杨子辉，薛 彬

（天津大学 海洋科学与技术学院，天津 300072）

0 引言

随着第二次世界大战的结束，美国与苏联两国就开始了包括太空争霸在内的各种竞赛。1957 年10 月4 日，苏联使用洲际弹道导弹R-7 发射了世界上第一颗进入地球轨道的人造卫星斯普特尼克一号（Sputnik-1）。苏联人造卫星的成功发射，给美国带来了巨大的震撼，因为美国认为，领空是国土的自然延伸，必须要保护好美国领空的安全；美国甚至认为，苏联有能力用洲际弹道导弹R-7 将核弹头送入美国领空，而美国却无力侦测到苏联军事活动的相关信息[1]。为了追赶上苏联的人造卫星技术，美国陆军和海军同时开展了人造卫星项目的研究，1957 年11 月6 日，美国海军研究实验室（United States naval research laboratory, NRL）发射了尖兵试验飞行器三号（vanguard test vehicle 3, TV3），但TV3 的发射以失败告终；1958 年1 月31 日，美国陆军成功发射了探索者一号（Explorer 1）卫星[2]。

1958 年，美国约翰斯·霍普金斯大学（Johns Hopkins University）应用物理实验室（applied physics laboratory, APL）的两位杰出科学家威廉·H.吉耶（William H. Guier）和乔治·C.韦芬巴赫（George C. Weiffenbach）为了研究苏联人造卫星Sputnik 的详细情况，他们在地面已知点上，用自行研制的测量设备捕获并跟踪到了Sputnik 发射的无线电信号，测得了Sputnik 无线电信号的多普勒（Doppler）频移，随后他们编写了一个计算机程序，利用该程序解算出了Sputnik 的轨道参数，依据他们的实验成果，APL 的另外一位科学家弗兰克·T.麦克卢尔（Frank T. McClure）博士，设想出了一个“反向观测方案”，即如果已知卫星的轨道参数，地面上的观察者通过测量该颗卫星的Doppler频移，则可以计算出观测者的点位坐标[3-4]，由此诞生了子午仪导航原理。……