在浩瀚無垠的宇宙深處，航天器發出的微弱無線電波如同黑暗中的低語。當美國國家航空航天局（NASA）旗下的“深空網絡”巨型天線陣列在加利福尼亞、西班牙和澳大利亞緩緩轉動時，美國和加拿大幾戶民居的屋頂上，一些小型拋物面天線也在默默凝視着星空，一同追蹤飛船的軌跡。
在這個由鉅額預算和頂尖科學家主導的深空探索時代，一羣憑藉精巧設備和海量數學運算的民間業餘無線電愛好者，正以令人驚歎的專業水準，與全球頂尖科研機構並肩作戰。他們有人曾找回失聯多年的“殭屍衛星”，如今受官方正式委託，加入了“阿耳忒彌斯 2 號”（Artemis II）的全球追蹤網絡。
打破傳統邊界，NASA 想構建分佈式的全球深空追蹤網
當地時間 4 月 1 日，NASA 的“阿耳忒彌斯 2 號”任務搭載着四名宇航員從佛羅里達州升空，正式開啓了爲期 10 天、總里程長達 110 萬公里的地月往返之旅。在這次歷史性的任務中，NASA 除了使用其官方空間通信與導航計劃（SCaN）協調的近地網絡和深空網絡（DSN）作爲主要追蹤手段外，還進行了一項史無前例的測試：啓用非官方系統進行深空任務輔助。
圖 | NASA 位於澳大利亞堪培拉的深空通信中心。（來源：NASA/JPL-Caltech）
2025 年 8 月，NASA 向全球發出了提案徵集，邀請全球志願者使用無線電設備，被動接收“獵戶座”（Orion）飛船在任務期間發射的 S 波段信號。最終，來自全球 14 個國家的 34 個組織和個人入選，覆蓋 47 個地面資產，其中既有德國航空航天中心（DLR）、加拿大航天局（CSA）這類政府航空機構，以及亞利桑那大學等學術界代表，一些商業和非營利組織，例如英國 Goonhilly 地球站、日本最大的衛星通信運營商 Sky Perfect JSAT 等也參與其中。
隨着未來月球基地和火星任務的增加，昂貴且資源緊張的大型主流監測系統將面臨巨大壓力。NASA 希望通過此類測試，探索如何利用更小、更經濟的地面站來分擔深空網絡的追蹤負荷。爲了確保這些來自民間和第三方的數據能夠無縫匯入官方數據庫，本次任務還要求所有參與者提交的數據必須嚴格符合國際空間數據系統諮詢委員會（CCSDS）的標準。
對此，NASA SCaN 計劃副署長凱文·科金斯（Kevin Coggins）評價道：“這不僅是爲了跟蹤一次任務，更是爲了構建一個具有韌性的公私合作生態系統，以此支持創新與宇宙探索的黃金時代。”
何爲“業餘無線電愛好者”？跨越天地的硬核極客
在這份匯聚了全球多家科研機構的招募名單中，有四位以“個體代表”身份參與的業餘無線電愛好者（Ham Radio Operators）顯得尤爲特殊。介紹他們的工作之前，我們有必要重新認識一下這個常因“業餘”二字而被輕視的羣體。
根據國際電信聯盟（ITU）的定義，“衛星業餘業務”和“業餘無線電通信業務”是受法律保護的正式無線電通信業務。這裏的“業餘”並非指技術水平低，而是指他們純粹出於個人對無線電技術的強烈興趣，且不以盈利爲目的。與想象中不同，他們絕不只是拿對講機聊天的普通玩家，而是需要經過嚴格考覈、掌握射頻原理和電子工程知識的科技極客。除了跨越洲際的地球通聯，許多頂尖玩家甚至能自建地面站，與國際空間站（ISS）的宇航員或各類衛星建立數據鏈路。
在這個小衆又硬核的科技圈子裏，中國業餘無線電愛好者的身影同樣耀眼。他們不僅積極參與國際衛星通信和深空信號接收，還在關鍵時刻展現出獨特價值。2008 年汶川大地震發生後不到 3 分鐘，在公網通信全面癱瘓的絕境中，成都業餘無線電應急通信網立即啓動，短時間內動員上千名愛好者建立應急臺網，在專業通信系統癱瘓期間成爲抗震救災指揮的主要渠道。
屋頂上的太空偵探，從喚醒“殭屍衛星”到護航探月
說回這四位入選“阿耳忒彌斯 2 號”任務的業餘無線電愛好者，他們同樣無需 NASA 提供任何資金支持，僅憑個人的地面站設備和極高的技術熱情，便自發承擔起嚴苛的數據採集工作。
民間設備如何追蹤深空飛船？天體力學中的基礎理論即可給出答案。當飛船向月球飛去或繞月飛行時，由於飛船與地球表面接收站之間的相對運動速度不斷變化，無線電載波信號的頻率會發生拉伸或壓縮，這便是著名的“多普勒效應”（Doppler shift）。軟件程序會記錄下這些極微小的頻率變動，隨後，觀測者們會運用大量的數學計算進行多普勒分析，從而精準倒推算航天器的三維位置與動態軌跡。
在“阿耳忒彌斯 2 號”發射後的次日午夜，飛船在特定時段升起。四位入選者之一的斯科特·蒂利（Scott Tilley，呼號 VE7TIL）從距離地球約 7.5 萬公里的太空中，成功捕獲了第一批無線電多普勒數據。在他的頻率-時間圖表上，飛船的信號呈現爲一條形如“意大利麪”的反 S 形下降橙色曲線。
（來源：X@coastal8049）
斯科特的主業是一名電氣技術專家，專門從事船舶電力系統的設計和維修，但他自幼便對無線電波產生了濃厚興趣。如今，他的屋頂平臺上架設着一臺兩米口徑的碟形天線和一臺 S 波段無線電接收器。在更早以前，他曾利用無線電找回一顆失聯已久的“殭屍衛星”，並因此在國際航天界打響了名氣。
圖 | 斯科特·蒂利（Scott Tilley）的天線（來源：《溫哥華太陽報》）
2018 年 1 月，在試圖搜尋一顆代號爲“Zuma”的機密發射任務時，斯科特在地球高軌道上意外截獲了一個陌生的無線電信號。經過比對，他確認該信號來自編號爲“2000-017A”的 NASA IMAGE 衛星（磁層頂至極光全球探索成像儀）。這顆曾用於地球磁層成像的重要科學衛星於 2005 年失聯，並在 2007 年被 NASA 官方正式宣告“死亡”。
然而，在失聯十二年後，斯科特在家中檢測到了它的異常信號發射。他迅速在自己的博客“Riddles In The Sky”上公佈了數據，並直接聯繫了 NASA。NASA 和約翰斯·霍普金斯大學應用物理實驗室的工程師們隨後證實了這一發現，確認這顆“殭屍衛星”的主控系統仍在運行。該事件轟動一時，不僅讓這顆重要的科學衛星重回人類視野，也讓官方機構深刻意識到了民間無線電網絡的驚人潛力。
此後，斯科特多次受邀爲 NASA 作報告，介紹“普通人如何通過簡易手段觀測航天活動”。在日常追蹤中，他甚至曾通過無線電數據發現，某私營商業月球着陸器在接近月球時，錯誤估計了位置並進入不穩定軌道。他選擇客觀分享原始數據，最終促使相關公司公開說明了故障情況。對於斯科特這樣的頂級業餘觀測者而言，他們的能力早已超出了傳統“愛好者”的範疇，並在空間態勢感知（SSA）領域發揮着獨特作用。
公民科學與專業航天的有效並軌
除了活躍在網絡上的斯科特，另外三位入選的美國個體代表同樣展現出極高的專業素養。其中，來自南達科他州的克里斯·斯維爾（Chris Swier，呼號 K1FSD），正利用自建的家庭地面站對獵戶座飛船進行精確觀測；來自加利福尼亞州的丹·斯萊特（Dan Slater，呼號 AG6HF），在任務的十天內將持續採集信號並提交給 NASA；同樣來自加州的羚羊谷業餘無線電俱樂部（AVARC）的現任主席洛麗塔·斯莫爾斯（Loretta A. Smalls，呼號 AJ6HO），也以個人身份迎來這場全球無線電愛好者的“高光時刻”。
從尋找消失的“殭屍衛星”、監控商業月球着陸器的軌跡，到如今與全球科研機構共同追蹤“阿耳忒彌斯 2 號”載人飛船。在算法主導一切、萬物皆可雲端的時代，這羣堅持在夜空下調試天線、計算多普勒頻移的業餘無線電愛好者，顯得既復古又前衛。
以這四位業餘無線電愛好者爲代表的民間力量，展示了小型非官方地面站在深空任務中的應用潛力，也將重塑深空探索的協作模式，爲未來構建更具彈性、成本更低廉的分佈式空間追蹤生態提供可行性依據。當代表國家力量的巨型天線瞄準更遠的星辰時，這些分佈在民間的“聽風者”，依然用最純粹的技術熱愛，守望人類駛向宇宙深處的航船。
參考來源：
https://vancouversun.com/news/bc-amateur-astronomer-tracks-artemis-ii-for-nasa
https://www.nasa.gov/technology/space-comms/nasa-selects-participants-to-track-artemis-ii-mission/
https://x.com/coastal8049/status/2039833500124352789
排版：胡巍巍
