張衡一號

2號下午15點(diǎn)51分，我國首顆觀測與地震活動相關(guān)電磁信息的衛(wèi)星——乘坐著“”在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心直插云霄、奔赴太空，順利進(jìn)入預(yù)定軌道。此次任務(wù)還搭載發(fā)射了“”、等六顆國內(nèi)外的微小衛(wèi)星。

“張衡一號”的成功發(fā)射使我國成為世界上少數(shù)擁有在軌運(yùn)行高精度地球物理場探測衛(wèi)星的國家之一。它創(chuàng)造了我國衛(wèi)星研制領(lǐng)域的多項首次，總體技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平，部分技術(shù)指標(biāo)領(lǐng)先國際先進(jìn)水平。真的可以在天上“看到”地震嗎?另外，發(fā)射成功對我國地震觀測研究又將發(fā)揮哪些重要作用?

“

這是《后漢書·張衡傳》中關(guān)于“地動儀”的描述，公元132年，張衡發(fā)明了世界上最早的地動儀，開創(chuàng)了世界地震勘測研究的先河。一千多年前后的今天，我國首顆電磁監(jiān)測試驗衛(wèi)星進(jìn)入太空，為了紀(jì)念張衡，衛(wèi)星被命名為“張衡一號”。

“9、8、7、6、5、4、3、2、1，點(diǎn)火！起飛！”

昨天下午15點(diǎn)51分，“張衡一號”由長征二號丁運(yùn)載火箭托舉著在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心拔地而起，在蔚藍(lán)色的天空中劃過一道火箭長長的尾焰后，衛(wèi)星很快順利進(jìn)入預(yù)定軌道。酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心主任張志芬宣布：

“電磁監(jiān)測試驗衛(wèi)星任務(wù)發(fā)射圓滿成功！謝謝大家！”

張衡一號設(shè)計壽命五年，由平臺服務(wù)艙和有效載荷艙組成，總重量約730公斤，外形為一個長、寬、高都大約是1.4米的立方體，單太陽翼，裝載有6根伸展長度4米多的卷筒式伸桿機(jī)構(gòu)，收攏時只有手掌大小，展開后長度均達(dá)到約5米，達(dá)到國際先進(jìn)水平。

“其中意大利載荷與我們中國研制的高能粒子探測器互為補(bǔ)充，聯(lián)合完成整個空間高能粒子的探測工作；奧地利載荷主要為中方研制載荷的矢量磁場探測數(shù)據(jù)提供標(biāo)量的校準(zhǔn)。”

中國航天科技集團(tuán)五院航天東方紅衛(wèi)星有限公司總監(jiān)周峰介紹，衛(wèi)星上搭載的有效載荷共3大類8種，其中，探測電磁場的高精度磁強(qiáng)計、感應(yīng)式磁力儀載荷填補(bǔ)了我國在近地磁場精確探測領(lǐng)域的空白，與國際上先進(jìn)的執(zhí)行地球磁場探測任務(wù)的德國衛(wèi)星和歐空局衛(wèi)星相比，載荷技術(shù)指標(biāo)相當(dāng)，達(dá)到國際先進(jìn)水平：

“主要是用于監(jiān)測全球空間電磁場、電離層等離子體、高能粒子沉降等物理現(xiàn)象，為構(gòu)建我國的天空地一體化地震立體監(jiān)測體系樹立一個重要的研究基礎(chǔ)。”

國防科工局系統(tǒng)工程司副司長趙堅表示，這顆衛(wèi)星是我國全新研制的國家民用航天科研試驗衛(wèi)星，也是我國地球物理場探測衛(wèi)星計劃的首發(fā)星：

“張衡一號”可分析全球7級、中國6級以上地震

張衡一號發(fā)射狀態(tài)結(jié)構(gòu)圖

“地球物理參數(shù)，這物理參數(shù)多了，電磁場、地磁場、形變、專業(yè)化地下流體，地下水呀還有引起的動物反應(yīng)，這些東西要通過科學(xué)研究搞清楚，這些信息和地震孕育有什么關(guān)系。”

地球電磁場部分源于地球內(nèi)部，也與太陽和電離層的變化等有關(guān)。正是有了地球電磁場，我們才能通過指南針辨別方向。中國地震局局長鄭國光進(jìn)一步解釋說，地球的板塊、斷層移動引發(fā)地震，同時也會在地震前后帶來包括地球電磁場變化等很多信息，這就是地球物理參數(shù)。張衡一號就是要對這些地球物理參數(shù)進(jìn)行研究。

“我們現(xiàn)在是選取了地震效應(yīng)釋放過程中，比較顯著的在電離層上可以觀測到的電離層的變化，所以我們這顆衛(wèi)星本身不是直接來觀看地震發(fā)生的過程。”

不過，電磁場的變化只是地球物理場的一個基本的物理參數(shù)，并不代表全部的電磁場在地震之前一定會發(fā)生變化。中國航天科技集團(tuán)電磁監(jiān)測試驗衛(wèi)星系統(tǒng)總設(shè)計師袁仕耿說：

“有點(diǎn)類似于一個大象上面爬上一只螞蟻，那么我們把螞蟻分辨出來，就是要達(dá)到這個程度，最關(guān)鍵的并不是光把螞蟻分出來，分辨螞蟻的同時我還要把大象稱出來，描述的誤差呢也不能超過這個螞蟻的大小，對載荷來說的話，我總結(jié)一下就是要求有三點(diǎn)，第一個靈敏，第二個穩(wěn)定，第三個準(zhǔn)確。”

每一個物體都有自己的磁性、磁場和引力，衛(wèi)星也不例外。運(yùn)行在500公里高度的太陽同步軌道上，還要兼顧近地軌道強(qiáng)大的地球磁場，此時要想精確探測地球磁場的細(xì)微變化，對衛(wèi)星的電磁潔凈度就提出了非常高的要求。也就是說，要讓衛(wèi)星自己的磁性對磁場測量影響減小到最小。目前，張衡一號的磁潔凈度達(dá)到0.33納特，達(dá)到國際先進(jìn)水平。中國航天科技集團(tuán)張衡一號衛(wèi)星高精度磁強(qiáng)計主任設(shè)計師周斌舉例證明，這就像在一個強(qiáng)背景下，測一個非常弱的變化：

“6級以下的地震一般來說不會造成明顯的破壞；第二呢我實際上是要再把所有的地震監(jiān)測起來，那我得需要大量的人力投入，大量的計算系統(tǒng)的投入，成本太大。第三個就是科學(xué)上來看，5級以下的地震，它能量有限，所以不足以有大量顯著性的信息到電離子層里面去。”

通過這顆衛(wèi)星，就形成了我國首個天基地震電磁綜合觀測平臺，不同于只能觀測有限范圍的地基平臺，它將分析全球7級、中國6級以上地震電磁電離層信息特征。衛(wèi)星工程首席科學(xué)家、副總師申旭輝解釋說，至少6級是考慮了三方面因素：

這樣的電磁信息如何能夠保證能準(zhǔn)確監(jiān)測到?申旭輝回答，衛(wèi)星在軌期間將每5天實現(xiàn)對地球上同一地點(diǎn)的重訪，觀測區(qū)域可覆蓋地球南北緯65°內(nèi)的區(qū)域，重點(diǎn)觀測區(qū)域覆蓋我國陸地全境和陸地周邊約1000公里區(qū)域以及全球兩個主要地震帶，這就從時間和空間上保證了信息、數(shù)據(jù)的獲取：

申旭輝說：“整個我的運(yùn)行團(tuán)隊理論上我是24小時不間斷的在工作的，有數(shù)據(jù)下來我馬上處理。然后另外一個地震前的，比如說假如我這十天間有了信號，我衛(wèi)星過去，那么我可以至少十天內(nèi)可以有兩次信息。”

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除了在這方面發(fā)揮作用，張衡一號還可以為開展空間天氣預(yù)警及通信導(dǎo)航環(huán)境研究提供重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。中國地震局局長鄭國光說，衛(wèi)星的發(fā)射和投入使用，將使我國首次具備全疆域和全球三維地球物理場動態(tài)監(jiān)測的技術(shù)能力，使我國成為世界上擁有在軌運(yùn)行多載荷、高精度地球物理場探測衛(wèi)星的少數(shù)國家之一。后續(xù)衛(wèi)星計劃于2020年發(fā)射。

研制團(tuán)隊合影

首顆教育共享衛(wèi)星“少年星一號”一同升空

少年星一號

正是科研前輩們的努力付出，祖國未來的花朵們才有了更加茁壯成長的土壤，讓智慧起航。也就在昨天(2號)，承載著10萬中小學(xué)生的創(chuàng)意和夢想的我國首顆教育共享衛(wèi)星“”同樣作為長征二號丁運(yùn)載火箭上的“乘客”之一被送上太空。

少年星一號

據(jù)了解，在完成在軌測試后，“”將面向建有衛(wèi)星測控分站的中小學(xué)校和教育機(jī)構(gòu)開放衛(wèi)星通信資源，服務(wù)于中國中小學(xué)生航天科普教育。

少年星一號

孩子們提出是否用衛(wèi)星與外星球聯(lián)系，還想在衛(wèi)星上種個豆子，是否可以幫助非洲的孩子尋找水源，是否可以實現(xiàn)全球的wifi和萬物互聯(lián)。”

“少年星一號”是“中國少年微星計劃”的重要成果，這項由中國宋慶齡基金會、中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會和中國教育學(xué)會聯(lián)合發(fā)起的計劃自2016年4月啟動以來，吸引了10多萬名中國中小學(xué)生參與衛(wèi)星功能的創(chuàng)意設(shè)計。九天微星創(chuàng)始人兼CEO謝濤介紹說：“

但實際考慮到，這顆衛(wèi)星比較小嘛，很多事情通過一顆小衛(wèi)星是很難實現(xiàn)的。后來我們根據(jù)衛(wèi)星的能力選用創(chuàng)意，最終是落到兩個方面。一個就是這種無線電的通信，另外一個就是太空的拍照，主要是具備這兩種功能。”

在學(xué)生天馬行空的創(chuàng)意想象中，研發(fā)團(tuán)隊進(jìn)一步對可實現(xiàn)創(chuàng)意進(jìn)行歸類，最終遴選確定了“少年星一號”的目標(biāo)構(gòu)架。九天微星首席技術(shù)官兼衛(wèi)星總體設(shè)計師劉麗坤博士告訴記者：“

目前，測控站分為主站和分站，少年星主站位于中國宋慶齡青少年科技文化交流中心，通過主站，大家可以看到在衛(wèi)星飛控大廳看到的畫面，包含衛(wèi)星的基本姿態(tài)信息，軌道信息，預(yù)測圖等。除測控主站外，我們還建設(shè)了包括海南文昌中學(xué)、鄭州四中、北京永泰小學(xué)和北京五十七中在內(nèi)的十余個校園測控分站。”

在軌運(yùn)行之后，建有衛(wèi)星測控分站的中小學(xué)校和教育機(jī)構(gòu)都可以使用“少年星一號”的數(shù)據(jù)和功能，將為中小學(xué)生提供測控真實衛(wèi)星的體驗，創(chuàng)造出全新的航天科普教育場景。九天微星教育事業(yè)部產(chǎn)品總監(jiān)李天麒介紹：“

學(xué)生代表觀摩“少年星一號”

目前，基于“少年星”研制與測控的中小學(xué)航天科普課程體系初步建立，立方星套件已更新至第四代，并通過測控站實現(xiàn)技術(shù)轉(zhuǎn)化和共享。

2018年年底之前，我們爭取達(dá)到100家地面分站的建設(shè)，同時我們會發(fā)更多的衛(wèi)星，給這些分站提供天地互聯(lián)互通，給更多孩子提供自己動手參與制造并操控衛(wèi)星的機(jī)會，激發(fā)孩子對未知世界的探索。”

謝濤表示，后續(xù)將會進(jìn)一步完善分站建設(shè)，并持續(xù)根據(jù)教學(xué)反饋，繼續(xù)改善教育方案，增加更多的趣味性：“