“张衡一号”发射升空：有可能“看到”中国境内6级以上地震

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　　张衡一号

　　据中国之声《新闻纵横》报道，2号下午15点51分，我国首颗观测与地震活动相关电磁信息的卫星——“张衡一号”乘坐着“长征二号丁运载火箭”在酒泉卫星发射中心直插云霄、奔赴太空，顺利进入预定轨道。此次任务还搭载发射了“少年星一号”、等六颗国内外的微小卫星。

　　“张衡一号”的成功发射使我国成为世界上少数拥有在轨运行高精度地球物理场探测卫星的国家之一。它创造了我国卫星研制领域的多项首次，总体技术指标达到国际先进水平，部分技术指标领先国际先进水平。真的可以在天上“看到”地震吗？另外，发射成功对我国地震观测研究又将发挥哪些重要作用？

　　“它有八个方位，每个方位上均有一条口含铜珠的龙，在每条龙的下方都有一只蟾蜍与其对应。任何一方如有地震发生，该方向龙口所含铜珠即落人蟾蜍口中，由此便可测出发生地震的方向。”经过试验，与所设制，符合如神，自从有书籍记载以来，是没有过的。曾经一龙机发，地不觉动，雒阳的学者都责怪不足信，几天之后，送信人来了，果然在陇西地发生地震，众人于是都服其神妙。自此之后，朝廷就令史官记载地动发生的地方。

　　这是《后汉书·张衡传》中关于“地动仪”的描述，公元132年，张衡发明了世界上最早的地动仪，开创了世界地震勘测研究的先河。一千多年前后的今天，我国首颗电磁监测试验卫星进入太空，为了纪念张衡，卫星被命名为“张衡一号”。

　　“9、8、7、6、5、4、3、2、1，点火！起飞！”

　　昨天下午15点51分，“张衡一号”由长征二号丁运载火箭托举着在酒泉卫星发射中心拔地而起，在蔚蓝色的天空中划过一道火箭长长的尾焰后，卫星很快顺利进入预定轨道。酒泉卫星发射中心主任张志芬宣布：

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　　“电磁监测试验卫星任务发射圆满成功！谢谢大家！”

　　张衡一号设计寿命五年，由平台服务舱和有效载荷舱组成，总重量约730公斤，外形为一个长、宽、高都大约是1.4米的立方体，单太阳翼，装载有6根伸展长度4米多的卷筒式伸杆机构，收拢时只有手掌大小，展开后长度均达到约5米，达到国际先进水平。

　　中国航天科技集团五院航天东方红卫星有限公司总监周峰介绍，卫星上搭载的有效载荷共3大类8种，其中，探测电磁场的高精度磁强计、感应式磁力仪载荷填补了我国在近地磁场精确探测领域的空白，与国际上先进的执行地球磁场探测任务的德国卫星和欧空局卫星相比，载荷技术指标相当，达到国际先进水平：“其中意大利载荷与我们中国研制的高能粒子探测器互为补充，联合完成整个空间高能粒子的探测工作；奥地利载荷主要为中方研制载荷的矢量磁场探测数据提供标量的校准。”

　　国防科工局系统工程司副司长赵坚表示，这颗卫星是我国全新研制的国家民用航天科研试验卫星，也是我国地球物理场探测卫星计划的首发星：“主要是用于监测全球空间电磁场、电离层等离子体、高能粒子沉降等物理现象，为构建我国的天空地一体化地震立体监测体系树立一个重要的研究基础。”

　　“张衡一号”可分析全球7级、中国6级以上地震

                               
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　　张衡一号发射状态结构图

　　地球电磁场部分源于地球内部，也与太阳和电离层的变化等有关。正是有了地球电磁场，我们才能通过指南针辨别方向。中国地震局局长郑国光进一步解释说，地球的板块、断层移动引发地震，同时也会在地震前后带来包括地球电磁场变化等很多信息，这就是地球物理参数。张衡一号就是要对这些地球物理参数进行研究。“地球物理参数，这物理参数多了，电磁场、地磁场、形变、专业化地下流体，地下水呀还有引起的动物反应，这些东西要通过科学研究搞清楚，这些信息和地震孕育有什么关系。”

　　不过，电磁场的变化只是地球物理场的一个基本的物理参数，并不代表全部的电磁场在地震之前一定会发生变化。中国航天科技集团电磁监测试验卫星系统总设计师袁仕耿说：“我们现在是选取了地震效应释放过程中，比较显著的在电离层上可以观测到的电离层的变化，所以我们这颗卫星本身不是直接来观看地震发生的过程。”

　　每一个物体都有自己的磁性、磁场和引力，卫星也不例外。运行在500公里高度的太阳同步轨道上，还要兼顾近地轨道强大的地球磁场，此时要想精确探测地球磁场的细微变化，对卫星的电磁洁净度就提出了非常高的要求。也就是说，要让卫星自己的磁性对磁场测量影响减小到最小。目前，张衡一号的磁洁净度达到0.33纳特，达到国际先进水平。中国航天科技集团张衡一号卫星高精度磁强计主任设计师周斌举例证明，这就像在一个强背景下，测一个非常弱的变化：“有点类似于一个大象上面爬上一只蚂蚁，那么我们把蚂蚁分辨出来，就是要达到这个程度，最关键的并不是光把蚂蚁分出来，分辨蚂蚁的同时我还要把大象称出来，描述的误差呢也不能超过这个蚂蚁的大小，对载荷来说的话，我总结一下就是要求有三点，第一个灵敏，第二个稳定，第三个准确。”

　　通过这颗卫星，就形成了我国首个天基地震电磁综合观测平台，不同于只能观测有限范围的地基平台，它将分析全球7级、中国6级以上地震电磁电离层信息特征。卫星工程首席科学家、副总师申旭辉解释说，至少6级是考虑了三方面因素：“6级以下的地震一般来说不会造成明显的破坏；第二呢我实际上是要再把所有的地震监测起来，那我得需要大量的人力投入，大量的计算系统的投入，成本太大。第三个就是科学上来看，5级以下的地震，它能量有限，所以不足以有大量显著性的信息到电离子层里面去。”

　　这样的电磁信息如何能够保证能准确监测到？申旭辉回答，卫星在轨期间将每5天实现对地球上同一地点的重访，观测区域可覆盖地球南北纬65°内的区域，重点观测区域覆盖我国陆地全境和陆地周边约1000公里区域以及全球两个主要地震带，这就从时间和空间上保证了信息、数据的获取：

　　申旭辉说：“整个我的运行团队理论上我是24小时不间断的在工作的，有数据下来我马上处理。然后另外一个地震前的，比如说假如我这十天间有了信号，我卫星过去，那么我可以至少十天内可以有两次信息。”

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　　除了在这方面发挥作用，张衡一号还可以为开展空间天气预警及通信导航环境研究提供重要的基础数据。中国地震局局长郑国光说，卫星的发射和投入使用，将使我国首次具备全疆域和全球三维地球物理场动态监测的技术能力，使我国成为世界上拥有在轨运行多载荷、高精度地球物理场探测卫星的少数国家之一。后续卫星计划于2020年发射。“后面还有重力卫星，就是测地球重力的，地下规律、运动规律、地球运动规律和地震运行发展规律也是一个重要的参数。就是随着我们这张衡一号、张衡二号、张衡三号往下去推，我们监测的基本的地球物理参数可能会再增加。监测的精度可能还会有要提高，监测的能力也会有大的提高。所以对地球内部运动对地震运行发展的规律的认识，将会有比较大的提高。”

                               
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　　研制团队合影

　　首颗教育共享卫星“少年星一号”一同升空

　　正是科研前辈们的努力付出，祖国未来的花朵们才有了更加茁壮成长的土壤，让智慧起航。也就在昨天（2号），承载着10万中小学生的创意和梦想的我国首颗教育共享卫星“少年星一号”同样作为长征二号丁运载火箭上的“乘客”之一被送上太空。

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　　据了解，在完成在轨测试后，“少年星一号”将面向建有卫星测控分站的中小学校和教育机构开放卫星通信资源，服务于中国中小学生航天科普教育。

                               
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　　少年星一号

　　“少年星一号”是“中国少年微星计划”的重要成果，这项由中国宋庆龄基金会、中国科学技术协会和中国教育学会联合发起的计划自2016年4月启动以来，吸引了10多万名中国中小学生参与卫星功能的创意设计。九天微星创始人兼CEO谢涛介绍说：“孩子们提出是否用卫星与外星球联系，还想在卫星上种个豆子，是否可以帮助非洲的孩子寻找水源，是否可以实现全球的wifi和万物互联。”

　　在学生天马行空的创意想象中，研发团队进一步对可实现创意进行归类，最终遴选确定了“少年星一号”的目标构架。九天微星首席技术官兼卫星总体设计师刘丽坤博士告诉记者：“但实际考虑到，这颗卫星比较小嘛，很多事情通过一颗小卫星是很难实现的。后来我们根据卫星的能力选用创意，最终是落到两个方面。一个就是这种无线电的通信，另外一个就是太空的拍照，主要是具备这两种功能。”

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　　在轨运行之后，建有卫星测控分站的中小学校和教育机构都可以使用“少年星一号”的数据和功能，将为中小学生提供测控真实卫星的体验，创造出全新的航天科普教育场景。九天微星教育事业部产品总监李天麒介绍：“目前，测控站分为主站和分站，少年星主站位于中国宋庆龄青少年科技文化交流中心，通过主站，大家可以看到在卫星飞控大厅看到的画面，包含卫星的基本姿态信息，轨道信息，预测图等。除测控主站外，我们还建设了包括海南文昌中学、郑州四中、北京永泰小学和北京五十七中在内的十余个校园测控分站。”

                               
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　　学生代表观摩“少年星一号”

　　目前，基于“少年星”研制与测控的中小学航天科普课程体系初步建立，立方星套件已更新至第四代，并通过测控站实现技术转化和共享。

　　谢涛表示，后续将会进一步完善分站建设，并持续根据教学反馈，继续改善教育方案，增加更多的趣味性：“2018年年底之前，我们争取达到100家地面分站的建设，同时我们会发更多的卫星，给这些分站提供天地互联互通，给更多孩子提供自己动手参与制造并操控卫星的机会，激发孩子对未知世界的探索。”