卫星通讯意外收获：历史大发现

1　卫星通讯的意外收获

1964年，美国新泽西州荷尔姆德的克劳福德山上建起了一架巨大的喇叭形天线，这架天线高达6米，装配有接收器、微波辐射计、微波放大器等不少高性能仪器，还有一个高20英尺、具有极低噪声的角状反射器。

两位年轻的工程师，31岁的彭齐亚斯（Arno Penzias）和29岁的威尔逊（Robert Wilson），从贝尔电话实验室找到了这架性能特别灵敏的喇叭形反射天线。他们正在忙碌地调试喇叭形天线的角度，以便更清晰地捕捉到太空中的各种无线电波。

◎贝尔电话实验室的巨型喇叭天线。原本是为了搜索回声卫星所反射的电波，却意外发现了宇宙背景辐射。

彭齐亚斯是美籍犹太人，出生于德国巴伐利亚州的慕尼黑，他的一家受到德国排犹折磨，于1940年移居美国。威尔逊则是美国物理学家和射电天文学家，出生于美国得克萨斯州。1963年，他们相继进入新泽西州的贝尔电话实验室工作。一直致力于收集观察大气中的无线电波。

◎彭齐亚斯（右）和威尔逊（左）

这架天线以前专门用于接收从回声卫星反射回来的信号，由于种种原因，贝尔实验室不再进行这项试验，这架天线也因此被搁置起来，但它的灵敏性能非常好，特别适合把微弱而均匀的辐射和强射电源区别开来。彭齐亚斯和威尔逊利用它来捕捉信号，希望能找到干扰通讯的信号，以改善通讯效果。

射电源

射电源（radio source）是“宇宙射电源”的简称，是宇宙空间辐射无线电波的分立天体。大多数天体都可能是射电源，已发现的射电源有3万多个。按距离可把射电源分为银河系射电源和河外射电源两类。(www.xing528.com)

这个实验持续了一年多，彭齐亚斯和威尔逊积累下了上千万的天线反馈信息记录，令他们纳闷的是，在7.35厘米波长的微波段上，总包含有3.5K的剩余噪声，无论怎样调试天线的角度，这个噪音总是存在，而且一分不多也一分不少，就是3.5K。

彭齐亚斯和威尔逊百思不得其解，方向性特别好的喇叭形天线本来就可以减少地面及周围的无线电干扰，难道是仪器本身有毛病吗？或者是栖息在天线上的鸽子引起的？他们一边继续记录反馈信息，一边开始找原因。

他们把天线拆开重新组装，仔细检查了天线金属板的接缝，又赶走了曾在天线的喉部筑巢的鸽子，清扫了天线，还除去鸽子留下的一层鸽粪，但是这些方法对此毫无帮助，天线依然接收到那种无法解释的噪声。

彭齐亚斯和威尔逊发现，这个噪声在一天之中没有变化，在一年四季也没有变化。他们不断地转换喇叭天线的角度，希望能够减少干扰，可是情况依然没有变化，3K辐射依然存在，所以他们断定，这些噪声与方向无关。

彭齐亚斯和威尔逊发现，这些噪声普遍充斥于宇宙空间之中，没有方向，温度也不变，因此它们不可能是来自任何一个射电源，也就是说，它们不可能来自人造卫星、太阳或银河系，甚至河外星系的某一个固定射电源。

它们必定来自银河系之外的、更广阔的宇宙，它在各方向上分布均匀，弥漫于整个天空背景上，即所谓的各向同性特征。由于它的等效温度为3K左右，所以彭齐亚斯和威尔逊就给它起名叫“3K微波背景辐射”。

通讯系统中的噪声

与日常生活中所说的“噪声”不同，这里的“噪声”，是指影响通信、广播正常信号传递的各种无规则信号。由于电子元件在使用过程中会产生一定的热，引起元件产生某种噪声，一般来说，温度越高，电子的热运动越激烈，它的噪声也越大。因此，噪声的大小与温度有一定的对应关系，所以就常用温度来表示各种噪声水平。