在20世纪60年代早期，国际通信仅限于通过海底电缆或偶尔不靠谱的电离层反射无线电信号进行通讯。当时正值冷战时期，都幻想着第三次世界大战可能会打响，比如苏联在发动攻击之前切断海底电缆的话，那国际通讯就不得不依赖于电离层的情况。
电离层对通讯的作用
电离层是在海平面以上80到900公里的上层大气。之所以得名电离层是因为这个区域的大气在太阳和宇宙辐射的作用下部分处于电离状态。简单地说，当特定的光子被分子吸收时，太阳和其他宇宙源发出的x射线、紫外线和短波辐射就会在这一层大气中释放出电子。由于电离层，特别是上层大气分子和原子的密度很低，允许自由电子存在的时间很短，很快会重新组合形成中性原子。在较低的大气中，分子密度较大，这种重组发生得更快。
这与通信和无线电波有什么关系呢？
在没有干扰的情况下，无线电波从广播源沿直线传播，最终会到达电离层。之后会发生什么取决于多种因素，其中最重要的是波的频率和电离层中自由电子的密度。对于某些类型的无线电波，在适当的条件下，它们基本上会在地面和电离层之间来回反射，把信号传播得越来越远。因此，电离层在地面无线电通信过程中发挥着重要的作用。但正是电离层不断变化的性质影响了信号传播的稳定性，因此就有了美国的大胆设想也就是西福特计划。
首先，电离层的组成在晚上变化最大，这主要是因为晚上没有太阳。如果没有足够的电离射线源，电离层的D和E层（图右）就不再处于电离状态，但F区（特别是F2区）仍然处于电离状态。此外，由于这里的大气密度明显低于E和D区域，所以会产生更多的自由电子，这里的自由电子密度是关键。
当这些电子遇到某种类型的强无线电波时，比如AM无线电，它们会以电波的频率振荡，在这个过程中电子会从无线电波中吸收一些能量。如果有足够多的电子，比如在F层（当电子密度相对于特定的信号频率足够大时；在白天是在E层和D层)，这可以非常有效地将信号反射回地球，使其具有足够的强度被接收器接收到。
根据特定的条件下，反射过程可能会重复很多次次，信号反弹到地面，然后又反弹回来电离层再反弹地面。因此，利用这种天波，某些无线电信号甚至可以传播到数千公里外的大洋彼岸。
当然，考虑到这种交流方式的不可预测性，这完全是在靠天吃饭，冷战时期的美国希望有另一种更加可靠的通讯方式。
西福特计划，向太空反射环状针云
该项目由麻省理工学院（MassachusettsInstituteofTechnology）林肯实验室(LincolnLabs)开发，沃尔特·莫罗（WalterE.Morrow）教授在1958年首次提出这个想法时，最初将其称为“针计划”(projectNeedles)。后来，它被重新命名为“西福特计划”，大概是根据附近的马萨诸塞州韦斯特福德镇命名的。他们的想法是将数十亿个微小（1.78厘米长，直径25.4微米）的铜质天线或偶极子放置在中等大小的地球轨道上，形成一个环状针云，用于反射8千兆赫的通信信号。
1961年10月21日发射了第一批超过一亿枚的针头，但不幸的是，由于针头没有按计划散开，试验失败了。第二次尝试是在1963年5月9日，一批3.5亿根铜针被放置在一颗空军卫星的背面，并被送入地球轨道。这一次铜针分散开来，形成了一个稀疏集中的环带，每立方米大约有50个偶极子。实验的早期结果是非常成功，从加利福尼亚到马萨诸塞，大约相距4800公里，使用环状针云成功建立了通信。当时美国正考虑再发射两个针云环带，以便在轨道上永久放置。
世界上所有的国家都反对美国进一步部署和延续西福特计划。天文学家担心这条腰带会干扰地球上的天文观测。其他国家则认为在不与地球上其他国家协商的情况下，美国没有权利随心所欲地利用地球上空空间。
当然，这个问题很快就得到了解决，因为在第二组针头被送入轨道后不久，美国在1966年部署了自己的第一个通信卫星系统，这就让使得环状针云失去了用武之地，已经过时了。
现在的针都去哪了
虽然该项目基本上已被遗忘，但它促成了1967年《外层空间条约》的签署，该条约是由99个国家参与签署的，目的是防止外层空间军事化。简而言之，它规定任何国家都不能宣称对太空或任何天体拥有所有权；所有国家都不能污染外太空和天体，并对它们造成的任何损害承担责任；不得将任何大规模毁灭性武器部署或放置在轨道或任何天体上；在任何天体上都不能建立军事基地，包括月球！
那么已经送上太空的铜针呢？当时美国的史蒂文森表示：太阳辐射压力会导致偶极子只在轨道上停留大约三年的时间。50年后的2013年，一些没有正确部署的偶极子仍然以团块的形式存在，为太空垃圾贡献了一部分力量，这些碎片被NASA轨道碎片项目办公室一直跟踪。随着时间的推移，数量逐渐在减少，因为它们偶尔会坠入大气层。截至2019年5月，已知仍有40团针在地区轨道上游荡。
