揭秘“张衡一号”

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2月2日15时51分，中国在酒泉卫星发射中心用长征二号运载火箭成功发射了电磁监测试验卫星“张衡一号”，并成功进入预定轨道...

“张衡一号”是中国第一颗观测与地震活动有关的电磁信息的卫星，也是国家地球物理领域探测卫星计划的第一颗星。

这是构建天/地/地一体化三维地震监测系统的重要里程碑

中国地震局局长郑国光表示，“张衡一号”是中国新研制的科学实验卫星，主要用于地球物理场探测和研究。通过监测电磁场、电离层等离子体和高能粒子沉降等全球物理现象，为地震机制研究、环境监测和地球系统科学研究提供了新的技术手段，为研究地震电磁电离层信息的特征和机制提供了新的途径，这就是中国的天/海建设

国防科技局系统工程司副司长赵建对记者说:“卫星具有覆盖面广、电磁环境好、动态信息强、不受地域限制等优点。利用卫星研究地球的电磁环境，可以提高对地震孕育规律的研究和认识，弥补传统地面地震监测方法的不足。”统计结果表明，空之间的电磁干扰与地震的发生有明显的相关性。建设空与空之间的电磁监测系统可以研究地震机制与电磁干扰之间的耦合关系，探索地震预报的新方法

中国地震局地壳应力研究所总工程师、卫星工程首席科学家沈旭辉说，中国地震分布广、强、浅，是世界上地震活动最强、灾害最严重的大陆国家之一。中国高度重视利用卫星技术监测电磁干扰，开展地震相关研究。2009年，开展了电磁监测试验卫星的示范工作。2013年8月，该项目正式成立，经过五年的发展，取得了圆满成功。

携带8个有效载荷，建立全球电磁场和电离层监测平台

赵建说，电磁监测测试卫星将在高度约500公里的太阳同步轨道上运行。卫星的总重量约为730公斤，设计寿命为5年。卫星主体呈立方体结构，装有高精度磁力计和感应磁力计。电场探测器和高能粒子探测器等八种科学探测有效载荷可以实现低地球轨道上的电磁场

沈旭辉表示，“张衡一号”卫星是中国地震立体观测系统的首个天基平台。其目标是建立一个全球电磁场和电离层监测平台，对中国及其周边地区电离层的各种物理量进行动态准实时监测；开展世界7级地震和中国6级地震的电磁信息分析研究，探索地震电离层响应变化的信息特征和机理，为地震观测和研究提供有价值的信息；研究地球系统特别是电离层与其他相关领域的相互作用和影响，为导航/航空航天、导航和通信等相关领域提供空之间电磁环境监测数据的应用服务。

赵建介绍说，“张衡一号”每五天重访一次地球上的同一个地方，卫星观测区域可以覆盖地球南北纬度65度以内的区域，重点观测区域覆盖中国全境和陆地周围约1000公里的区域，以及世界上两大地震带。

郑国光说,“张衡一号”的发射具有重要的科学意义。首先，获得了全球地磁场和电离层环境及其变化信息，填补了相关研究领域的空空白，支持了全球地磁场和电离层模型的构建，有助于我们进一步了解地震孕育和发展的规律；其次，基于天基观测的优势，提高我国对电磁场和电离层的监测能力，弥补青藏高原和海域地面观测网的不足。此外，它还为空的天气预警、通信和导航环境监测以及物理和地球物理研究提供重要的数据支持，为基础科学研究服务。同时，这也大大增强了中国在地球物理领域研究领域的国际影响力。

“这颗卫星的发射和使用，将使中国首次具备对全境内和全球三维地球物理场进行动态监测的技术能力，使中国成为世界上少数几个在轨运行多载荷、高精度地球物理场探测卫星的国家之一。”赵建自豪地说。

电磁监测卫星要求高，卫星发展达到国际先进水平

“张衡一号”在我国卫星发展领域创造了多项技术领域的第一，总体技术指标达到国际先进水平，部分技术指标达到国际领先水平。

其中，最难克服的是卫星对电磁清洁度的要求。“当卫星在低地球轨道上具有强磁场时，有必要精确地探测地球磁场的细微变化，并对卫星本身的电磁清洁度提出非常高的要求。”赵建说，卫星体磁对磁场测量影响的不确定度应控制在0.5 Nat，相当于地球表面磁场强度的十万分之一。

“张衡一号”卫星测试队控制子系统总设计师李贵明告诉记者:“为了满足这一要求，卫星平台的每一台机器和系统都进行了无磁化改造。例如，磁红外地球传感器被拆除，整个飞行程序必须改变；又如，没有磁化要求太阳能帆板不能旋转，但为了保证卫星能量，有必要让帆板面向太阳。如何找到平衡点，团队想了很多办法。”

中国航天科技集团第五研究院航天东方红卫星有限公司负责卫星总体开发的负责人周峰说，目前轨道上所有高磁清洁度卫星都是国外研制的。经过国内的艰苦研究，整颗卫星的磁清洁度达到了0.33 NAT，达到了国内低轨卫星磁清洁度控制的最佳水平，达到了国际先进水平。

“让仪器载荷远离卫星体，这不仅是低磁化的要求，而且可以提高有效载荷的探测精度。”周峰说，这颗卫星上使用的卷轴式伸展机构在折叠时只有手掌大小，展开后长度约为5米。“这是中国第一台自行研制的具有轻重量、低磁性和一维伸缩特性的卷筒式伸缩机构。伸缩杆指向精度、伸缩状态基频等关键性能指标达到国际先进水平。”

“张衡一号”有许多第一。例如，中国首次实现了在轨精确磁场探测，卫星搭载的高精度磁力仪和感应磁力仪的负载填补了中国近地磁场精确探测领域的空空白，达到了国际先进水平，使中国首次获得有价值的全球地磁场数据成为可能。例如，首次实现了高精度的电离层电子和离子的原位探测。

电磁监测卫星02表明，它将继续促进空之间科学卫星的发展

“张衡一号”卫星装有意大利提供的高能粒子探测器和奥地利提供的绝对磁场校准装置。其中，意大利load和中国研制的高能粒子探测器相互补充，共同完成了空之间的高能粒子探测；奥地利载荷为中国研制载荷的矢量磁场检测数据提供标量校准。

赵建说，2011年11月，中国国家航天局和意大利航天局签署了《中国国家航天局和意大利航天局关于和平利用外层空间的协定》,阐明了电磁监测试验卫星的合作。2013年9月，中国国家航天局和意大利航天局签署了中国国家航天局和意大利空局关于中国电磁监测试验卫星合作的谅解备忘录。中国和意大利多次举行双边工作组会议，明确后续有效载荷开发和数据处理的合作内容和计划，以及卫星数据的国际合作政策。

据报道，为了充分发挥卫星数据的应用效率，遵循开放共享的原则，中国国家航天局和中国地震局制定了电磁监测试验卫星数据的国际合作政策。同时，中国国家航天局牵头成立了电磁监测试验卫星项目国际科学委员会，国际科学委员会成员国的科学家可以按照规定研究和利用卫星数据，共同增进人类对地球和宇宙的了解，造福世界人民。

随着“张衡一号”的成功发射，赵建透露，国防科技局正与中国地震局、国家发展和改革委员会、财政部合作，加快电磁监测卫星(02星)的示范，并进一步深化与意大利航天局的合作；在后续工作中，我们将规划和安排电磁、重力梯度等地球物理场探测科学卫星的可持续发展。

人民日报(2018年2月3日06版)

来源：搜狐微门户