為掌握地震動(dòng)態(tài)，我們的祖先張衡曾經(jīng)發(fā)明了世界上首臺地動(dòng)儀。如今，研究地震科學(xué)的又一“神器”即將橫空出世。1月17日，《經(jīng)濟日報》記者從全國地震局長(cháng)會(huì )議上了解到，首顆由我國自主研發(fā)建造的電磁監測試驗衛星張衡一號將于今年發(fā)射、投入使用。屆時(shí)，我國將首次具備全疆域和全球三維地球物理場(chǎng)動(dòng)態(tài)監測能力，也是唯一擁有在軌運行的多載荷、高精度地震監測試驗衛星的國家。
關(guān)于地震能否預報，科學(xué)界一直存在爭論。我國地球物理學(xué)家陳運泰曾經(jīng)表示，對地震預報應該持有審慎樂(lè )觀(guān)的態(tài)度。許多科學(xué)家相信，經(jīng)過(guò)不懈努力，加快科學(xué)探索的征途，地震預報有可能在未來(lái)實(shí)現。
地震預報究竟難在哪里？為什么如此先進(jìn)的現代科學(xué)無(wú)法破譯其中奧秘？
電磁監測試驗衛星工程副總設計師申旭輝告訴記者，擺在科學(xué)家面前有3座大山：首先，地震事例太少，不足以幫助科學(xué)家形成完整的科學(xué)體系和方法體系。“比如七級地震在中國每3年才能遇到2次，這樣的數據連統計分析都不夠。”申旭輝說(shuō)。其次，地震科學(xué)研究的方法和手段受到很多制約。地震發(fā)生在地下，科學(xué)家們很難實(shí)地查看怎么回事。而地面上的探測站點(diǎn)分散，很難把全球的地球物理場(chǎng)搞清楚。此外，地震研究的基本理論起源于早期的牛頓物理學(xué)，如今物理學(xué)發(fā)展很快，地震研究迫切需要吸收其他相關(guān)學(xué)科的理論。
如何跨越這三座大山？“無(wú)非上天入地。”申旭輝說(shuō)，“地震是地殼運動(dòng)，會(huì )切割磁力線(xiàn)，造成磁力線(xiàn)的扭曲，我們可以通過(guò)衛星捕捉這些信號，跟蹤地震前兆”。
通過(guò)發(fā)射衛星，跳出地球看地震，將突破許多地震研究的限制。“在地面上，地震臺網(wǎng)不能完全覆蓋所有地區，面積廣闊的海洋我們也觀(guān)測不到。但衛星上天后，就可以不受自然環(huán)境的約束，對全疆域實(shí)時(shí)觀(guān)測。而且，地球和太陽(yáng)之間的作用力對于板塊運動(dòng)及地震研究都有幫助，跳出地球看地震，可以借鑒現代物理學(xué)和空間科學(xué)的成果促進(jìn)地震科學(xué)的發(fā)展。”申旭輝說(shuō)。
據悉，將要發(fā)射的電磁監測試驗衛星是我國立體地震觀(guān)測體系首個(gè)天基平臺。它將發(fā)揮空間對地觀(guān)測的大動(dòng)態(tài)、寬視角、全天候特點(diǎn)，獲取全球電磁場(chǎng)、電離層等離子體、高能粒子觀(guān)測數據，研究地球系統各圈層相互作用及其效應。它可以對中國及其周邊區域開(kāi)展電離層動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監測和地震前兆跟蹤，進(jìn)一步推進(jìn)我國立體地震觀(guān)測體系建設，開(kāi)辟探索地震監測預測新途徑。同時(shí)，衛星還能為航空航天、導航通訊等領(lǐng)域提供空間電磁環(huán)境監測服務(wù)。
能夠觀(guān)測全球，統計研究全球地震的前兆變化特征，對于地震研究者來(lái)說(shuō)，是一件非常興奮的事情。“這樣一來(lái)，十年間，就可以拿到上百個(gè)七級地震的數據，可以總結很多經(jīng)驗教訓，衛星觀(guān)測可以為科學(xué)家提供寶貴的地震震例。”申旭輝說(shuō)。
在電磁監測衛星家族里，張衡一號并不孤獨，之前已有俄羅斯、法國、美國等國家發(fā)射過(guò)同類(lèi)衛星。“對于地震研究而言，指望一兩顆星遠遠不夠。”申旭輝說(shuō)。張衡一號被寄予厚望，其設計指標和載荷配置均超過(guò)國外同類(lèi)衛星，采用通用小衛星平臺，搭載感應式磁力儀、高精度磁強計等8種載荷。該衛星由中國地震局、航天科技集團等所屬的幾十家單位參與攻關(guān)研制。工程實(shí)施3年多來(lái)，參研單位攻克了多項關(guān)鍵技術(shù)難題，取得突破性進(jìn)展。
“為保持壽命，類(lèi)似衛星的軌道高度一般在六七百公里，但考慮到這顆衛星要接收地震電磁波，而電磁波傳播過(guò)程是衰減的，為更好地接收信號，我們把軌道降低到500公里。而且，我們希望時(shí)間優(yōu)先，將衛星的周期設置為5天。這些都是為張衡一號量身定做的特殊處理。”申旭輝說(shuō)。
地震預報非常難，但是，地震人一直在努力。為確保更好地發(fā)揮衛星效益，中國地震局會(huì )同國防科工局堅持開(kāi)放共享的原則，組建了電磁監測試驗衛星工程國際科學(xué)家委員會(huì )，廣泛吸收國際一流專(zhuān)家參與，為衛星的研發(fā)建造、應用服務(wù)提供科學(xué)和工程咨詢(xún)，確保電磁監測試驗衛星研發(fā)和應用的國際水準。
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