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对于格尔森来说，问题在于如何获得导弹发射的信号。由于信号是瞄准线，而发射台在苏联的内陆地区，所以利用外围探测飞机很难截获信号。格尔森探索出了一些方法以使大气能像镜子一样长距离反射信号。一旦信号被反射到苏联境外，地面或空中的收集器将截获这些信号。1959年，格尔森递交了他的《提高信息截获能力的6 点方案》报告，并获得首期100 万美元的研究经费。随后，他便开始了实验工作。
首先，在巴哈马群岛建起了一座信号截获站。它的目标是坐落在1500英里以外的路易斯安纳州什里夫波特市的一个不知内情的电视台（电视台转播的信号是瞄准线）。由佛罗里达州艾格林空军基地发射的一枚火箭在美国西南部的上空引爆了一颗含氧化铝和硝酸铯的化学炸弹。硝酸铯是一种危险的物质。硝酸铯的使用者受到警告：“不要吸人其粉尘、蒸汽、细雾与气体，不要使其进入眼睛，沾到皮肤和衣服上。一旦吸人，必须马上就医。”可是没有人想到要去提醒炸弹引爆地区的居民。
当有云雾飘到什里夫波特上空时，电视信号便被云雾中粗大的颗粒崩散四射，于是驻扎在巴哈马群岛的国家安全局情报通讯站便能截获电视信号。“实验获得了成功，最终使得在瞄准线以外接收信号成为可能，”格尔森说，“电视信号是通过化学混合物的电离作用产生的电子云进行反射的。接收过程持续大约60分钟。”
格尔森一边进行着他的实验，一边轻松地考虑下一步要把一件大型的反射器发射到空中，从而使情报通讯站截获苏联的遥测信号。当时，格尔森与一位国家安全局的同事“还对从月球反射的信号进行了估算分析”。他说：“事后还估算了从火星和金星反射的信号。结果令我们大为吃惊：如果存在足够的高接收率的天线，我们的想法是可行的。”
后来在60年代初期，五角大楼的远景研究规划局开始为在波多黎各建造规模庞大的阿雷西沃电离层观测站提供资金。一架用来探测地球电离层以及周围空间的科学天线被架放在一个硕大的渗坑上。这个渗坑是摆放这架天线的直径为900 多英尺的抛物面式反射器的绝好基座。反射器的面积保证了天线能大量接收信号。可是因为使用了天然渗坑，天线本身只能被固定在原地。只有悬挂在抛物面形反射器上的900 吨重的天线馈电平台可以移动。
格尔森认为阿雷西沃抛物面式反射器会成功接收漂浮在空中，经由月球反弹回地球的苏联信号。他找到远景研究规划局局长查尔斯。赫兹菲尔德，提出是否可以让国家安全局进行天线的试验。“赫兹菲尔德明确地对我们说阿雷西沃电离层观测站是完全作为科学和公开的设施得到资助的。绝不能允许它从事机密研究。而且他认为我们提出这个要求有些放肆。”格尔森回忆说。但是赫兹菲尔德后来做了让步。
于是国家安全局以研究月球温度为借口开始使用观测站。
（事实上，远景研究规划局突然给予了国家安全局极大的帮助，甚至愿意为国家安全局在塞舌尔群岛使用核武器。一次，国家安全局在制定从阿雷西沃截获信息方案时，格尔森提到，天线非常理想，而地点却很糟糕。他指出，最好的地点是印度洋上的塞舌尔群岛。“远景研究规划局的戈德尔后来找到我，”格尔森说，“提出要在塞舌尔群岛或其他地方为国家安全局建造一个凹形天线。为给天线反射器造一个大坑需要利用核爆炸手段。而且远景研究规划局保证将残余放射线泄露量控制到最小，并且保证为天线建造一个合适的弹坑。我们从来没有实现这个计划。后来由于美苏签订了暂停核实验的协议，实施这项计划的可能性也就不复存在了。”）
在阿雷西沃实验的结果使国家安全局官员大为惊讶。正如所料，机密信号漂浮于空中，从月球弹射回来，返回到地球，像台球落到球桌旁的球袋中一样，进到了地球另一端的阿雷西沃反射器中。“短短的一周以后，”格尔森说，“我们就截获了苏联雷达在北冰洋沿岸的活动信息，”他补充道，“参与此项工作使我养成了一个习惯：一看到月亮就想起我们的实验。”
与此同时，国家安全局还有人在开发以电子手段迷惑苏联卫星的装置。秘密传输到苏联卫星的信号会诱使卫星把信息发送到国家安全局截听员能够接收到的地方。
诱惑装置被放在一个野外情报站。然而，格尔森与哈佛大学天文台台长唐纳德。赫。
门泽尔都不赞成此举。门泽尔当时任国家安全局顾问。“我们俩都担心这种做法会成为先例，”格尔森说，“这样做无异于自毁前程，这会不断地对其他卫星形成电子干扰。到了1960年夏末，为了防止哪怕是一次偶然的干扰，这个装置便不再被使用了。”
在纳特。格尔森积极寻求从月球捕捉飘忽不定的苏联信号时，海军研究实验所也在做同样的工作。但是与格尔森的做法相异，他们在西弗吉尼亚州秘密寻找雾震重重的山谷。最终他们在人迹罕至、林木葱郁的阿勒格尼山中找到了一个隐秘的绝佳地点：只有42个居民的甜树丛。甜树丛隐藏在彭德尔顿县群山环绕、碧草葱葱的南福克山谷的深处。这是一个静溢的地方，安静至极。1956年，西弗吉尼亚州立法机关为计划安置在此地区的太空射电望远镜营造一个没有无线电波的环境，通过了一项法律，规定在此地区方圆100 英里以内不许有任何电磁波干扰。
在这个远离人烟、群山为屏、没有电子干扰的地方，海军研究实验所开始建造迄今为止最大的窃听器。这是一个让人看了头晕心跳的工程。它将是迄今为止建造的最大的可活动的装置：3 万吨钢焊接成的66层高、直径为600 英尺的碗形装置。
它的面积足以容纳两个放在一起的包括看台在内的足球场。与阿雷西沃反射器不同，此装置为了能使其“硕大的耳朵”对准月球，必须像机器人跳芭蕾一样，不断变换方位。因此，它被安放在一个能摆上、摆下、摆向两边，且能在1500英尺长的轨道上旋转360 度的巨大传送装置上。这样，由于它的转动，在地平线以上的任何地方都可以精确地对准它的“耳朵”。只要月亮一出现，甜树丛的窃听装置就会把苏联的所有机密尽收囊中，无论是其内陆腹地的雷达信号，还是其实验区内的弹道导弹即将燃尽所发出的嘎嘎吱吱的震颤声。
可是当时计算机大得像坦克，而计算能力只相当于现在的数字显示手表。如一位工程师所言，这项工程对数学计算能力的要求“几乎超出人们的理解力”。要把多达13个部件连接到一点上，必须在同一时间解出多达92个不同的算式。这项浩繁的工作，即使由当时最大的商业计算机来完成也有些强其所难。尽管使用IBM704型计算机进行设计工作已历时半年多，但到1961年时，工程进展才只是到了建造旋转轨道和扣钉轴承的程度。由于想出了更富于创新、更为可行的方法，于是就停止了给工程拨款。
国家安全局与海军研究实验所的官员们逐渐认识到解决问题的惟一可行且能经受住时间考验的办法，要到无边无际、未被开垦的太空领域去寻找。“惟有卫星上的接收器才能按国家安全局的要求全面彻底地完成接收任务，”纳特。格尔森总结说。尽管这个提议打动了国家安全局局长，可其他国家安全局高级官员都认为这个想法轻率浮躁。“这个想法无人欣赏，我没有料到情况会是这样。”他说这句话时，忘记了“无人欣赏”还有“毫无用处的意思”。最终，在格尔森多次递交报告后，他的理论才开始为大家所接受。
为验证其理论，一台接收器被放到了一枚将被发往太空的火箭的顶部。这样做是想验证接收器是否能令人满意地截获火箭下方一家不知内情的美国电台的信号。
由于耽搁了很长时间，开始发射火箭时，电视台节目马上就要结束了。可是，火箭发射后不久便成功的录下了电视台结束曲的一部分：几秒钟的《星条旗永不落》。
截获信息虽少，但是已证明其理论的可行性。
在一场暴风雪中，正在宾夕法尼亚州的霍华德。约翰逊的雷德。迪。梅奥想到了同样的结论。1958年初，因为暴风雪，这位海军研究实验所的科学家及家人被困在了一家餐馆。他开始用铅笔在一个沾了油污的餐具垫后面勾画一些细节问题。
“我妻子和两个孩子在桌边睡着了，我便开始想这个问题，”梅奥回忆道，“我做了一些距离的测算以证明我们是否能从飞行轨道的高度截获情报。计算结果清楚地表明我们能在600 英里多一点的高度达到这个目的。”他补充说：“我们这项杰出工作的一部分被认为是在餐具垫上完成的。”
早些时候梅奥曾完成了一个别出心裁的窃听项目，“潜水艇部让我们给他们的潜望镜的镜片里安装一个小型的螺旋式天线。小天线上有一个缩微型二极管探测器。
这样不仅为潜艇配备了水面上的眼睛，而且还配备了一只电磁耳。此举大获成功，因此我们考虑如果把潜望镜抬高一点，甚至抬到空中轨道高度，或许我们会获益匪浅。“
6 个月后，一个被命名为“泄密者”的项目启动了，其目的是要建造一颗能够详细探察所有苏联空中防御雷达系统的准确地点和技术参数的卫星。为了这个目标，许许多多的飞行员献出了宝贵的生命。
此项目的进展过程极为保密。为掩人耳目，那颗电子情报卫星被藏在另一颗众所周知的科学实验卫星里。参与此项目的工程师不允许在白天把电子情报卫星带到光天化日下进行实验。“我们必须夜间行事，在黑暗中取出弹体，把它带到房顶上尝试各种天线组合方式及其他操作步骤。”梅奥说。
当地面站网络已经准备就绪以及其他问题都得到解决以后，卫星的首次运行就只等总统一声令下了。1960年5 月5 日星期五，即苏联导弹击�