一把扫帚几圈铜丝，我和卫星“通上了话”

2022-09-15 08:09

2020 年疫情刚起来那会儿，真的憋得太无聊了，我和先生就开始想，在家里还能做点什么好呢？

我俩都是业余无线电爱好者。起初是我先生喜欢，我跟着他学。我们用的是 Software Defined Radio （SDR 软件无线电），一个很小的， USB 一样的设备。SDR 在无线电领域是颠覆性的技术。以往要接收不同的频率，对硬件要求不尽相同。现在可以用软件去解调接收频率，就一下打开了很多可能性。

也就是在摆弄这些玩意儿的过程中，误打误撞，我们发现可以用无线电“捉卫星”。

NOAA 1961年绘制的 TIORS 气象卫星示意图 | 来源：NOAA

捉卫星

这里的卫星，指的是美国国家海洋和大气管理局（NOAA）自上世纪 60 年代开始，陆续发射的一系列气象卫星。一旦发射后，因为无法像地表上的设备那样升级，在地外轨道的它们冻结在自己的技术时间里。如今，当中有许多已经不再具备实际功能，但它们仍绕着地球一圈圈飞行，并使用古老的广播信号技术，持续不断向地面传输信息。

当它们经过你的上空，会发生几件事：卫星携带的摄像机扫描地球表面，拍摄图像——图像信息被转译成电子信号，即刻传回地面——地面站接受信号，将每个哔哔声转换为一行像素，拼成一张完整的云图。

如果能接收到这些信号，你就能拼出一张独一无二的，展现出此时此地大气状态的图片。

2019 年夏季北极野火频发，NOAA 的气象卫星捕捉到实时影像，图中红黄色的亮点为火灾发生地 | 来源：NOAA

卡片：刘昕接收的 NOAA 15-19 是 TIROS 系列气象卫星的一部分。它们约每 101 分钟绕两极运行一次，每天环绕地球约 14 圈，提供两次的全球覆盖。它们通过一片天空最久需约 16 分钟，这段时间内，一个地面站可以接收到沿其路径约 5800 公里的图像。

一开始就是觉得有趣，我们跟着网上的教程，别人买啥就跟着买啥——喜欢“捉卫星”的人们在网上形成了一个骇客社群，热衷分享各种设备和方法。

设备要求并不高。网上可以买到完整的工具包，但疫情似乎加强了人们与外界建立联络的愿望，设备一度断货。那时候疫情正盛，我们也不希望接触太多物流包裹，就用家里现有的器材“凑合”了一下，比如天线，就是用一个 MUJI 扫帚绑上铜线做的。

可以追踪卫星位置的软件有很多选择，我们用的是一个叫 Predict 的 python 程序，来获知这些卫星什么时候会出现，以及从哪个方位出现。

卫星的信号出现后，你就手持天线，对准那个位置，跟着它移动的轨迹划动。一颗卫星完整地从天际线的一边划到另一边，大概需要十分钟。

每一次卫星划过，它的起降位置是不一样的，也不一定是正上空。它可能始终处于一个离你很远的斜角，你要有一个很模糊的估计，用扫帚天线去追随一个宇宙中看不见的东西。

刘昕拿着自制的天线寻找卫星的位置 | 来源：受访者供图

听到的每一声哔哔，都会在电脑上实时生成一行图片信息。

尽管我始终仰着脖子，眼睛盯着天空，但真正帮助我确认目标位置的还是声音。我要非常认真地去听信号，通过声音强弱判断角度有没有偏差。逐渐地，我掌握了一些经验，当那个哔哔声比较明亮清脆的时候，很明显信号最强；一旦信号开始有一些杂音和噪音，就知道是偏离了。

第一次“捉卫星”的尝试，接收的图像并不太好。时间上有一点晚，而且我没意识到卫星移动的速度还蛮快的，动不动就错过了。一片混乱下，收到了一些信息，但有很多杂音，图也没有出现，大部分都是一片漆黑。

大概五六次之后才熟练起来。

那信号好比守时的敲钟人，每 60 到 90 分钟就会出现一次，咣咣撞响我的脑壳……它们高悬在距地 300 到 2000 千米的轨道，用一场足球赛的时间绕地球运行一圈。

——《大音》，陈楸帆受刘昕的项目启发写作的短篇小说

做一个“捉卫星”的人，我觉得最难之处，反而不是在硬件或是技术，而是耐心。如今的人们是没有什么耐心的——如果说一件事情要发生，我们恨不得立刻就得到反馈，一按播放键就开始。

捉卫星，很多时候都要看天气、看时间。你面对的情况非常随机，可能是晚上，或大清早的某一个时刻。你要提前安排好，有时要爬到屋顶，甚至开车去海边，为了一个更好的视野。

虽然卫星划过只用十分钟，但每次接收，我们都需要爬上爬下，搭建并调整设备，前后加起来得要 40 分钟。这就像写一封信，要去邮局，贴邮票，放到信封里，再寄出去，身体力行的过程其实是最难的。因为生活中很容易被一些七七八八的事情影响，心里就会想：还要跑上去，好麻烦。

但对于如今的人们，在电脑或手机前一待几个小时，大家反而会觉得很简单。

我们跟物理世界的关系在慢慢地发生变化。什么比较辛苦？什么比较简单？标准发生了变化。40 分钟，消耗在社交媒体上转瞬即逝，但要叮叮哐哐地跑到自家屋顶上做这样一件事，就常会犯懒、不想干。

后来，我跟香港的 M+ 博物馆合作，做了一个叫《地表之下别无他物》的项目，“捉卫星”的网页版。每当卫星从香港上空划过，放置在香港的天线就会实时地将信号展现在网站上。但如果此时正好没有卫星经过，页面上就是一个倒计时，你需要等。

倒计时 | 来源：《地表之下别无他物》项目网站

结果，收到很多反馈，说：能不能放个重播？可以快进加速。我心想，你都不需要爬到屋顶，在电脑前等一等都没那个耐心了么？

此时一颗卫星正从香港上空划过 | 来源：《地表之下别无他物》项目网站

被闪电蹭了一下

《地表之下别无他物》的项目是疫情期间启动的，去香港很困难，所以找了当地的业余无线电爱好者协会 HARTS 来搭建这个天线。

在他们的帮助下，我能使用的设备变得更加专业了。我之前在纽约用的是很简单的 Inverted vee antenna，一个 V 型的天线；在香港用的则是 Quadrifilar helicoidal (QFH) antenna，螺旋式的。V 型的话，相当于只有 V 的内角部分可以接收到信号，所以我拿着的时候还要一直跟着卫星跑。螺旋式的接收范围就大得多，不需要人为控制方向，省了不少力气。

最早的版本还要更简单，就是一根棍子。很多人在老式电视机或者车子上都见过，一根很有弹性的杆子，就是那样的。

螺旋天线 | 来源：受访者供图

对一开始去尝试“捉卫星”的人，我比较推荐从正上空划过的类型开始。这样早期成功率比较高，可以鼓励你继续做下去。尽量找一个开阔的屋顶，或者去海边。

因为早期的失败情绪很容易积累，让人想放弃。我也有过。

云图让人们从鸟瞰的尺度，掌握特定时间的天气状况，也同时展现出外界的干扰和设备的误差。因此具体的位置很重要，一棵树、几栋楼的遮挡都会有很大影响。

一开始，我家院子里就收不到，位置太低了。挫败感让我都不太想弄了。还是后来房东说，你们可以去屋顶再试一下，发现效果果然好很多。

但在呈现出图像的时候，这种误差有时反而变得有趣起来。有张图片我记忆特别深刻：当时是在海边接收，图像本身的效果很好，但独独有一块儿就感觉像被“蹭”了一下。其实接收并没有出现问题，但当天电闪雷鸣。我们想，那个被“蹭”了一下的部分，应该是闪电造成的，因为也是电磁波。

这就挺奇妙的，感觉是闪电在里面留下了自己的足迹。

图像从上至下三分之一的地方，有一道被干扰的波纹 | 来源：受访者供图

还有几张是比较明显的，接收得不太好，数据出现了一些误差，比如这张 2020 年 7 月的。

来源：受访者供图

但做展览的时候发现，有些观众倒更喜欢这些早期的图像。可能因为看上去比较混乱，没有那么清晰。在纽约的时候，我前后至少尝试了十来次捉卫星，到后期，越来越熟练之后，图像反而变得雷同了。

我也尝试做过一些更加艺术化的呈现，自己用 JavaScript 写了一个程序，对收到的信号数据进行处理，显示出信号从上往下跌落的效果。

2021 年，刘昕个展《寰宇之下》现场 | 来源：受访者供图

穿过坚固之物

无线电技术非常吸引我的地方，是它把一些常被认为坚固、不可触摸的庞大系统，打开到我们这些普通的业余爱好者也可以接触到的领域。

在去“捉卫星”之前，我们还做过一个比较好玩项目，就是在家里用无线电去“听”飞机。在美国，所有飞机都必须装备 ADS-B 系统，来回飞的时候对彼此广播，不断发布自己的信息，包括飞行高度、速度，还有具体的身份识别号等。

我们就在自家窗台上搭建了一个接收这些信息的“地面站”。整个纽约市，一直到甚至另一个省，所有的飞机起降信息都被投影到我们家一个小小的电视机上。

电视机屏幕上显示了刘昕住处周边的航班起落信息 | 来源：受访者供图

当时只是觉得很好玩。直到有一次，我们在家里开 party，把这个实时画面投到了卧室墙上，有个朋友就看到了。

他是当地一个非营利组织的成员，叫 Public Lab。他们有一些关于环境的项目，比如用热气球飞一个简易的相机，去看有没有人偷偷砍树。

那年美国发生了一个很重大的环境事件。石油公司要去开发北达科他州一个叫 Standing Rock 的地块，本地的原住民就发起了抗议。抗议闹得非常大，持续很久，好几个月。期间，出现了一个问题，就是他们常会被一些小飞机骚扰。

那种六人座的小飞机，飞得很低，跑到抗议者集结的营地旁边，发出巨大的声音，有时甚至会喷洒不明液体，很吓人。但又飞得很快，他们也没法知道这些飞机是哪里来的。

朋友看到我家的装置之后，就问我们能不能帮 Standing Rock 的人做一个类似的系统，来调查那些飞机到底是哪里来的。结果，通过一台电脑、一个 20 美元的软件无线电和几圈金属线，我们真的拿到了这些飞机的信息。

最终，通过这些数据和美国信息自由法（FOIA），本地居民得以将这些骚扰者告上法庭，追究他们的责任。

无论飞机或卫星，直到现在，很多信息基建仍在用无线电进行数据传输。它们很庞大，至关重要，却也正因为这种庞大，导致相对而言更新换代的速度也比较慢。这些大型物体之间，像 FM 广播一样不断喊话，如果你能“听”到，就有了进入一些大型系统的通道——这在如今的光纤、5G 技术下是很难想象的。或许无线电听起来很陈旧，但“陈旧”反而带来了开放的可能。

人类世开始了

如果说在纽约的尝试还只是处于对无线电的爱好，当我开始跟 M+ 合作网站的时候，就从早期的实验进入到一个创作的过程。

这个过程当中，我开始对轨道摄影的历史，对于地球作为一张图片是如何被生成的，变得很感兴趣。

对绝大多数人来说，地球意味着经典的蓝色星球照片—— 比如 1968 年，“阿波罗 8 号”宇航员从月球拍摄的《地出》。除了宇航员，很少有人真正地这样看过地球。