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专家详解“张衡一号”:跃上太空“看”地震
2018/2/3 20:13:11光明日报 】 【收藏】 【打印

专家详解“张衡一号”:跃上太空“看”地震


来源:光明日报

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原标题:跃上太空“看”地震

“张衡一号”发射状态结构图国防科工局供图

“张衡一号”在轨示意图国防科工局供图

“张衡一号”发射升空新华社发

历经近十年艰苦攻关、五年工程研制,我国首颗电磁监测试验卫星2月2日终于揭开神秘的面纱。作为我国地震立体观测体系第一个天基平台,它为何取名“张衡一号”,如何实现太空监测,在地震观测预报中又将发挥怎样的作用?

定名“张衡”有渊源

填补我国地震监测空白小小卫星跨越“三座大山”

公元132年,我国东汉时期著名天文学家张衡发明候风地动仪,可测知地震震中的大概方位,引起举国震动。候风地动仪被认为是世界上最早的地动仪,先于西方国家用仪器记录地震的历史约1800年,开创了世界地震勘测研究的先河。

“这正是我们将卫星定名为‘张衡一号’的渊源。”国防科工局系统工程司副司长赵坚说,取名“张衡一号”一是为纪念中国古代科技代表人物张衡杰出的科技贡献;二是体现了卫星工程地震监测的主要特点,具有科技、历史、文化意义,易于传播;三是为了更好普及地球物理场及地震有关知识,弘扬科学精神,培育社会公众尤其是青少年崇尚科学、热爱航天的良好风气。

其实,这不是张衡第一次被“冠名”。据北京理工大学副教授李赫亚介绍,1970年联合国天文组织将月球背面的一个环形山命名为“张衡环形山”;1977年将太阳系中的1802号小行星命名为“张衡星”。2003年国际小行星中心为纪念张衡及其诞生地河南南阳,将小行星9092命名为“南阳星”。

“本次卫星以‘张衡’为名,除了纪念张衡本人在地震观测方面的杰出贡献,也是为了传承以张衡为代表的中国古代科学家群体的精神内质。”李赫亚说。

填补我国地震监测空白

众所周知,地震监测是世界性的难题。那么,太空中的“张衡一号”如何开展地震监测呢?

“张衡一号”卫星工程首席科学家、中国地震局地壳应力研究所总工申旭辉介绍,我国境内地震分布广、强度大、震源浅,是世界上大陆地震活动最强烈、灾害最严重的国家之一。然而,长期以来,我国地震监测主要依靠陆地上的监测台站设备,地面观测台网在青藏高原和海域地区观测不足,制约了我国地震监测研究的水平。

科学研究表明,一旦发生地震,地球内部的电磁信息就会发生异常,因此,构建空间电磁监测体系对研究地震机理与空间电磁扰动的耦合关系、探索地震监测新方法有着重要意义。卫星具有覆盖范围广、电磁环境好、动态信息强、无地域限制等优势,使用卫星进行地球电磁环境的研究,能够从更大的尺度上提高对地震孕育发生规律的认识,弥补常规地面地震监测手段的不足。因此,国外利用卫星进行地震前空间电磁异常现象的研究已有多年历史,俄罗斯、法国、美国等国家曾发射过同类卫星。

申旭辉告诉记者,“张衡一号”卫星科学应用中心依托中国地震局地壳应力研究所建设和运行。通过监测设备,“张衡一号”可将全球电磁场、电离层等离子体、高能粒子观测数据实时传回地面,为研究人员的科学研究提供连续稳定的大数据支持。

“‘张衡一号’填补了我国在全球地磁场电离层信息获取能力上的空白,提升中国全境电磁场和电离层监测能力,还弥补了地面观测台网在青藏高原和海域地区观测的不足,可帮助我们获取全球震例,大幅增加震例检验机会。”申旭辉说。

小小卫星跨越“三座大山”

关于地震研究,很多人最感兴趣的是地震是否能有效预测。有了天基平台“张衡一号”,我国的地震监测水平将又上一个新台阶,这一点毋庸置疑。“但目前利用电磁监测试验卫星尚不能直接预测预报地震,主要是用于地震电磁电离层前兆信息研究,为未来建立地震监测体系进行前期技术储备。但我们探索地震孕育机理的脚步不会停止。”赵坚向记者强调。

申旭辉则表示,当前,摆在地震科学家面前的有“三座大山”。第一座“大山”是我国地震数据积累太少,不足以帮助科学家形成完整的科学体系和方法体系。“局限于国内的样本数,连有效的统计分析都不够。”第二座“大山”是地震科学研究的方法和手段受到很多制约。地震发生在地下,科学家们很难去地下看到底是怎么回事,而地面的探测站点毕竟分散,很难把全球的地球物理场搞清楚。第三座“大山”则是地震研究的基本理论本身起源于早期的牛顿物理学,而如今物理学发展很快,基础理论学科相互交叉渗透,地震研究迫切需要吸收其他相关学科的理论。

“跨越这‘三座大山’,就要上天入地。如今卫星上天,帮助监测和积累数据,是一种探索和尝试,但是对于地震研究而言,指望一两颗星远远不够。”申旭辉透露,“张衡一号”是我国地球物理场探测卫星计划的首发星,未来将以该卫星为基础,继续推进综合空间信息应用研究,加快推进张衡一号02卫星研制研发进程和后续地球物理场探测卫星规划论证,全面提高我国全球地球物理场信息获取能力。