1957 年 10 月 4 日晚一顆沙灘排球大小的衛星從哈薩克斯坦的沙漠城市——拜科努爾(這裡曾是前蘇聯的航天城)發射進入太空,衛星隨後來到近地軌道,伴隨地球開始圍繞太陽旋轉,它被取名為 Sputnik,在俄語中是「旅行伴侶」的意思。
Sputnik 大概每 90 多分鐘就可以繞完地球一圈,每小時的運行距離達到 1.8 萬英裡,與此同時裝有無線電廣播發射器的它還會發出嗶嗶嗶的信號聲。地面上的人們透過雙筒望遠鏡注視著 Sputnik 的一舉一動,當時蘇聯的最高領導人赫魯雪夫在接到發射消息之後,和兒子謝爾蓋高興地打開收音機,聆聽衛星傳來的嗶嗶聲,然後回到臥室休息,謝爾蓋回憶道,「當時我們根本沒有意識到在隨後的幾小時裡,世界會發生這麼大的震動。」
在此之前,地球一直孤單地在宇宙中旋轉,Sputnik 的出現「像地平線上一道閃爍的火花」,成為了人類打破沉寂宇宙的開端,蘇聯共產黨的要報《真理報》(Pravda)滿懷克制的喜悅心情,只在標準兩欄的版面中提及了第一顆人造衛星的消息,而西方媒體的相關報導則鋪天蓋地,發射 Sputnik 被認為是「太空界的珍珠港事件」。地球上的政治局勢很快出現了決定性的變化,儘管在 3 個月之後,這位地球旅伴從軌道脫離,在與大氣層的摩擦中結束生命。
《真理報》刊登的相關報導
在 Sputnik 進入太空之後的 60 年間,人造衛星在科學、軍事和民生等各個方面都獲得了極其廣泛的應用,對人類通訊方式帶來了顛覆性的影響,揭開並深化了冷戰,催生了網際網路,進而徹底改變了人們認識自我、觀看世界的方式。
它的應用如此廣泛,以至於已經成為一種無形的基礎設施。冷戰後出生的人們默認它在生活中的存在與作用,但這無損於它的重要性。
北京時間 2017 年 10 月 10 日,2018 俄羅斯足球世界盃歐洲區預選賽最後一輪較量,冰島擊敗科索沃首次獲得小組頭名直接出線,成為全球第 16 支晉級世界盃決賽圈的球隊——也是世界盃歷史上人口最少的參賽國,正是因為衛星電視的轉播,全球億萬觀眾都見證了這一歷史性的一刻。
還有依靠衛星向地球傳送的無線電訊號網絡的 GPS,它服務於消防隊和救護車、航空交通管制、物流運輸、農產品輸送、金融銀行,連你平時在健身 App 上追蹤運動路徑都藉助於這項技術。
面對美國和加勒比諸島的大型颶風、印度洋的水災等自然災害,衛星拍攝的圖像資料和追蹤數據還能讓全球更好地對極端天氣進行預測和做出反應。
衛星甚至還變成了私營企業可以做的一門生意。特斯拉 CEO Elon Musk 在 2002 年創辦太空探索公司 SpaceX,最新的計劃是從 2019 年開始通過「獵鷹 9 號」火箭發射高速網絡衛星,為全球提供高速網絡服務,最終的目標是到 2024 年之前把 4425 顆衛星送入太空。而如今在我們頭頂漂浮的人造衛星數量大概有 1459 顆,不再工作的衛星有超過 2000 顆,這意味著 SpaceX 的衛星計劃超過了人類目前發射的所有衛星數的總和。
今年 7 月 SpaceX 獲得新一輪的融資 3.5 億美元,成為全球 7 家估值超過 200 億美元的私有科技公司之一。
第一顆人造衛星的發射成功,直接導致了冷戰時期美俄兩國的太空競賽
幾乎所有的史料在提及 Sputnik 發射後對國際局勢的影響時,無一例外都會說到它揭開了冷戰時期美俄兩國的太空競賽。但實際上,在此之前,人造衛星並不是雙方精心準備要拿來開火的由頭。
Sputnik 緣於一項毫不相干的計劃:蘇聯迫切希望研製一枚能以氫彈打擊美國的火箭,在軍用飛彈計劃受到阻礙之時,科學家謝爾蓋·科羅廖夫向克裡姆林宮請求發射一枚衛星,因為美國打算在 1957 年 9 月發射衛星的計劃在 1955 年就已經被披露。
儘管蘇聯政府在 1956 年 1 月對此予以批准,但他們打心底裡認為衛星並沒有什麼價值,仍然記掛的是氫彈計劃。
謝爾蓋·科羅廖夫在不到 3 個月的時間裡基於之前較為成熟的科研結果,火速設計出了一枚超簡單的人造衛星,連科學儀器都沒來得及往上裝,就把 Sputnik 送入了太空,因為他很清楚一旦晚一步,開創太空時代的就是美國人了。
蘇聯技術人員對 Sputnik 進行調試
而另一邊, Explorer I 也根本不是美國計劃中的第一顆衛星,因為它的科研價值有限。1955 年美國的科研人造衛星項目面向三軍進行招標(因為當時只有軍隊有能力發射火箭),最終海軍 Vanguard 計劃中標,原計劃是在 1957 年 9 月發射。
但 Sputnik 的成功發射,震驚美國的同時,也給他們帶來了巨大的壓力,更準確地說,是恐懼。美國人甚至認為蘇聯已經可以把核武器投射到美國的任何地方(其實還不可以)。
艾森豪總統隨後向海軍施壓儘快發射一顆衛星上空。已經延期發射的 Vanguard TV3 在 12 月的發射失敗的畫面通過電視直播出來,更是衝撞了美國公眾的情緒。《紐約時報》說是「打擊美國的聲望」,參議員林登·詹森更是稱之為「羞辱」。
Vanguard TV3 發射失敗
1958 年 1 月,美國終於成功發射了自己的第一顆人造衛星 Explorer I。
3 月,Vanguard 1 上天,它也是全球第一個科學衛星,至今依然在繞軌飛行。
但那個時候,驅動大國太空探索項目的動力不是探索,而是意識形態競爭和國家榮譽。Sputnik 的政治意義很清楚的一點是:在它之前,沒人想著太空競賽。
美國國會在 1958 年 1 月通過了太空行動計劃,同年 10 月 1 日 NASA 誕生。
Sputnik 的升空對美國國內政局也產生了影響,甘迺迪在競選時承諾要在太空探索和飛彈防禦上扳回一局,這被認為是他最終以微弱優勢擊敗時任美國副總統的理察·尼克森,成為總統的原因之一。但就在甘迺迪當選後沒多久,1961 年 4 月 12 日,蘇聯人加加林乘坐東方 1 號宇宙飛船花了 1 小時 48 分,繞著地球飛了一圈,完成了人類歷史上第一次宇宙飛行。
這激發了美國想要在登月計劃中領先的決心,1961 年 5 月 25 日,甘迺迪在參、眾兩院特別會議中宣布支持阿波羅計劃,太空人弗蘭克·博爾曼形容阿波羅計劃「只是冷戰的一場戰役」。或許可以說如果沒有最初蘇聯的那顆人造衛星,美國的阿波羅計劃不會這麼快實現,大國進行太空探索的動力也不會這麼足。
跨度長達十年的阿波羅計劃有 3 次飛行令人印象深刻。1968 年 12 月,阿波羅 8 號的太空人們圍繞月球軌道飛行了 20 小時,近距離地觀賞了「透著空虛、廣闊又寂寞」的月球。1969 年 7 月 20 日,阿波羅 11 號的太空人尼爾·阿姆斯特朗在月球上邁出了人類的一大步。而阿波羅 13 號雖然執行飛行任務失敗,但 3 位太空人奇蹟生還的故事讓人類深刻體會到宇宙的「危險和美麗」。
《紐約時報》對阿波羅 13 號點評道,驚心動魄的飛行之旅反向激發了公眾對太空探索極大的興趣。
環球影片公司於 1995 年推出了電影《阿波羅 13 號》,由湯姆·漢克斯等人主演
這一系列的太空對抗引發了美國對科技教育的傾斜,美國《國防教育法》通過後,國家撥了幾十億美元,讓主修數學、工程和科學的學生享受低利率的貸款,到 1968 年,國家科學基金會的預算從 10 年前的 3400 萬美元增長到 5 億美元。
大洋彼岸的大英帝國同樣對此感到緊張,保守黨政府在這一時期開辦了 8 所新大學,包括東安格利亞大學和薩塞克斯大學,希望縮短和蘇聯之間的科技差距。
太空競賽的入場者也在增多,「東方紅一號」在 1970 年 4 月 24 日升空,中國成為繼蘇聯、美國、法國、日本之後世界上第五個能獨立自主研製並發射人造地球衛星的國家。
目前在軌道上運行的衛星中有 40% 以上都屬於美國政府和私人公司,中國以超過 10% 的衛星數量躋身第二,俄羅斯滑落到第三名。
通訊衛星促進了全球化,並改變了人們觀看自我、觀看世界的方式
從 1960 年代開始,通信衛星逐漸取代了微波中繼站,裝有電視的家庭拆掉房頂上的線狀天線,換上了大鍋口一樣的拋物面天線。
NASA 在成立 2 年後終於發射了第一顆專門用於全球通信的人造衛星「回聲 1 號」,這是一個直徑 30 米的大氣球,表面鍍鋁,只能反射地面電磁信號,但沒有放大和指向作用,因受到隕石撞擊,不久就爆毀了。
而美國第一顆真正有實用價值的民用通信衛星,是 NASA 在 1962 年 7 月 10 日為美國電話電報公司發射的「電星號」,造價 100 萬美元,可以在美國緬因州東部的安多佛地面站和設在英國的貢希利鎮和法國菲尼斯泰爾省普勒默——博多的歐洲站之間,傳送多路電話通信和電視圖像。
「電星號」
「電星號」升空後 2 天,法國和英國首次通過通訊衛星將電視節目播送給美國人,第一場節目時長 7 分多鐘,其中包含法國歌手 Yves Montand 的一段歌聲。不過值得注意的是,其實通信衛星的理論在 1945 年——早在 Sputnik 進入太空之前就已經由英國工程師阿瑟·C·克拉克公諸於世。
衛星電視直播讓激烈的大型體育比賽現場變得更加直觀可感,勝負終決頃刻間就能讓電視機前的全球觀眾知曉。1964 年 10 月 10 日至 24 日,第 18 屆奧運會在日本東京舉行,這是亞洲國家第一次舉辦奧林匹克運動會,在那一年,美國發射的」辛科姆」通訊衛星使得奧運會首次實現了全球轉播。
1964 年東京奧運會開幕式
這還開創了一個從前並不存在的奧運會轉播權交易市場。為了解決資金問題辦好比賽,國際奧委會允許奧組委對轉播奧運會的傳媒機構進行收費。1972 年慕尼黑奧運會,國際奧委明確了電視轉播權的商業價值, 主導了銷售電視轉播權費用的分成,並且收回了轉播權由主辦城市進行銷售的權利,為以後奧運會「競買」銷售奠定了基礎。
國際足聯同樣受益於此。在 2014 年,國際足聯就已經獲得了 24.28 億美元的世界盃電視轉播收入,今年甚至還「獅子大開口」,朝 2018 世界盃主辦方俄羅斯索取 1.2 億美元的轉播費——這幾乎是從上一屆東道主巴西拿到的轉播費(3200 萬美元)的 4 倍。
衛星電視改變了人們觀看世界的方式,通過共享信息的方式極大地拓展了人們的視野,人們日益意識到所謂「地球村」的存在。在相對浪漫的 1960、1970 年代,「世界公民」一度是引領年輕人探索未來的重要思維方式——人們思考問題不再站在區域的角度,而是把整個世界納入自己的思考範疇。它催生了擁抱多元文化的嬉皮運動,以及「蓋婭」的生態學說(雖然這個學說的發展如今看來有可商榷的空間)。當然,還有網際網路。
現代網際網路的雛形,源自美俄冷戰時期的太空競賽。在前不久我們發布的「害怕核戰爭的人們,如何在冷戰期間推動了網際網路的誕生」這篇文章中,有過詳細的解讀。簡單來說,如果不是軍隊有發動戰爭的需求,網際網路很可能就不會誕生。或者不會誕生在美國國防部高級研究計劃局(Advanced Research Projects Agency,簡稱 ARPA)手中,這是一個在 1958 年建立的,旨在幫助美國在太空競賽中趕超蘇聯的組織。
如今,全球網際網路的用戶數已經突破 30 億。
遠程教育、遠程醫療、自然災害預測……通過衛星所實現的這些社會功能,對於貧窮地區更是意義深遠
衛星也讓不少偏遠的發展中國家獲取知識和信息的途徑變得簡單,2004 年印度在孟加拉灣的一個航空基地發射了世界上首顆教育衛星名叫 EDUSAT,這顆衛星的 12 個異頻雷達收發器地毯式覆蓋印度全國,定向天線技術還能使衛星給特定區域發送當地方言的教育節目——因為印度族群繁多,至少有 30 種不同的語言和上千種方言。
EDUSAT 讓印度全國 1.1 萬多個鄉村學校的學生都能遠程上課,講課的老師出現在電視屏幕裡,虛擬課堂大大減輕了印度政府修學校請老師的財政負擔。
這一招對於科技教育落後的非洲國家同樣適用,多病多災的非洲地區還開發了另一項衛星服務——遠程醫療。在非洲,鄉村醫療的重擔大多數落在缺乏正規醫療訓練的基層衛生員肩上,每位衛生員平均對應上萬名患者,而醫院往往路途遙遠,患者看一次病就意味著要長途跋涉好幾天,國際醫生利用遠程診治,能讓病人得到及時治療。
1999 年,在美國的協助下南非發射了第一顆衛星,11 年之後南非成立了自己的太空總署,作為南部非洲最大的空間機構,南非太空總署經常向南非區域提供災害監測預告,對航空業至關重要。同時南非還利用衛星監控人類定居點的增長和住房改造,觀測城市化進程,這能為城市規劃提供有用的信息。
另外在動蕩的非洲地區,衛星還有一個特殊用途,就是監測極端組織的活動,奈及利亞曾經利用 SatX 和 Sat2 衛星找回了被 Boko Haram 綁架的 273 名少女。
從政治上的太空競賽,到商業上的宇宙經濟
月球之後,火星就是人類的下一個目標。殖民火星正是美國商業航天企業 SpaceX 雄心勃勃想要實現的計劃,而利用衛星為全球用戶提供高速上網服務也是創始人 Elon Musk 的另一個重要目標,這項斥資估計在 50 億美元到 100 億美元左右的計劃將利用 SpaceX 成功回收的「二手火箭」進行發射,儘可能降低總成本。
這個「二手火箭」正是 SpaceX 旗下大名鼎鼎的「獵鷹」系列,就在上個月 28 號,SpaceX 還在慶祝獵鷹 1 號發射的九周年紀念日,但實際上這天對於 Elon Musk 而言算是個相當傷感的日子,因為在此之前,他搞砸了三次火箭發射,一時間,SpaceX 的錢幾乎用光了,瀕臨破產邊緣,他在第四次發射上賭上了所有錢,幸運的是,發射成功了。
現在的 SpaceX 看起來像是 NASA 的承包商,為了確保美國到 2017 年能夠恢復進行載人航天發射的能力,NASA 和 SpaceX 籤署了一項關於大型載人太空飛行器的開發合約,儘管波音同樣也是 NASA 這個項目的客戶,但 SpaceX 作為一家初創公司無疑要備受矚目得多,它比 1916 年成立的波音要晚 86 年誕生,波音的僱員超過 15 萬人,SpaceX 卻只有 4000 人。
NASA 非常青睞 SpaceX 這個小體量的公司,去年底 SpaceX 拿下 NASA 的第 10 份訂單,任務是在 2021 年發射一枚衛星,對地球表面的水資源分布進行勘探考察,這也是人類歷史上首次進行該類型的調查。
作為推動民營衛星的重要力量, SpaceX 已經能讓衛星發射的成本控制在 6000 萬美元之內(中國的長徵 3 號乙型火箭的發射價格高於這個價),建設低軌衛星通信網絡已經不僅是 SpaceX 一家的願景,OneWeb、Telesat 等公司都是對手。
OneWeb 的創始人 Greg Wyler 打算用 648 顆近地衛星來組成一個可覆蓋全球的高速通訊網絡,最新的消息是這個計劃還要再增加近 2000 顆衛星。創立於 2012 年的 OneWeb 已經拿到了來自軟銀、維珍、空客等大公司超過 17 億美元的融資。
太空已經從國家實力的象徵變成了商業冒險的新領地。
太空商業旅行是重要的方向之一,眾多公司都競相在 2018 年打開太空旅行的市場——這一年剛好是阿波羅 8 號首次繞月飛行 50 周年。
SpaceX 準備先在 2018 年第二季度將人類送上太空,進行繞月旅行;億萬富翁布蘭森創立的維珍銀河公司也計劃在 2018 年實現商業太空旅行,一趟花費 25 萬美元;最近另一家私人太空公司藍色起源(Blue Origin)宣布把自家首枚運載太空旅客的火箭發射日期從 2018 年推遲到 2019 年 4 月,藍色起源由亞馬遜的創始人傑夫·貝索斯在 2000 年創立。
在這 60 年間,人類的通訊方式發生了太多變化,最終普通人進入太空可能也不再是一件難事——而這一切都開始於 Sputnik 在 1957 年進入太空後發出的那一連串嗶嗶嗶的信號聲。
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