[科普中国]-张衡一号开启地震监测预测新篇章-

今天，我国首颗地震电磁监测卫星“张衡一号”在酒泉卫星发射中心成功发射，这是我国自主研发的地震立体观测体系天基观测平台，表明我国已经成为唯一拥有在轨运行的多载荷、高精度地震监测卫星的国家，这是我国继“墨子号”量子科学卫星之后又一个以我国古代科学家名字命名的科学实验卫星。

张衡是我国古代著名的科学家，他的重要发明就是候风地动仪，这是世界上最早记录地震的仪器。此次发射的地震电磁卫星“张衡一号”就是为纪念这位伟大的科学家而命名的。

图1 《张衡一号》地震电磁监测卫星

电磁监测卫星：研究地球电磁环境

地球是一个系统，它是由空间圈、大气圈、水圈和固体地球（固体地球包括岩石圈、地幔、外核和内核）各个圈层组成。地球科学的主要任务就是研究地球系统各个圈层相互作用、地球灾变和人类活动对地球的影响。在航天时代，地球各个圈层的相互作用更进一步被证明，在特大地震发生时电离层有反应已经被证实。

电磁监测卫星是研究地球电磁环境的重要手段，在地震监测、预测方面有重要的应用前景。科学家通过研究发现，在一些大地震前可观测到较大空间范围的电离层扰动和电磁异常现象。法国2004年发射了专用于地震监测的DEMETER卫星，观测到了明显的震前电磁扰动信息。

图2 地震空间电磁扰动

空间电磁探测是对地球高层大气和外层空间所进行的探测，以人造地球卫星为主，与地面观测台站网相配合构成完整的探测系统。空间探测主要了解太阳系的起源、演变和现状；通过对太阳系内的各主要行星的比较研究，进一步认识地球环境的形成和演变，了解地球各个圈层的相互作用及地球环境的变化。空间探测主要探测中性粒子、高能带电粒子、等离子体、微流星体、磁场和电场。

我国空间监测和探测地震技术创新进入了快车道

人造地球卫星上天开辟了空间对地观测。20世纪70年代末期，卫星遥感技术已经有了初步应用，利用光学遥感来观察地球上的地质构造，监测地震灾害，特别是大地震后从空中遥感照片上解译地震灾情，为地震应急救援提供遥感数据。

20世纪80年代末期，GPS应用于地壳形变监测，红外遥感信息监测地面的温度变化，从而研究大地震和红外遥感之间的关系。

20世纪90年代中期，干涉雷达技术可以观测大地震的形变，从而研究地震的同震形变。

21世纪初，根据地震行业需求，全面开展了卫星电磁和电离层与地震的关系研究，多源多种遥感和探测技术在地震应用迅速发展。

十一五期间，中国地震局结合防震减灾的要求，开展了遥感在地震减灾和空间技术应用研究。

十二五期间，我国开始电磁监测试验卫星研制，实施了空间地震遥感和监测地震应急示范工程，开展了卫星遥感和探测地震的定量研究，使我国空间监测和探测地震技术创新进入了快车道，同时进行了“天地一体化”防震减灾立体综合观测、卫星地震工程建设。

近年来，电磁监测卫星的有关技术与应用发展迅速。国际上，俄罗斯、法国、乌克兰等很多国家纷纷将地震监测的卫星列入航天发展计划。我国首颗电磁监测卫星于2013年7月29日获得国务院批准立项，它是中国地震立体观测体系的第一个天基平台，开辟了我国地震监测预测的新途径。它的发射，可以发挥空间对地观测的大动态、宽视角、全天候特点，通过获取全球电磁场、电离层等离子体、高能粒子观测数据，对中国及其周边区域开展电离层动态实时监测和地震前兆跟踪，弥补地面观测的不足。地震电磁监测卫星发射使我国在卫星地震电磁空间探测进入了世界先进行列。

图3 地球空间地球物理场

地震与电磁场：“张衡一号”为地震预测探索增添新手段

大家要问：电磁和地震有关联吗？空间电磁场的变化和地震有什么关系？这是地球科学家十分关心和需要研究的问题。

大地震之前空间电磁场的变化一直是科学家重点研究的问题。我国“张衡一号”电磁监测卫星将在轨运行5年，在这5年中它将以标准手段对我国6级以上、全球7级以上的地震进行电磁监测，通过大量的数据积累和震例分析，有望找到其中规律，为地震预测探索增添新手段，推动我国地震预测技术的发展。

“张衡一号”电磁监测卫星采用通用小卫星平台，搭载感应式磁力仪、高精度磁强计、电场探测仪、GNSS掩星接收机等8种载荷，是世界上载荷最多，探测精度最高的空间电磁探测卫星，它使我国首次具备全疆域和全球三维地球物理场动态监测能力，也将进一步推进我国立体地震观测体系的建设。

“张衡一号”地震电磁监测卫星的载荷设备将产生大量空间电磁监测数据。实时跟踪这些数据将会产出一系列数据产品与成果，包括全球地磁场、电离层模型和区域增强模型，空间天气监测与预警，中国6级、全球7级以上地震电离层扰动震例研究成果，固体地球物理、空间物理相互作用等科学研究成果。这些数据和成果将为地球科学创新打下良好的空间观测和探测基础。

作为国家地球物理场探测卫星计划的首发星，“张衡一号”电磁监测卫星还可为航空航天、导航通讯等领域提供空间电磁环境监测服务。期待未来“张衡一号”在各种空间电磁监测上给人们带来新的发现和惊喜。