中國「張衡一號」：跳出地球看地震

地震能被預測嗎？漲姿勢

為掌握地震動態，我們的祖先張衡曾經發明了世界上第一台地動儀，如今，研究地震科學的又一「神器」即將橫空出世。1月17日中國經濟網記者從全國地震局長會議上了解到，首顆由我國自主研發建造的電磁監測試驗衛星張衡一號將於今年發射、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監測能力，也是唯一擁有在軌運行的多載荷、高精度地震監測試驗衛星的國家。

世界上關於地震能否預報，科學家們一直存在爭論。我國中科院院士、地球物理學家陳運泰曾經表示，對地震預報應該持有審慎的樂觀。許多科學家相信，自然科學畢竟是有解的，經過幾代人的艱苦努力，加快科學探索的征途，地震預報有可能在未來的某個時候實現。

地震預報究竟難在哪裡？為什麼如此先進的現代科學無法破譯其中奧秘？

電磁監測試驗衛星工程副總設計師申旭輝告訴中國經濟網記者，擺在科學家面前有三座大山：首先，地震事例太少，不足以幫助科學家形成完整的科學體系和方法體系。「比如六級地震在中國每年只能遇到三四次，七級地震在中國每三年才能遇到兩次，這樣的數據連統計分析都不夠。」申旭輝說。其次，地震科學研究的方法和手段受到很多制約。地震發生在地下，科學家們很難去地下看怎麼回事，而地面的探測站點畢竟分散，很難把全球的地球物理場搞清楚。此外，地震研究的基本理論本身起源於早期的牛頓物理學，而如今物理學發展很快，基礎理論學科相互交叉滲透，地震研究迫切需要吸收其他相關學科的理論。

如何跨越這三座大山？「無非上天入地。」申旭輝說，「地震是地殼運動，這種運動會切割磁力線，造成磁力線的扭曲，我們可以通過衛星捕捉這些信號，跟蹤地震前兆。」

發射一顆衛星，跳出地球看地震，將突破許多地震研究的限制。「在地面上，像青藏高原的極寒地區地震台網不能完全覆蓋，面積廣闊的海洋我們也觀測不到，但是衛星上天后，就可以不受這些自然環境的約束，對全疆域實時觀測。而且，地球和太陽之間的作用力，對於板塊運動及地震研究都有幫助，跳出地球看地震，可以借鑒現代物理學和空間科學的成果促進地震科學的發展。」申旭輝說。

記者從中國地震局了解到，今年要發射的電磁監測試驗衛星是我國立體地震觀測體系第一個天基平台，它將發揮空間對地觀測的大動態、寬視角、全天候特點，獲取全球電磁場、電離層等離子體、高能粒子觀測數據，研究地球系統特別是電離層與其他各圈層相互作用及其效應。它可以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，進一步推進我國立體地震觀測體系建設，開闢探索地震監測預測新途徑。同時，衛星還能為航空航天、導航通訊等領域提供空間電磁環境監測服務。

對全球實施觀測，統計研究全球地震的前兆變化特徵，這對於地震研究者來說是一件非常興奮的事情。「這樣一來，我在有生之年，十年就可以拿到上百個七級地震的數據，可以總結很多經驗教訓，衛星觀測可以為科學家提供寶貴的地震震例。」申旭輝說。

在電磁監測衛星家族裡，張衡一號並不孤獨，之前已經有俄羅斯、法國、美國、烏克蘭等國家發射過同類衛星，目前均已退役，其中法國的DEMETEE衛星連續在軌運行6年半，取得了巨大成功。「對於地震研究而言，指望一兩顆星遠遠不夠。」申旭輝說。張衡一號被寄予厚望，其設計指標和載荷配置超過國外同類衛星，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、等離子體分析儀、高能粒子探測器、朗繆爾探針和三頻信標發射機等8種載荷。衛星由中國地震局、航天科技集團、中國科學院、電子科技集團等所屬的幾十家單位參加攻關研製。工程實施3年多來，參研單位密切協作，堅持航天科技與地震科技創新相結合，攻克了平台設計、載荷研發、數據模型開發等多項關鍵技術難題，工程取得了突破性進展。

「為了保持壽命，類似衛星的軌道高度一般在六七百公里，但是考慮到這顆衛星要接收地震電磁波，而電磁波傳播過程是衰減的，為了更好地接收信號，我們把軌道降低到 500公里。而且我們希望時間優先，將衛星的周期設置為5天。這些都是為張衡一號量身定做的一些特殊處理。」申旭輝說。

雖然地震預報非常難，但是地震人一直在努力。為了確保更好地發揮衛星效益，中國地震局會同國防科工局堅持開放共享的原則，組建了電磁監測試驗衛星工程國際科學家委員會，廣泛吸收國際一流專家參與，為衛星的研發建造、應用服務提供科學和工程諮詢，確保電磁監測試驗衛星研發和應用的國際水準。

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