這兩顆Echo衛(wèi)星都是氣球,美國航天局的技術人員把它們叫做“衛(wèi)球(satelloon)”。兩個氣球完全充滿時直徑是30.5米,用涂有金屬涂層的聚酯膜皮構建而成。這兩顆衛(wèi)星打算用來轉發(fā)無線電信號,尤其是大陸間的電話、電視信號。Echo衛(wèi)星的工作模式是完全被動的,電波只是簡單地被其光亮的表面反射回來。由于它們在相對較低的軌道上運行,軌道高度在地球上空1519千米到1687千米之間,所以它們在地球各地都能夠被清楚地看到。(參見www.astronautix.com/craft/echo.htm <https://www.astronautix.com/craft/echo.htm>)。
實際上,這兩顆衛(wèi)星的反照率很高,看上去比一顆1等恒星還要明亮(1等恒星是宇宙星系中最亮的恒星)。他們曾經給著名作家C. Clarke造成了很大的煩惱。當時他正在和Stanley Kubrick討論有關一個電影腳本的思路。這個劇本后來便是電影《2001:太空漫游》。Clark剛剛說服導演,不要在劇情大綱中包含飛碟的情節(jié)。這時兩個人都盯著Kubrick在紐約的公寓上方的天空,驚異地看著一個典型的飛碟形象從頭頂靜靜的掠過。那就是Echo 1A 衛(wèi)星。
Echo氣球還用于對大氣密度、日壓,以及大型航天飛行器和全球大地幾何測量等的研究。Echo計劃確實使美國五角大樓精確確定了莫斯科的位置,以便在需要時實現用導彈準確打擊前蘇聯首都這一有些令人遺憾的目的。美國航天局的第三顆“衛(wèi)球”叫做PAGEOS,于1966年發(fā)射被送入極地軌道。這顆氣球則純粹是為了進行大地測量。
美國這些研究的成功表明,氣球可以安全地在太空充氣。但是讓氣球在太空中工作有一些特殊方面的問題。如果氣球的包層直接暴露在陽光照射之下,則由于朝向陽光一面的氣體受熱膨脹速度較快,氣球將會發(fā)生旋轉。氣球還會受到陽光照射一面因氣體逃逸而增強的推力作用。當充入氫氣或氦氣時,任何材料都不可能完全不透氣。氣體的膨脹還會拉緊氣球的表皮材料,結果會使其透氣性更強。
如果時間足夠長,氣球包層中的空氣會全部跑掉。不過,太空里的氣球不會以通常所理解的方式因“撒氣”而癟縮。即便它們完全是空的也會保持球的形狀。這是因為太空中和地球大氣當中的情況不同,那里沒有外部壓力,不會讓氣球縮癟。
正如在Echo計劃中所證實的,因為氣球的表面積很大、質量很低,所以在太空它們易于受到來自帶電粒子流的壓力,就是所謂的“太陽風”的壓力。事實上,氣球將很容易沿著這種粒子流漂移,離開地球軌道,成為這種粒子流中的來自地球的成分。這種特點似乎可以讓氣球成為一種比廣受推崇的太陽帆簡單得多的替代品,一種低成本的深空探測器。
--Hadrian Jeffs,來自英國Norwich。