电磁监测试验卫星“张衡一号”升空 我国天空地一体化地震立体监测拉开“序幕”

2月2日15时51分，我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将电磁监测试验卫星“张衡一号”发射升空，进入预定轨道。新华社发

公元132年，我国东汉天文学家张衡发明了世界上最早的地动仪，成功测报了陇西地震，比西方国家用仪器记录地震的历史早1000多年。

2月2日，我国首颗电磁监测试验卫星在酒泉卫星发射中心发射升空。这颗以张衡名字命名的科学试验卫星，将在高度约500公里的太阳同步轨上开展全球7级、中国6级以上地震电磁信息分析，为地震机理研究、空间环境监测和地球系统科学研究提供天基平台和新的技术手段。

六臂“变形金刚”电磁洁净度高“武器”多

在卫星大家族里，“张衡一号”是名副其实的小个头：边长为1.4米的立方体，发射质量约730千克。别看个头小，它可是个载荷多、本领大、能屈能伸的“变形金刚”。

2013年，国防科工局和财政部联合批复电磁监测试验卫星工程立项。作为我国地震立体观测体系的第一个天基平台，“张衡一号”卫星由中国航天科技集团所属五院航天东方红卫星有限公司抓总研制。

“‘张衡一号\’有6根超高收纳比的伸杆机构，2根铰链式4根卷筒式。收拢时只有手掌大小，展开后4米多。如此一来，就让原本挤在一起的各种载荷散开队形，互不干扰，各取所需。”卫星机械总体设计师刘江说。

电磁监测试验卫星“武器”多多，搭载3类8种科学载荷：探测电磁场的高精度磁强计、感应式磁力仪和电场探测仪；探测等离子体的朗缪尔探针、等离子体分析仪、GNSS掩星接收机和三频信标机；探测高能粒子的高能粒子探测器。

在近地轨道灵敏、稳定、精确探测地球磁场变化，对卫星本体电磁洁净度提出非常高的要求。作为电磁监测试验卫星，“张衡一号”研制中最大的难点是让卫星相对于它的科学载荷“隐身”起来。

没有金刚钻，不揽瓷器活。“‘张衡一号\’打造了我国新一代磁洁净平台，整星磁洁净度达0.33纳特，不到地球表面磁场强度的十万分之一，几乎把卫星本体无磁化了。”航天东方红卫星有限公司周峰总监说。

开启我国全疆域和全球三维地球物理场动态监测新时代

“张衡一号”是我国地球物理场探测卫星计划首发星。国防科工局系统工程司赵坚副司长表示，作为我国首颗观测与地震活动相关电磁信息的卫星，“张衡一号”的成功发射是我国构建天空地一体化地震立体监测体系的重要里程碑。

“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。”赵坚说。

电磁与地震有什么关联？地震是由地壳运动产生的一种自然现象，地壳运动能切割地球磁力线，或通过“摩擦起电”产生电磁辐射。

早在1965年，苏联科学家就发现了卫星电磁观测在强地震前的异常现象，这一现象被随后发射的多颗卫星反复观测到。21世纪以来，美国、法国、乌克兰等国先后发射电磁卫星，用于研究与地震、火山相关的电离层变化及其机理等。

为什么要发射卫星通过天基平台进行监测？

我国地震地面监测网只能获取非常有限的相关电磁信息。而卫星监测覆盖范围广，电磁环境好，动态信息强，且无地域限制。

“‘张衡一号\’弥补了常规地面地震监测手段的不足，开启了我国全疆域和全球三维地球物理场动态监测新时代。有了它，每年可以收集到全球10多次7级以上地震和150次左右6级地震。卫星监测1年的信息量，地面监测需要20多年，能够帮助科学家提高对地震孕育发生规律的认识。”电磁监测试验卫星工程首席科学家申旭辉说。

得益于国际合作服务科学研究

发射成功后，“张衡一号”将迎来为期半年的在轨测试，通过星地比测和国际联测的“模拟考”检验数据质量，之后在轨交付“转正上岗”。

“‘张衡一号\’得益于国际合作，星上装载有意大利高能粒子探测器。各国科学家对‘张衡一号\’寄予厚望。接下来，我们将推进数据共享和国际联测方面的合作。”中国地震局科学技术司（国际合作司）司长胡春峰说。

亲临发射现场的意大利航天局局长巴蒂斯通表示，“中国的‘张衡一号\’是一颗配备良好、致力于获取空间探测和地震活动之间关联性的卫星。它将以极高灵敏度成为地震科学研究的重要贡献者。”

“地震预报是世界难题。与法国电磁监测卫星Demeter相比，‘张衡一号\’增加了新的电离层探测载荷和科学试验。”法国Demeter卫星计划首席科学家米歇尔·帕罗特说。

“张衡一号”每5天实现对地球上同一地点的重访。根据相关发展规划，后续卫星正加速立项，“张衡二号”卫星有望于2020年发射。

（新华社甘肃酒泉2月2日电）

五一〇所自主研制电场探测仪首次应用

本报兰州2月2日讯（记者秦娜）今天15时51分，我国首颗自主研发建造的电磁监测试验卫星——“张衡一号”在酒泉卫星发射中心成功发射，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。作为星上主要载荷之一，由中国航天科技集团公司五院510所创新研发的电场探测仪实现了首次应用，将在未来5年探测卫星轨道环境空间电场，服务于我国地震研究。

近年来科学家们发现地震会对空间等离子体环境的电磁场产生影响，甚至会在地震前就已经开始产生影响，因此科学家希望通过研究空间等离子体变化与地震活动的关联规律，来探索如何攻克“地震预报”这一世界难题。“张衡一号”卫星正是在这种背景下诞生的。

510所副所长王润福介绍，与以往在地面监测电磁波的多种方式相比，利用天基平台对地球电磁波变化进行监测可以说“站得更高，看得也更远、更广”，因此被形象地称为“跳出地球看地震”，此次“张衡一号”的发射应用也标志着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。

王润福介绍，510所于2011年启动前期研究工作，历经7年攻关，科研团队成功研制出电场探测仪，这一技术填补了国内技术空白，其中电场分辨率、灵敏度等核心指标均达到国际领先水平，电场探测仪也成为我国电磁监测领域中首个在航天应用的载荷产品。

“电场探测仪通过伸杆向卫星本体外伸出4个长4.5米的传感器，就像4个灵敏的‘触角\’，每两个传感器为一组，可以感知等离子电势换算得出空间三维电场。”510所空间探测载荷工程中心副总王鹢介绍，在卫星内部，有一个被称为“信号处理单元”的高灵敏电子学测量设备，就好比电场探测仪的“大脑”，它把“触角”探测到的微小频谱进行精细处理后，再将这些科学数据快速回传到地面，经过科研人员分析研究，最终积累形成数据库，用于地震研究。

510所空间探测载荷工程中心技术总监雷军刚介绍说：“电场探测仪当初的设计指标超过之前国际发射的同类卫星的最高水平，因此对我们来说是又新又难，其中同时解决宽频带、大动态范围、微弱信号监测电磁学领域三大难题的要求是最困难的。”研发中，团队先后攻克了测试标定等技术难题，相当于将电场探测仪灵敏度的国际最高水平提升了一个量级，又在国际市场封锁的情况下，解决了滑环电缆等工程难题，实现了诸多创新。

“此次创新成果的应用，在形成510所新的技术增长点的同时，有效支撑了国家航天事业发展，更重要的是以电场探测仪为开端，510所近几年陆续启动了很多新载荷研制项目，这些新载荷将在我国未来火星探测、小行星探测等领域发挥重要作用。”王润福说。

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