信號(hào)。圣·托馬斯·莫爾教會(huì)學(xué)校衛(wèi)星團(tuán)隊(duì)利用地面站，傾聽來自衛(wèi)星的信標(biāo)，以確定衛(wèi)星的功能和操作狀態(tài)。

“圣·托馬斯·莫爾”號(hào)立方體衛(wèi)星在太空中部署成功！世界上第一顆小學(xué)生立方體衛(wèi)星部署到了太空！世界各地超過1萬名小學(xué)生參加遠(yuǎn)程操作中心，當(dāng)衛(wèi)星飛過他們的學(xué)校，小學(xué)生們接收下傳的地球圖像和太空溫度?！笆ァね旭R斯·莫爾”號(hào)立方體衛(wèi)星載入世界航天史冊！圣·托馬斯·莫爾教堂學(xué)校也載入世界航天史冊！

這是世界上第一顆小學(xué)生立方體衛(wèi)星，也是美國宇航局部署的第一顆小學(xué)生立方體衛(wèi)星。并且，“圣·托馬斯·莫爾-2”號(hào)立方體衛(wèi)星也即將升空。家長們驚嘆道：真的！什么都可以學(xué)會(huì)！

超級(jí)分辨率：厘米

人類將望遠(yuǎn)鏡送入地球軌道是太空時(shí)代最早、最成功的目標(biāo)之一?！肮?、“開普勒”太空望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)徹底改變了天文學(xué)。即將發(fā)射的“詹姆斯·韋伯”太空望遠(yuǎn)鏡將極有可能獲得突破性的天文發(fā)現(xiàn)。太空望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)從觀測太空和宇宙，發(fā)展到觀察地球、氣象預(yù)報(bào)和軍事偵察。

太空望遠(yuǎn)鏡在很大程度上基于玻璃透鏡和望遠(yuǎn)鏡。由于玻璃透鏡的局限性，太空望遠(yuǎn)鏡卓越的工作效率為90%。玻璃非常沉重。在地球上，由于望遠(yuǎn)鏡反射鏡的重量和大小限制，它們在自身的重量下開始變形。在太空中，它甚至更糟。光學(xué)太空望遠(yuǎn)鏡衛(wèi)星的重量迅速達(dá)到了頂點(diǎn)。

于是，美國環(huán)球航天技術(shù)公司的科學(xué)家們設(shè)想：是否可以建造一架可折疊塑料透鏡的太空望遠(yuǎn)鏡。這種太空望遠(yuǎn)鏡，以輕量級(jí)聚合物薄膜取代傳統(tǒng)光學(xué)玻璃，又輕又結(jié)實(shí)，可以非常巨大，分辨率極高。玻璃透光效率為90%，薄膜透光效率為30～55%。薄膜比玻璃的效率低，但它的大小可以彌補(bǔ)這一缺點(diǎn)。

因?yàn)楸∧ねh(yuǎn)鏡可以很大，但重量很輕，并且可以折疊起來。據(jù)估計(jì)，這種薄膜望遠(yuǎn)鏡的重量大約只有玻璃望遠(yuǎn)鏡的七分之一?？茖W(xué)家們很有信心：有朝一日，這種可折疊塑料透鏡的太空望遠(yuǎn)鏡可能會(huì)取代傳統(tǒng)光學(xué)玻璃太空望遠(yuǎn)鏡。

基于這個(gè)思路，這家研究航天和國防的公司，構(gòu)想了一種名為“云紋”的薄膜光學(xué)太空望遠(yuǎn)鏡。幾個(gè)美國政府機(jī)構(gòu)，包括美國國防高級(jí)項(xiàng)目研究局、美國宇航局，對(duì)這種可用于地球靜止軌道實(shí)時(shí)偵察的新技術(shù)非常感興趣。

2011年，美國國防高級(jí)項(xiàng)目研究局贊助1500萬美元，希望美國環(huán)球航天技術(shù)公司能夠?qū)⑦@種“云紋”薄膜太空望遠(yuǎn)鏡做到直徑20米寬，或比美國宇航局的“詹姆斯·韋伯”太空望遠(yuǎn)鏡大3倍以上。按照這樣的設(shè)計(jì)，當(dāng)“云紋”薄膜偵察衛(wèi)星運(yùn)行在地球靜止軌道，將能夠覆蓋40%的地球表面。

“云紋”薄膜光學(xué)成像偵察衛(wèi)星，又稱為薄膜太空望遠(yuǎn)鏡。它采用塑料代替玻璃，衍射而不是反射或折射光線。許多個(gè)同心圓蝕刻進(jìn)塑料薄膜，提供衍射，形成望遠(yuǎn)鏡的效果?！霸萍y”是一種太空望遠(yuǎn)鏡，也是一個(gè)衍射薄膜光學(xué)系統(tǒng)，厚度從4微米到幾百微米。

“云紋”薄膜成像偵察衛(wèi)星與太空望遠(yuǎn)鏡

“云紋”薄膜偵察衛(wèi)星的原理

在太空展開后，衛(wèi)星主體和圖像傳感器在上面，太空望遠(yuǎn)鏡的薄膜鏡片在下面，三根長長的支撐結(jié)構(gòu)架設(shè)起太空望遠(yuǎn)鏡。當(dāng)薄膜鏡片展開后，太空望遠(yuǎn)鏡直徑達(dá)20米，上方的圖像傳感器聚焦圖像。它的分辨率為1米，每秒生成一幀視頻或圖像，覆蓋10×10千米。

“云紋”薄膜衛(wèi)星將運(yùn)行在距地球表面3.6千米的地球靜止軌道，提供7天×24小時(shí)的可見光圖像覆蓋，美國國家圖像可判讀等級(jí)（NIIRS）為3.5+，刷新頻率至少為1Hz，覆蓋面積超過155平方千米。它還可以運(yùn)用激光通信技術(shù)，隨時(shí)與地球通信，傳遞偵察情報(bào)。

幾種望遠(yuǎn)鏡的尺寸比較

“云紋”具有體積更大、成本更低、重量更輕；穩(wěn)定性高、動(dòng)力學(xué)性能好；移動(dòng)目標(biāo)快速探測、戰(zhàn)術(shù)地理定位精度高；圖像分辨率高、視頻圖像穩(wěn)定；近實(shí)時(shí)傳輸、傳輸保密；向作戰(zhàn)人員提供持續(xù)、實(shí)時(shí)的戰(zhàn)術(shù)視頻；如有必要可增加光譜帶寬等特點(diǎn)。

目前，“云紋”薄膜衛(wèi)星只是一個(gè)演示系統(tǒng)，成本預(yù)計(jì)每顆低于5億美元。美國國防高級(jí)項(xiàng)目研究局對(duì)“云紋”薄膜衛(wèi)星十分著迷，并寄予厚望。“能不能將薄膜太空望遠(yuǎn)鏡造得更大一些？”“能不能讓薄膜衛(wèi)星看得更清楚一點(diǎn)？”“將來的薄膜衛(wèi)星應(yīng)當(dāng)看到子彈在飛！”美國國防高級(jí)項(xiàng)目研究局要求美國環(huán)球航天技術(shù)公司將分辨率提升到幾厘米，如同眼前視覺一樣。

科技，掌控未來！

想象力，永遠(yuǎn)比科技更重要！

當(dāng)人們驚嘆于“云紋”衛(wèi)星的強(qiáng)大功能和超級(jí)分辨率的時(shí)候，美國國防部笑了：能看見坦克、飛機(jī)和導(dǎo)彈的時(shí)代已經(jīng)過去。現(xiàn)在是看清手槍、子彈、手機(jī)和筆記本電腦的時(shí)代了。如果高興的話，還可以看看情人那漂亮面孔上的美人痣。科技，正在日新月異，稍不注意就老母雞變鴨了。

薄膜，太空望遠(yuǎn)鏡！分辨率,幾厘米!“云紋”薄膜衛(wèi)星將有可能徹底顛覆傳統(tǒng)太空望遠(yuǎn)鏡和偵察衛(wèi)星的模式，非常新穎和擁有創(chuàng)造性，展示了無限美好的前景。這是一顆劃時(shí)代的衛(wèi)星，具有里程碑意義。

當(dāng)問美國環(huán)球航天技術(shù)公司的科學(xué)家們：你們怎么想出這么絕妙的方案的？科學(xué)家回答：那種靠抄襲、模仿和偷盜的方法，永遠(yuǎn)不可能強(qiáng)大。這年頭，比的不僅僅是科技，更是智慧！想象力，永遠(yuǎn)比科技更重要！