在上世紀60年代，美國航空航天局（NASA）曾經開展過一項被稱為“西福特計劃”的太空任務，試圖將數億顆“人造物”傳送到地球周圍的太空中。

“西福特針”實際上就是一個小型的銅質偶極天線，長度1.7釐米，橫截面直徑20微米左右。1961年，美國進行了第一次發射實驗，結果不成功。1963年，繼續實施第二次發射，最終把4.3億根“西福特針”發射到地球3500-3800公里高的軌道上，形成的環狀針雲寬度8公里，長度38公里。

西福特計劃預計準備4.8億根銅針，每根針長1.8釐米，直徑18微米，比人的頭髮絲還短還細。這個長度相當於8 GHz電磁波波長的一半，有效地將每根銅絲變成了偶極天線。這些針雖然單個很小，但當它們均勻分佈時，預計會在距地球3500公里的軌道上形成一條環帶，構成西福特反射器，作為人類歷史上最大的無線電天線。

根據特定的條件下，反射過程可能會重複很多次次，訊號反彈到地面，然後又反彈回來電離層再反彈地面。因此，利用這種天波，某些無線電訊號甚至可以傳播到數千公里外的大洋彼岸。

當然，考慮到這種交流方式的不可預測性，這完全是在靠天吃飯，冷戰時期的美國希望有另一種更加可靠的通訊方式。

根據設定，這些銅針會在太陽輻射的壓力下偏離自己的軌道，然後掉入地球的大氣層，並在高溫中燒燬，整個過程大約需要3年的時間。但是事實上卻並不是這樣，根據實際觀測，隨後的日子裡，這些銅針只有一部分返回了大氣層，直到今天，仍然還有相當數量的銅針殘留在太空中，成了不折不扣的太空垃圾。

在1960年美國的這種行為，是冷戰時期的軍備競賽活動行為，具有損害別國航天活動，提升自身通訊能力的企圖，是自私行為。

為什麼美國在1960年要向太空發射近5億根銅針？

“西福特計劃”是當時執行的一項旨在解決全球性通訊的問題，聽上去是一個超級先進而又宏偉的工程，但在現代人的視角來看，第一個想法就是美華人怎麼會幹出如此喪心病狂的事？要了解詳情，還得展開了解下！

關於西福特計劃

計劃背景：當時的遠端通訊主要透過海底電纜以及電離層反射等兩種形式解決，前者是實體線路，戰時非常容易被切斷，因此戰爭意識極高的美國對此表示這是一種既不安全的通訊系統。

電離層反射通訊可以作為超視距通訊重要補充，但電離層隨大氣以及太陽活動影響很大，並且會增加額外干擾，即使是高頻的短波多次反射通訊也存在容量低，發射與接收裝置極其龐大等缺點，因此美軍需要尋找一種優秀替代通訊方式。

方案目的：旨在透過金屬雲帶反射無線電訊號的形式解決全球通訊

解決辦法：在近地軌道上密集佈置一個金屬針形成偶極子反射雲帶。

當時儘管已經發射了衛星，但當時還遠未發展到可以透過衛星來中繼通訊的方式，因此在1961年和1963年分別將4.3億根全長1.78釐米，直徑25.4微米/17.8微米的針狀物送入了近地軌道，分佈於高度在3500公里到3800公里之間，軌道傾角在96度到87度之間的軌道範圍，散佈成雲狀，和透過設定在西福特鎮的衛星天線展開遠端通訊實驗。

第一次通訊實驗於1961年10月21日展開，但未取得成功，1963年5月9日再次散佈針狀物後通訊取得了成功。後來因通訊衛星的發展以及遭到英國和蘇聯的強烈抗議，西福特計劃最終被遞交聯合國，最終在1967年時在《外層空間條約》中關於製造太空垃圾的條款產生了重大影響。

關於舒曼共振和特斯拉的無線輸電計劃

關於電離層的故事還有一個，這個就是大名鼎鼎的特斯拉瘋狂的無線輸電計劃，1889年美國物理學家、電氣工程師特斯拉發現了地球電離層和大地之間的諧振頻率接近8HZ（7.83HZ），1952年德國科學家舒曼在研究電離層時候也發現了這個頻率，因此後來被稱為舒曼共振！特斯拉是不是很冤枉？明明是他最先發現！

特斯拉在很早就展開了無線傳能的照明實驗，他用自己設計的無線傳輸電能的傳送端和接收端，實現了遠距離隔空點亮電燈的目的，因此很多人都以為特斯拉後來在紐約長島興建的沃登克里弗塔是一套無線電傳輸電能的裝置。

特斯拉向電燈提供無線電力的電路（引自特斯拉原手稿）

事實上是特斯拉發現了電離層和大地之間的空腔諧振器頻率為8HZ左右，他有一個瘋狂的想法，就是將這個8HZ左右的諧振頻率激發出來，比如機械波的共振大家都知道，只要輸入頻率或者諧振頻率大致一致，輸入能量超過一定閥值的情況下，那麼將會引發共振，這個能量小到可以讓車身顫抖，大到可以讓橋樑倒塌！

沃登克里弗塔

而特斯拉要做的是引發電離層和大地之間的空腔諧振，只要不斷激發它達到共振的狀態，輸入能量卻不要太大，而輸出能量則數億倍的放大，用這個電磁振盪幹嘛呢？達到全球無線免費（或者極低成本）用電的目的。

因此特斯拉對很多人將他的設計與規劃錯誤解讀為電波傳輸能量非常惱火！

但非常可惜的是特斯拉的全球無線輸電的計劃遭到了毀滅性的打擊，因為特斯拉的無線通訊計劃被義大利馬可尼趕超，摩根停止了對特斯拉的實驗贊助，1903年特斯拉陷入財務危機，之後沃登克里弗塔基本處於廢棄狀態！

本來可能早就實現的無線低成本用電方式過早的夭折了！

關於獵戶座飛船計劃

當然還有一個喪心病狂的計劃，是泰勒和戴森計劃的一項高推力和高比衝的一連串核彈爆炸推進的超級飛船計劃，這個分為兩個階段：

核脈衝推進計劃核裂變加熱工質推進計劃

前者大家聽聽就知道是怎麼回事，簡單的說就是在飛船後面不斷的丟核彈，然後核彈爆炸的衝擊波推進飛船，似乎聽起來這是一個很不靠譜的計劃，但這是到現在為止比衝最高，可實現速度最快的飛船之一，甚至在歷史頻道的紀錄片《撤離地球》中用的仍然是這種核彈推進方舟飛船的方式。

另一種其實也簡單，即將工質比如氣體用核裂變的高溫加熱到數千度，然後從後方噴出的一種火箭，和化學火箭其實是一回事，只不過化學火箭是透過燃燒給自身加熱，而核裂變堆加熱則是透過第三方給予熱量，但性質完全是一回事！

大家都知道尼米茲航母十幾年才換一次核燃料棒，理論上核裂變加熱推進也可以持續不斷的加速數十年，可以想象這會達到一個多快的速度，當然工質必須要攜帶，假設是水，目測帶起來也是一個龐大的數字。

但最麻煩的並不是這個問題，而是放射性汙染，這些飛船即使研製出來，它們的發動機也絕對禁止在地球上開啟，因為這噴出來的不是尾氣，而是結結實實的放射性汙染！

答： 美國在太空競賽方面經常有喪心病狂的計劃。其中就包括了60年代提出的“西福特針計劃”。

一、計劃的背景

1957年蘇聯第一顆人造衛星發射成功，這給美國帶來了很大的壓力。我大美國怎麼能在太空競賽輸呢？在冷戰時期，遠距離的國際通訊主要由海底電纜和自然存在的電離層反射無線電進行。美軍擔心對萬一被當時的蘇聯切斷其海底，通訊就很有問題。於是呢就把重心放在空天環境。於是60年代，美國開展了一項被稱為“西福特計劃”的太空部署。該計劃由麻省理工學院受美國軍方委託在其林肯實驗室進行。

二、計劃的實施

西福特計劃(Project West Ford)，別名西福特針(Westford Needles)或針計劃(Project Needles)，是一個透過在以近地軌道上散佈金屬針形成雲狀環來反射無線電訊號，從而解決當時美軍在通訊方面存在的重大弱點的計劃。計劃試圖將4億3000萬根偶極天線發射到軌道上形成雲狀環，改善遠端通訊條件。

1961年，美國開始了第一次的部署。試圖將4億3000萬根的銅製偶級天線散佈到地球的太空軌道上，但並沒有成功，隨後1963年第二次嘗試，終於在軌道上散佈形成人工的環狀針雲。天線的長度大多兩釐米左右，加上非常細，酷似一枚針，所以該計劃也被稱為“針計劃”。

三、針計劃的後果影響

本計劃散佈的針狀物分佈於高度在3500公里到3800公里之間，軌道傾角在96度到87度之間的軌道範圍，最終成為了太空垃圾 。根據當時美國聯合國大使阿德萊·史蒂文森的說法，在太陽輻射壓力的作用下，這些針將會在短短3年內離開軌道。但事實上直到現在仍有相當數目的針殘留在軌道上，偶然才會返回大氣層。

這項計劃造成了全世界範圍內的反對，特比是英國的無線電天文學者、光學天文學者與皇家天文學會一道對此次事件進行了抗議。蘇聯的《真理報》也以“美國玷汙了宇宙”為論點進行了抗議。

“西福特針”發射以後，確實在一定時間內發揮了它們的作用，不過後來，隨著通訊技術的飛速發展，以及人造通訊衛星的陸續發射升空，太空通訊網路日益成熟，“西福特針”的通訊技術就嚴重滯後，美國於是放棄了該計劃。

這些被放棄的太空垃圾怎麼辦？

2013年，一些沒有正確部署的偶極子仍然以團塊的形式存在，為太空垃圾貢獻了一部分力量，這些碎片被NASA軌道碎片專案辦公室一直跟蹤。隨著時間的推移，數量逐漸在減少，因為它們偶爾會墜入大氣層。截至2019年5月，已知仍有40團針在地區軌道上游蕩。

四、空間憲法的透過

《外層空間條約》（Outer Space Treaty）又名《外空條約》，全稱為《關於各國探索和利用包括月球和其他天體的外層空間活動所應遵守原則的條約》，1966年12月19日聯合國大會透過，1967年1月27日開放供簽署，1967年10月10日生效，無限期有效。該條約是國際空間法的基礎，號稱“空間憲法”，規定了從事航天活動所應遵守的10項基本原則。

這也是為了限制美國和當時的蘇聯不要在外層空間亂搞而做的規範。

從《條約》提出以來，世界各航天大國也都基本遵守了這個條約，不在地球軌道上部署核武器或者其他大規模的殺傷性武器。美蘇也沒有把核彈頭部署到衛星，但他們都幹了一件事——用“擦邊球”的方式悄悄研發可在軌道上逗留的航天器，比如X-37B、太空梭等均具備潛在的軍事用途。

由於《條約》沒有到期時間，而是無限期有效，10項基本原則是個寬泛的框架，具體落實依然要看各國是如何解讀和選擇的。航天活動發展至今，《條約》10項原則已經跟不上航天技術的發展了。從當前私營火箭發射、地外天體探索的角度看，制定進一步規範外層空間活動的國際公約迫在眉睫。這將是接下來要做的事情了。