中國的地震有「人」管了！「張衡一號」發射成功

2018年2月2日下午，我國首顆地震電磁監測衛星「張衡一號」在酒泉衛星發射中心成功發射。「張衡一號」的發射使我國在衛星地震電磁空間探測進入了世界先進行列。我國已經成為唯一擁有在軌運行的多載荷、高精度地震監測衛星的國家。

張衡是我國古代著名的科學家，他發明了世界上最早記錄地震的儀器，候風地動儀。「張衡一號」的命名揭示了它的使命，從今天開始的5年中，它將以標準手段對我國6級以上、全球7級以上的地震進行電磁監測。通過大量的數據積累和震例分析，有望找到其中規律，為地震預測探索增添新手段，推動我國地震預測技術的發展。

張衡，加油！

圖1 《張衡一號》地震電磁監測衛星

電磁監測衛星：研究地球電磁環境

地球是一個系統，它是由空間圈、大氣圈、水圈和固體地球（固體地球包括岩石圈、地幔、外核和內核）各個圈層組成。地球科學的主要任務就是研究地球系統各個圈層相互作用、地球災變和人類活動對地球的影響。在航天時代，地球各個圈層的相互作用更進一步被證明，在特大地震發生時電離層有反應已經被證實。

電磁監測衛星是研究地球電磁環境的重要手段。在地震監測、預測方面有重要的應用前景。科學家通過研究發現，在一些大地震前可觀測到較大空間範圍的電離層擾動和電磁異常現象。法國2004年發射了專用於地震監測的DEMETER衛星，觀測到了明顯的震前電磁擾動信息。

圖2 地震空間電磁擾動

空間電磁探測是對地球高層大氣和外層空間所進行的探測。以人造地球衛星為主，與地面觀測台站網相配合構成完整的探測系統。空間探測主要了解太陽系的起源、演變和現狀；通過對太陽系內的各主要行星的比較研究，進一步認識地球環境的形成和演變，了解地球各個圈層的相互作用及地球環境的變化。空間探測主要探測中性粒子、高能帶電粒子、等離子體、微流星體、磁場和電場。

我國空間監測和探測地震技術創新進入了快車道

人造地球衛星上天開闢了空間對地觀測。20世紀70年代末期，衛星遙感技術已經有了初步應用，利用光學遙感來觀察地球上的地質構造構造，監測地震災害，特別是大地震後從空中遙感照片上解譯地震災情，為地震應急救援提供遙感數據。20世紀80年代末期，GPS應用於地殼形變監測，紅外遙感信息監測地面的溫度變化，從而研究大地震和紅外遙感之間的關係。20世紀90年代中期，干涉雷達技術可以觀測大地震的形變，從而研究地震的同震形變。21世紀初，根據地震行業需求，全面開展衛星電磁和電離層與地震的關係研究，多源多種遙感和探測技術在地震應用迅速發展。十一五期間，中國地震局結合防震減災的要求，開展了遙感在地震減災和空間技術應用研究。十二五期間，我國開始電磁監測試驗衛星研製，實施了空間地震遙感和監測地震應急示範工程，開展了衛星遙感和探測地震的定量研究。我國空間監測和探測地震技術創新進入了快車道。進行了「天地一體化」防震減災立體綜合觀測、衛星地震工程建設。

近年來，電磁監測衛星的有關技術與應用發展迅速。國際上，俄羅斯、法國、烏克蘭等很多國家紛紛將地震監測的衛星列入航天發展計劃。我國首顆電磁監測衛星於2013年7月29日獲得國務院批准立項，它是中國地震立體觀測體系的第一個天基平台，開闢了我國地震監測預測的新途徑。它的發射，可以發揮空間對地觀測的大動態、寬視角、全天候特點，通過獲取全球電磁場、電離層等離子體、高能粒子觀測數據，對中國及其周邊區域開展電離層動態實時監測和地震前兆跟蹤，彌補地面觀測的不足。地震電磁監測衛星發射使我國在衛星地震電磁空間探測進入了世界先進行列。

圖3 地球空間地球物理場

地震與電磁場：「張衡一號」為地震預測探索增添新手段

大家要問：電磁和地震有關聯嗎？空間電磁場的變化和地震有什麼關係？這是地球科學家十分關心和需要研究的問題。

大地震之前空間電磁場的變化一直是科學家重點研究的問題。我國「張衡一號」電磁監測衛星將在軌運行5年，在這5年中它將以標準手段對我國6級以上、全球7級以上的地震進行電磁監測，通過大量的數據積累和震例分析，有望找到其中規律，為地震預測探索增添新手段，推動我國地震預測技術的發展。

「張衡一號」電磁監測衛星採用通用小衛星平台，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8種載荷，是世界上載荷最多，探測精度最高的空間電磁探測衛星，它使我國首次具備全疆域和全球三維地球物理場動態監測能力，也將進一步推進我國立體地震觀測體系的建設。

「張衡一號」地震電磁監測衛星的載荷設備將產生大量空間電磁監測數據。實時跟蹤這些數據將會產出一系列數據產品與成果：包括全球地磁場、電離層模型和區域增強模型，空間天氣監測與預警，中國6級、全球7級以上地震電離層擾動震例研究成果，固體地球物理、空間物理相互作用等科學研究成果。這些數據和成果將為地球科學創新打下良好的空間觀測和探測基礎。

作為國家地球物理場探測衛星計劃的首發星，「張衡一號」電磁監測衛星還可為航空航天、導航通訊等領域提供空間電磁環境監測服務。期待未來「張衡一號」在各種空間電磁監測上給人們帶來新的發現和驚喜。

《環球科學》全年訂閱限時優惠

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！