世界上第一顆通信衛星的故事，任何人都可以免費使用

世界上第一顆通信衛星一點也不複雜--一個塗有鋁的銀色塑料大氣球，在地球上空大約1600公裡處翱翔。它沒有攜帶任何有源通信組件，也沒有繼電器，只有兩個用於遙測的調頻發射器，由太陽能充電的鎳鎘電池供電。這顆衛星通過被動地反射任何射向它那大而光亮的表面的無線電信號來實現它的目的。八年來，它一直在轉播無線電和電視信號，並使洲際電話成為可能。最棒的是，任何擁有合適設備的人都可以免費使用衛星。

&34;是根據NACA（國家航空諮詢委員會）工程師威廉-奧沙利文的想法發展起來的，他在1956年提議使用一個充氣氣球來測量高層大氣中的空氣阻力。實驗的目的是提供對設計新飛機、飛彈、衛星和其他太空飛行器至關重要的空氣動力學信息。

雖然NACA同意了這一提議，但它告訴奧沙利文，要把衛星裝在一個儘可能小的有效載荷中，因為其他實驗設施幾乎完全佔據了發射火箭的空間。奧沙利文的充氣氣球只剩下一個甜甜圈大小的小空間。奧沙利文不甘示弱，設計了一個充氣後直徑只有50釐米，重量不超過300克的氣球衛星。

後來，奧沙利文被告知，要把衛星的直徑做成80釐米，否則太小了，精密的光學跟蹤相機就看不到衛星了。然而，奧沙利文被告知說，他不能讓衛星在火箭中佔據更多的空間，也不能讓衛星的重量多出一小部分。儘管這個要求很怪異，但奧沙利文還是能把衛星的尺寸增加了30釐米，而重量卻沒有增加一丁點。奧沙利文本想看到自己的工作成果，但不幸的是，搭載衛星的火箭出現故障，墜入大西洋。

其實在1959年4月衛星墜入大海之前，奧沙利文就已經開始考慮建造一顆更大的反射衛星的好處。兩年前，奧沙利文提出了一顆直徑為3.6米的衛星，可以用肉眼觀察和拍攝。1957年，蘇聯發射了世界上第一顆人造衛星&34;，震驚了世界，政府官員決定，3.6米的充氣球體可以作為冷戰中正確的宣傳工具。在那個關鍵時刻，奧沙利文在國會上發表了一篇慷慨激昂的演講，他談到了一個10層樓高的充氣反射球，它將使不能用於遠距離傳輸的無線電頻率毫不費力地圍繞地球的曲率進行反射，&34;

威廉-奧沙利文（右，站立）和一名工程師檢查裝有緊密摺疊和包裝的直徑為3.6米的信標衛星的太空艙（左）。

不久之後，這個小型實驗項目就膨脹成了一個正式的衛星項目，稱為 &34;。氣球衛星的尺寸也增加到30米。

建造衛星的合同給了通用米爾斯公司的航空研究部門，也就是生產早餐麥片的公司。但通用米爾斯公司的氣球被發現有問題，於是，製造出第一個暈機袋的塑料發明家吉爾莫-施耶爾被找來解決問題。施耶爾幫助解決了許多氣球的缺陷，包括保持接縫的密封性，但工程師們仍然想不出如何摺疊這個東西。氣球不僅要能裝進一個球形罐子裡，還必須正確地展開以進行充氣。

一名技術人員檢查Echo 1的容器。右邊是貨櫃部分分離，顯示出裡面緊密包裝的衛星。照片：史密森博物館。史密森博物館

當時，技術人員要把氣球擠進一個小房間裡都很困難，更不用說它的預定罐子了。但蘭利工程師埃德-基爾戈爾在看完妻子摺疊一個小塑料雨帽後的一個&34;，幫助解決了這個問題。

1959年10月28日，&34;的第一次發射是一場災難。發射和部署都很成功，但在充氣過程中，氣球發生了爆炸，可能是由於氣球中殘留的空氣所致。當氣球在地面測試時，需要18噸空氣才能完全充氣。但在軌道上，只需幾斤的氣體就足以讓它保持充氣狀態。即使是氣球內多餘的一小部分空氣，也能在上層大氣極低的壓力下膨脹成巨大的體積。氣球爆炸後，創造了一個壯觀的10分鐘的燈光秀，成千上萬的鋁製氣球碎片反射著落日的光芒。

終於在1960年8月12日，一枚雷神-德爾塔火箭從卡納維拉爾角轟然升空，將回聲1號帶入太空。一進入軌道，氣球就用蒸發粉充氣。幾分鐘後，&34;轉發了艾森豪總統的第一條無線電信息。

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為了與&34;衛星氣球進行通信，貝爾實驗室在霍爾姆德爾建造了一個15米長的喇叭形天線。後來，在1964年，阿諾-彭齊亞斯博士和羅伯特-威爾遜博士利用這同一天線，探測到了微波背景輻射，這是大爆炸理論的第一個具體證據。1978年，他們的發現獲得了諾貝爾獎。

美國新澤西州霍爾姆德爾鎮的霍爾姆德爾號角天線。照片：Jeff Keyzer。

1964年，Echo 2推出。最新型號的直徑為42米，但與回聲一號不同的是，回聲二號的機身相當堅硬，使其無需持續的內部壓力就能保持形狀。因為它的體積明顯更大，所以Echo 2在整個地球上都能用肉眼看到。回聲1號在1968年進入大氣層並燃燒銷毀。第二年，回聲2號也隨之而去。

美國宇航局在1964年發射了另一顆衛星，叫做PAGEOS。這顆30米長的衛星是用來進行三角測量的，它繪製的地球表面特徵圖的精度達到了3到5米，比當時的地面三角測量要好20倍。

在北卡羅來納州威克斯維爾的飛艇機庫中對PAGEOS衛星進行測試充氣。照片。美國航天局

在許多方面，Echo項目改變了人們對衛星通信系統潛力的普遍看法。最初，私營電信公司對衛星不感興趣，因為它們已經在地面網絡上投入了大量資金，而且工程師認為地球的電離層會削弱信號的強度。Echo計劃的成功鼓勵了私營部門在這一領域的舉措。當然，氣球衛星已不再受寵，為主動傳輸信號的衛星讓路。