地球周圍有著一層薄薄的“殼”——空間等離子體環(huán)境。從某種程度上說，等離子體態(tài)物質(zhì)就像水，當受到地殼運動、人類活動等影響時，電磁波會如同漣漪般，在等離子體環(huán)境里傳播。

近些年，科學家發(fā)現(xiàn)地震也會對空間等離子體環(huán)境中的電磁場產(chǎn)生影響，有些影響甚至可能出現(xiàn)在地震發(fā)生前。因此，科學家希望通過研究空間等離子體變化與地震活動的關聯(lián)規(guī)律，探索如何攻克“地震預報”這一千年難題。我國首顆觀測與地震活動相關電磁信息的衛(wèi)星“張衡一號”應運誕生。

2月2日15時51分，“張衡一號”發(fā)射升空。國防科工局系統(tǒng)工程司副司長趙堅介紹，該衛(wèi)星并不能直接預測預報地震，而主要用于地震前兆信息研究，為未來建立地震監(jiān)測體系進行前期技術儲備。

作為我國首個天基地震電磁綜合觀測平臺，“張衡一號”開辟了我國地震監(jiān)測研究的新視角，是我國構(gòu)建天空地一體化地震立體監(jiān)測體系的重要里程碑。同時它也集合了多項航天技術創(chuàng)新成果。

“上帝視角”：填補國內(nèi)地震監(jiān)測空白

受自然環(huán)境條件限制，目前我國以青藏高原為主的近200萬平方公里陸地面積缺乏地震前兆監(jiān)測能力，在國境線和約300萬平方公里的海域，地震監(jiān)測能力也幾乎為零。“張衡一號”的發(fā)射入軌，將迅速填補上述空白。

趙堅介紹，除了為地震電磁立體觀測提供更多種類、更加海量的電磁類信息，“張衡一號”投入使用后還將帶動其他空間信息技術在防震減災領域的應用，加快地震立體觀測體系建設，提高地震監(jiān)測能力。利用該衛(wèi)星獲取的數(shù)據(jù)，可以提高地球物理場反演能力，自主建立全球基本地球物理場模型，取得具有自主知識產(chǎn)權(quán)的研究成果。

目前，國防科工局正會同有關部委推動電磁監(jiān)測衛(wèi)星(02星)的論證工作，該衛(wèi)星計劃于2020年發(fā)射。

靈敏探測：如同千米巨浪中辨水滴

要從太空探地震，“張衡一號”的主要載荷，是中國航天科技集團五院510所研制的電場探測儀，用于探測衛(wèi)星軌道環(huán)境空間電場。這是目前國際上運行在太陽同步軌道功能配置最全的空間電場探測儀器。

為了感知空間三維電場，探測儀通過伸桿向衛(wèi)星本體外伸出4個傳感器，如同4個靈敏的“觸角”。每個觸角都能準確感知周圍等離子體環(huán)境電勢，兩觸角間電勢差與距離的商，就是兩觸角方向的電場，多組不共面方向的電場便能換算出空間三維電場。記者了解到，這些探測器靈敏度極高，可以探測到非常微小的等離子體電勢變化，相當于在數(shù)千米高的巨浪浪尖，分辨一粒小水珠。

在衛(wèi)星內(nèi)部，有著探測儀的“大腦”——信號處理單元。這臺高靈敏電子學測量設備，能把觸角探測到的微小波動細分成十幾個通道，通過進一步精細處理，變成數(shù)字量，分成頻譜，再傳輸?shù)降孛?，供科學家研究。

高磁潔凈度：不到地球磁場強度的十萬分之一

“張衡一號”運行在500公里高度的太陽同步軌道，在近地軌道地球磁場很強大的情況下，要精確探測電離層的微弱變化，需要衛(wèi)星“隱身”在電離層里。這對衛(wèi)星本體的電磁潔凈度提出了極高要求。

根據(jù)工程要求，衛(wèi)星本體磁性對磁場測量影響不確定性要控制在0.5納特斯拉以內(nèi)，這相當于地球表面磁場強度的十萬分之一。航天科技集團五院東方紅衛(wèi)星公司研制團隊對自主研發(fā)的CAST2000衛(wèi)星平臺進行了改進，讓“張衡一號”的整星磁潔凈度達到了0.33納特斯拉。

此前在軌運行的高磁潔凈度衛(wèi)星全部由國外研制。“張衡一號”不僅擁有了獨一無二的高磁潔凈度特性，也成為了我國第一代磁潔凈衛(wèi)星平臺，彌補了我國天基科學探測領域發(fā)展的一大短板，對后續(xù)空間電磁場探測任務的發(fā)展具有重要意義。