首顆由我國(guó)自主研發(fā)建造的電磁監(jiān)測(cè)試驗(yàn)衛(wèi)星將于今年8月前后發(fā)射，屆時(shí)我國(guó)將首次具備全疆域和全球三維地球物理場(chǎng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)能力，也是唯一擁有在軌運(yùn)行的多載荷、高精度地震監(jiān)測(cè)試驗(yàn)衛(wèi)星的國(guó)家。

電磁監(jiān)測(cè)試驗(yàn)衛(wèi)星在軌飛行模擬圖

　　日前召開(kāi)的2017年全國(guó)地震局長(zhǎng)會(huì)議，公布了一條重磅消息——首顆由我國(guó)自主研發(fā)建造的電磁監(jiān)測(cè)試驗(yàn)衛(wèi)星將于今年8月前后發(fā)射、投入使用。屆時(shí)我國(guó)將首次具備全疆域和全球三維地球物理場(chǎng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)能力，也成為唯一擁有在軌運(yùn)行的多載荷、高精度地震監(jiān)測(cè)試驗(yàn)衛(wèi)星的國(guó)家。

　　消息一出，立刻引發(fā)了廣泛的關(guān)注和討論。雖然這顆衛(wèi)星現(xiàn)在尚未被正式命名，但圈內(nèi)人都稱(chēng)它為“張衡一號(hào)”。

　　地震預(yù)測(cè)是世界性的難題。多年來(lái)，世界各國(guó)的科學(xué)家們嘗試過(guò)各種預(yù)測(cè)方法，但都被現(xiàn)實(shí)否定。通過(guò)電磁監(jiān)測(cè)的方法發(fā)現(xiàn)地殼異動(dòng)，從而獲得地震即將發(fā)生的信息在學(xué)界被認(rèn)為是一個(gè)很有希望的嘗試。正因?yàn)槿绱耍最w電磁監(jiān)測(cè)試驗(yàn)衛(wèi)星承載著人們對(duì)于實(shí)現(xiàn)地震預(yù)測(cè)的殷切期待。

　　這顆衛(wèi)星對(duì)我國(guó)地震科研意義重大。電磁監(jiān)測(cè)試驗(yàn)衛(wèi)星是我國(guó)自主研發(fā)建造的首顆地球物理類(lèi)衛(wèi)星，載荷多、精度高，能夠發(fā)揮其空間對(duì)地觀(guān)測(cè)“大動(dòng)態(tài)、寬視角、全天候”的優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)地面觀(guān)測(cè)的不足，推進(jìn)構(gòu)建天地一體化的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，拓展探索地震監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)新途徑，對(duì)實(shí)現(xiàn)地震現(xiàn)代化建設(shè)具有里程碑意義。

　　醞釀多年，“張衡一號(hào)”被寄予厚望

　　2008年學(xué)界曾經(jīng)就電磁監(jiān)測(cè)試驗(yàn)衛(wèi)星項(xiàng)目有過(guò)深入的討論，初步的思路是通過(guò)國(guó)際合作盡快擁有我國(guó)自己的電磁監(jiān)測(cè)衛(wèi)星。

上為電磁監(jiān)測(cè)試驗(yàn)衛(wèi)星收攏狀態(tài)圖，下為展開(kāi)狀態(tài)圖。

　　電磁監(jiān)測(cè)試驗(yàn)衛(wèi)星項(xiàng)目在我國(guó)醞釀多年，項(xiàng)目專(zhuān)家委員會(huì)主任、中國(guó)地震局地殼應(yīng)力研究所總工程師申旭輝在接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪(fǎng)時(shí)表示，從最初有這個(gè)想法，到統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，到研討論證，到技術(shù)儲(chǔ)備，再到項(xiàng)目落實(shí)，這個(gè)等待和準(zhǔn)備的時(shí)間至少有15年。

　　實(shí)際上，早在“九五”期間，中國(guó)就開(kāi)始衛(wèi)星預(yù)報(bào)地震的研究和應(yīng)用，并取得初步成果，不過(guò)整體來(lái)說(shuō)在地震監(jiān)測(cè)方面的衛(wèi)星建設(shè)仍顯緩慢。

　　2008年，學(xué)界曾經(jīng)就電磁監(jiān)測(cè)試驗(yàn)衛(wèi)星項(xiàng)目有過(guò)深入的討論，當(dāng)時(shí)甚至有媒體報(bào)道稱(chēng)2009年衛(wèi)星就要發(fā)射了。“當(dāng)時(shí)大家都非常著急，希望能盡快推進(jìn)地震的監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)，初步的思路是通過(guò)國(guó)際合作盡快擁有我國(guó)自己的電磁監(jiān)測(cè)衛(wèi)星”。申旭輝解釋說(shuō)。

　　但是這一計(jì)劃后來(lái)被延緩，“這其中固然有國(guó)際金融危機(jī)的影響，但最重要的是我國(guó)在技術(shù)儲(chǔ)備上還沒(méi)能達(dá)到需要的水平。”他強(qiáng)調(diào)。

　　此后，科學(xué)家們經(jīng)歷了日積月累的攻關(guān)路。直到2013年，各方面條件日漸成熟，中國(guó)電磁監(jiān)測(cè)試驗(yàn)衛(wèi)星工程項(xiàng)目被正式批準(zhǔn)立項(xiàng)。

　　2014年11月，由中國(guó)國(guó)家航天局、中國(guó)地震局和意大利空間局共同主辦的中國(guó)電磁監(jiān)測(cè)試驗(yàn)衛(wèi)星工程第一屆國(guó)際學(xué)術(shù)研討會(huì)在北京召開(kāi)。2016年8月，中國(guó)電磁監(jiān)測(cè)試驗(yàn)衛(wèi)星工程第二屆國(guó)際學(xué)術(shù)研討會(huì)在北京召開(kāi)，來(lái)自意大利、

　　法國(guó)、俄羅斯、美國(guó)、日本、希臘、奧地利、墨西哥及國(guó)內(nèi)的百余位專(zhuān)家和學(xué)者參加了此次會(huì)議。外界從這兩次研討會(huì)可以窺見(jiàn)中國(guó)在電磁監(jiān)測(cè)試驗(yàn)衛(wèi)星項(xiàng)目上正在進(jìn)行不懈的努力。

　　2017年8月，我國(guó)的第一顆電磁監(jiān)測(cè)試驗(yàn)衛(wèi)星終于要上天了。

　　搭載8種載荷，設(shè)計(jì)指標(biāo)超過(guò)國(guó)外

　　“張衡一號(hào)”將獲取全球電磁場(chǎng)、電離層等離子體、高能粒子觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)中國(guó)及其周邊區(qū)域開(kāi)展電離層動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和地震前兆跟蹤，彌補(bǔ)地面觀(guān)測(cè)的不足。

　　地震發(fā)生前，地球巖石的摩擦破裂會(huì)產(chǎn)生電磁波，這些電磁波會(huì)往大氣層傳播。另一方面，地殼的運(yùn)動(dòng)會(huì)切割磁力線(xiàn)，造成磁力線(xiàn)的扭曲。也就是說(shuō)，一旦發(fā)生強(qiáng)烈地震，地球內(nèi)部的電磁信息就會(huì)出現(xiàn)異常，此時(shí)，衛(wèi)星將接收數(shù)據(jù)傳回地面，為工作人員的預(yù)測(cè)提供一定的依據(jù)。

　　“張衡一號(hào)”正是依據(jù)這一原理來(lái)運(yùn)行的。它是我國(guó)立體地震觀(guān)測(cè)體系第一個(gè)天基平臺(tái)。按照官方對(duì)它的定位，它將獲取全球電磁場(chǎng)、電離層等離子體、高能粒子觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)，研究地球系統(tǒng)特別是電離層與其他各圈層相互作用及其效應(yīng)。對(duì)中國(guó)及其周邊區(qū)域開(kāi)展電離層動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和地震前兆跟蹤，彌補(bǔ)地面觀(guān)測(cè)的不足。進(jìn)一步推進(jìn)我國(guó)立體地震觀(guān)測(cè)體系建設(shè)，開(kāi)辟探索地震監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)新途徑。同時(shí)，衛(wèi)星還能為航空航天、導(dǎo)航通訊等領(lǐng)域提供空間電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)服務(wù)。

　　申旭輝告訴科技日?qǐng)?bào)記者，“張衡一號(hào)”的設(shè)計(jì)指標(biāo)和載荷配置均超過(guò)國(guó)外同類(lèi)衛(wèi)星。采用通用小衛(wèi)星平臺(tái)，搭載感應(yīng)式磁力儀、高精度磁強(qiáng)計(jì)、電場(chǎng)探測(cè)儀、GNSS掩星接收機(jī)、等離子體分析儀、高能粒子探測(cè)器、朗繆爾探針和三頻信標(biāo)發(fā)射機(jī)等8種載荷。

　　根據(jù)申旭輝的介紹，“張衡一號(hào)”的軌道為500公里高度的圓極地軌道，軌道傾角97°，降交點(diǎn)地方時(shí)為下午14:00，重訪(fǎng)周期為5天，這在世界同類(lèi)衛(wèi)星設(shè)計(jì)上都做了必要的調(diào)整。

　　首顆電磁監(jiān)測(cè)試驗(yàn)衛(wèi)星匯聚了眾多科學(xué)家的智慧。工程實(shí)施3年多來(lái)，中國(guó)地震局、航天科技集團(tuán)公司、教育部、中國(guó)科學(xué)院、中電集團(tuán)所屬的幾十家單位參加攻關(guān)研制。“大家始終堅(jiān)持航天科技與地震科技創(chuàng)新相結(jié)合，攻克了平臺(tái)設(shè)計(jì)、載荷研發(fā)、數(shù)據(jù)模型開(kāi)發(fā)等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)難題。”申旭輝說(shuō)。

　　“張衡一號(hào)”來(lái)了，地震預(yù)測(cè)還有多遠(yuǎn)

　　“張衡一號(hào)”的主要工作是數(shù)據(jù)收集和經(jīng)驗(yàn)積累，真正預(yù)測(cè)地震還需要在大量的數(shù)據(jù)積累和方法理論研發(fā)之后逐步推進(jìn)。

　　中國(guó)處于兩大地震帶之間，自古以來(lái)就對(duì)地震研究十分重視。其中最有名的當(dāng)屬東漢時(shí)期偉大的科學(xué)家張衡在公元132年發(fā)明的候風(fēng)地動(dòng)儀。這是世界上的第一架地動(dòng)儀，奠定了我國(guó)地震科學(xué)的發(fā)展。正因?yàn)槿绱?，我?guó)首顆電磁監(jiān)測(cè)試驗(yàn)衛(wèi)星被命名為“張衡一號(hào)”。

　　其實(shí)，在全世界范圍內(nèi)，對(duì)地震的認(rèn)知還不夠深入。雖然都叫地震，但是單獨(dú)一次其實(shí)沒(méi)什么共通性的特征。我們只知道地殼受壓到一定程度，積聚的壓力就會(huì)以地震的形式釋放出來(lái)。那么，這個(gè)壓力到多少算是臨界點(diǎn)?到達(dá)臨界點(diǎn)會(huì)有什么先兆?沒(méi)有人知道。

　　地震到底能不能預(yù)測(cè)，在學(xué)界爭(zhēng)議較大。在本世紀(jì)之交，還曾對(duì)這個(gè)問(wèn)題有過(guò)一次大討論。當(dāng)時(shí)著名地球物理學(xué)家陳運(yùn)泰院士曾表示，地震不可預(yù)報(bào)這樣的論斷要慎言。在他看來(lái)，自然科學(xué)問(wèn)題必有解決的辦法，需要尋找探索新的思路。

　　申旭輝十分認(rèn)同陳運(yùn)泰的觀(guān)點(diǎn)，他認(rèn)為“張衡一號(hào)”的發(fā)射就是一次新的探索和嘗試。他說(shuō)，“其實(shí)現(xiàn)階段地震預(yù)報(bào)主要是面臨三個(gè)難題，第一，地震事例比較少，一個(gè)科學(xué)家在一生碰到的就更少了。僅有的幾次震例很難幫助科學(xué)家完成數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和積累。第二，地震科學(xué)研究方法手段受到很多制約。以前我們一直想研究地殼，但我們又沒(méi)法到地下查看。第三，地震科學(xué)理論起源于牛頓物理學(xué)，需要吸收新的交叉學(xué)科理論，目前做得還不夠。”

　　“這些問(wèn)題將來(lái)慢慢能得到解決”，他說(shuō)。但申旭輝同時(shí)強(qiáng)調(diào)，“張衡一號(hào)”的在軌時(shí)間是5年，目前它的工作在于數(shù)據(jù)收集和經(jīng)驗(yàn)積累，真正預(yù)測(cè)地震還需要在大量的數(shù)據(jù)積累和方法理論研發(fā)之后逐步推進(jìn)。