距今1800年前，東漢科學(xué)家張衡創(chuàng)造出一傳世杰作——地動儀，這是世界第一架地震儀。時(shí)光穿越，一顆被命名為“張衡一號”的衛(wèi)星在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，“張衡一號”衛(wèi)星的重要使命就是用衛(wèi)星探索地震預(yù)測。2月2日，記者采訪了航天科技集團(tuán)五院西安分院“張衡一號”電磁監(jiān)測試驗(yàn)衛(wèi)星研制負(fù)責(zé)人，請他為我們講解“張衡一號”衛(wèi)星如何探索地震預(yù)測。
“張衡一號”衛(wèi)星探索地震預(yù)測的原理
地震預(yù)測是世界性的難題。世界上和我國大約從20世紀(jì)五六十年代才開啟地震研究，經(jīng)過50多年的努力，取得了一定進(jìn)展。目前，科研人員可以利用地質(zhì)方法、統(tǒng)計(jì)方法和前兆方法來預(yù)測地震。但是地震呈現(xiàn)出極大的復(fù)雜性，能夠做出的地震預(yù)報(bào)，都是短臨預(yù)報(bào)，主要依靠經(jīng)驗(yàn)。
要搞懂衛(wèi)星如何監(jiān)測地震，首先需要弄清楚電磁和地震的關(guān)聯(lián)。據(jù)介紹，通過衛(wèi)星電磁監(jiān)測的方法發(fā)現(xiàn)地殼異動，從而獲得地震即將發(fā)生的信息在學(xué)界被認(rèn)為是一個(gè)很有希望的嘗試。地震發(fā)生前，地球巖石的摩擦破裂會產(chǎn)生電磁波，這些電磁波會往大氣層傳播。另一方面，地殼的運(yùn)動會切割磁力線，造成磁力線的扭曲。也就是說，一旦發(fā)生強(qiáng)烈地震，地球內(nèi)部的電磁信息就會出現(xiàn)異常。
發(fā)射“張衡一號”電磁監(jiān)測試驗(yàn)衛(wèi)星，是要建立一個(gè)監(jiān)測全球空間電磁場、電磁波、電離層等離子、高能粒子沉降等物理量的空間試驗(yàn)平臺，為探索地震前兆信息、空間環(huán)境監(jiān)測預(yù)報(bào)和地球系統(tǒng)科學(xué)研究提供新的技術(shù)手段服務(wù)，為未來建立地震前兆電磁監(jiān)測衛(wèi)星業(yè)務(wù)化系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)準(zhǔn)備。
用衛(wèi)星監(jiān)測地震信息優(yōu)勢明顯
利用衛(wèi)星觀測地震，將突破許多限制。例如青藏高原、海洋等地震臺網(wǎng)不能完全覆蓋地區(qū)，通過衛(wèi)星就可以實(shí)現(xiàn)全疆域的實(shí)時(shí)觀測。“張衡一號”電磁監(jiān)測試驗(yàn)衛(wèi)星在軌運(yùn)行的5年中，將以標(biāo)準(zhǔn)手段對我國6級以上、全球7級以上的地震進(jìn)行電磁監(jiān)測，通過大量的數(shù)據(jù)積累和震例分析，有望找到其中規(guī)律，推動我國地震觀測預(yù)測技術(shù)的發(fā)展。
“衛(wèi)星接收了電磁信息，怎么向地面迅速地傳回準(zhǔn)確的地震信息，為挽救更多的生命，提供寶貴的時(shí)間？衛(wèi)星信息的下傳必須依靠數(shù)傳分系統(tǒng)，數(shù)傳分系統(tǒng)是所有衛(wèi)星必備的有效載荷，它搭建了衛(wèi)星與地面的信息傳輸鏈路，是‘張衡一號’將地震信息快速、準(zhǔn)確傳回地面的關(guān)鍵。跟其他衛(wèi)星相比，‘張衡一號’的數(shù)傳分系統(tǒng)在電磁兼容性方面做了大幅度的優(yōu)化，以此才能實(shí)現(xiàn)地震信息的準(zhǔn)確傳送。”西安分院“張衡一號”電磁監(jiān)測試驗(yàn)衛(wèi)星研制負(fù)責(zé)人吳增印介紹。
西安航天技術(shù)保障衛(wèi)星收集信息準(zhǔn)確傳回
衛(wèi)星中的部件都是電子器件，在工作狀態(tài)中，電子器件自身和電子器件之間會產(chǎn)生電磁輻射和相互的電磁影響。一般衛(wèi)星中，電磁輻射對衛(wèi)星的正常工作影響較小，但是對于“張衡一號”來說，如果數(shù)傳分系統(tǒng)本身的電磁輻射大，則會影響衛(wèi)星遙感器采集數(shù)據(jù)的正確性。
怎么樣克服電磁輻射對衛(wèi)星信息傳送的影響？為了將衛(wèi)星搜集到的地球電磁信息準(zhǔn)確傳回研究人員手中，西安分院的設(shè)計(jì)師們花了4年時(shí)間，將“張衡一號”的數(shù)傳分系統(tǒng)電磁性能做到最優(yōu)。在材料選用方面，盡量采用無磁性或者低磁性的器件， “我們有效載荷產(chǎn)品很多都需要用到螺釘，一般都會用鋼的，但是在‘張衡一號’上，必須全換成不易磁化的鈦螺釘�！眳窃鲇≌f。
除了通過選用特殊材料降低數(shù)傳分系統(tǒng)的電磁輻射，還可以通過調(diào)整電路設(shè)計(jì)降低自身產(chǎn)生的電磁輻射。吳增印說：“在電路板設(shè)計(jì)方面，盡可能地減小印制板上供電電路所形成電流環(huán)的面積。這樣就可以降低電路對外輻射的磁場強(qiáng)度�！�
