首顆由我國自主研發(fā)建造的電磁監(jiān)測試驗衛(wèi)星將于今年8月前后發(fā)射，屆時我國將首次具備全疆域和全球三維地球物理場動態(tài)監(jiān)測能力，也是唯一擁有在軌運行的多載荷、高精度地震監(jiān)測試驗衛(wèi)星的國家。

電磁監(jiān)測試驗衛(wèi)星在軌飛行模擬圖

　　日前召開的2017年全國地震局長會議，公布了一條重磅消息——首顆由我國自主研發(fā)建造的電磁監(jiān)測試驗衛(wèi)星將于今年8月前后發(fā)射、投入使用。屆時我國將首次具備全疆域和全球三維地球物理場動態(tài)監(jiān)測能力，也成為唯一擁有在軌運行的多載荷、高精度地震監(jiān)測試驗衛(wèi)星的國家。

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

　　地震預測是世界性的難題。多年來，世界各國的科學家們嘗試過各種預測方法，但都被現(xiàn)實否定。通過電磁監(jiān)測的方法發(fā)現(xiàn)地殼異動，從而獲得地震即將發(fā)生的信息在學界被認為是一個很有希望的嘗試。正因為如此，首顆電磁監(jiān)測試驗衛(wèi)星承載著人們對于實現(xiàn)地震預測的殷切期待。

　　這顆衛(wèi)星對我國地震科研意義重大。電磁監(jiān)測試驗衛(wèi)星是我國自主研發(fā)建造的首顆地球物理類衛(wèi)星，載荷多、精度高，能夠發(fā)揮其空間對地觀測“大動態(tài)、寬視角、全天候”的優(yōu)勢，彌補地面觀測的不足，推進構建天地一體化的監(jiān)測網(wǎng)絡，拓展探索地震監(jiān)測預測新途徑，對實現(xiàn)地震現(xiàn)代化建設具有里程碑意義。

　　醞釀多年，“張衡一號”被寄予厚望

　　2008年學界曾經(jīng)就電磁監(jiān)測試驗衛(wèi)星項目有過深入的討論，初步的思路是通過國際合作盡快擁有我國自己的電磁監(jiān)測衛(wèi)星。

上為電磁監(jiān)測試驗衛(wèi)星收攏狀態(tài)圖，下為展開狀態(tài)圖。

　　電磁監(jiān)測試驗衛(wèi)星項目在我國醞釀多年，項目專家委員會主任、中國地震局地殼應力研究所總工程師申旭輝在接受科技日報記者采訪時表示，從最初有這個想法，到統(tǒng)一認識，到研討論證，到技術儲備，再到項目落實，這個等待和準備的時間至少有15年。

　　實際上，早在“九五”期間，中國就開始衛(wèi)星預報地震的研究和應用，并取得初步成果，不過整體來說在地震監(jiān)測方面的衛(wèi)星建設仍顯緩慢。

　　2008年，學界曾經(jīng)就電磁監(jiān)測試驗衛(wèi)星項目有過深入的討論，當時甚至有媒體報道稱2009年衛(wèi)星就要發(fā)射了。“當時大家都非常著急，希望能盡快推進地震的監(jiān)測預測，初步的思路是通過國際合作盡快擁有我國自己的電磁監(jiān)測衛(wèi)星”。申旭輝解釋說。

　　但是這一計劃后來被延緩，“這其中固然有國際金融危機的影響，但最重要的是我國在技術儲備上還沒能達到需要的水平。”他強調。

　　此后，科學家們經(jīng)歷了日積月累的攻關路。直到2013年，各方面條件日漸成熟，中國電磁監(jiān)測試驗衛(wèi)星工程項目被正式批準立項。

　　2014年11月，由中國國家航天局、中國地震局和意大利空間局共同主辦的中國電磁監(jiān)測試驗衛(wèi)星工程第一屆國際學術研討會在北京召開。2016年8月，中國電磁監(jiān)測試驗衛(wèi)星工程第二屆國際學術研討會在北京召開，來自意大利、

　　法國、俄羅斯、美國、日本、希臘、奧地利、墨西哥及國內(nèi)的百余位專家和學者參加了此次會議。外界從這兩次研討會可以窺見中國在電磁監(jiān)測試驗衛(wèi)星項目上正在進行不懈的努力。

　　2017年8月，我國的第一顆電磁監(jiān)測試驗衛(wèi)星終于要上天了。

　　搭載8種載荷，設計指標超過國外

　　“張衡一號”將獲取全球電磁場、電離層等離子體、高能粒子觀測數(shù)據(jù)，對中國及其周邊區(qū)域開展電離層動態(tài)實時監(jiān)測和地震前兆跟蹤，彌補地面觀測的不足。

　　地震發(fā)生前，地球巖石的摩擦破裂會產(chǎn)生電磁波，這些電磁波會往大氣層傳播。另一方面，地殼的運動會切割磁力線，造成磁力線的扭曲。也就是說，一旦發(fā)生強烈地震，地球內(nèi)部的電磁信息就會出現(xiàn)異常，此時，衛(wèi)星將接收數(shù)據(jù)傳回地面，為工作人員的預測提供一定的依據(jù)。

　　“張衡一號”正是依據(jù)這一原理來運行的。它是我國立體地震觀測體系第一個天基平臺。按照官方對它的定位，它將獲取全球電磁場、電離層等離子體、高能粒子觀測數(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。對中國及其周邊區(qū)域開展電離層動態(tài)實時監(jiān)測和地震前兆跟蹤，彌補地面觀測的不足。進一步推進我國立體地震觀測體系建設，開辟探索地震監(jiān)測預測新途徑。同時，衛(wèi)星還能為航空航天、導航通訊等領域提供空間電磁環(huán)境監(jiān)測服務。

　　申旭輝告訴科技日報記者，“張衡一號”的設計指標和載荷配置均超過國外同類衛(wèi)星。采用通用小衛(wèi)星平臺，搭載感應式磁力儀、高精度磁強計、電場探測儀、GNSS掩星接收機、等離子體分析儀、高能粒子探測器、朗繆爾探針和三頻信標發(fā)射機等8種載荷。

　　根據(jù)申旭輝的介紹，“張衡一號”的軌道為500公里高度的圓極地軌道，軌道傾角97°，降交點地方時為下午14:00，重訪周期為5天，這在世界同類衛(wèi)星設計上都做了必要的調整。

　　首顆電磁監(jiān)測試驗衛(wèi)星匯聚了眾多科學家的智慧。工程實施3年多來，中國地震局、航天科技集團公司、教育部、中國科學院、中電集團所屬的幾十家單位參加攻關研制。“大家始終堅持航天科技與地震科技創(chuàng)新相結合，攻克了平臺設計、載荷研發(fā)、數(shù)據(jù)模型開發(fā)等多項關鍵技術難題。”申旭輝說。

　　“張衡一號”來了，地震預測還有多遠

　　“張衡一號”的主要工作是數(shù)據(jù)收集和經(jīng)驗積累，真正預測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。

　　中國處于兩大地震帶之間，自古以來就對地震研究十分重視。其中最有名的當屬東漢時期偉大的科學家張衡在公元132年發(fā)明的候風地動儀。這是世界上的第一架地動儀，奠定了我國地震科學的發(fā)展。正因為如此，我國首顆電磁監(jiān)測試驗衛(wèi)星被命名為“張衡一號”。

　　其實，在全世界范圍內(nèi)，對地震的認知還不夠深入。雖然都叫地震，但是單獨一次其實沒什么共通性的特征。我們只知道地殼受壓到一定程度，積聚的壓力就會以地震的形式釋放出來。那么，這個壓力到多少算是臨界點?到達臨界點會有什么先兆?沒有人知道。

　　地震到底能不能預測，在學界爭議較大。在本世紀之交，還曾對這個問題有過一次大討論。當時著名地球物理學家陳運泰院士曾表示，地震不可預報這樣的論斷要慎言。在他看來，自然科學問題必有解決的辦法，需要尋找探索新的思路。

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

　　“這些問題將來慢慢能得到解決”，他說。但申旭輝同時強調，“張衡一號”的在軌時間是5年，目前它的工作在于數(shù)據(jù)收集和經(jīng)驗積累，真正預測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。