張衡一號

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

“張衡一號”的成功發(fā)射使我國成為世界上少數擁有在軌運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)星研制領域的多項首次，總體技術指標達到國際先進水平，部分技術指標領先國際先進水平。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)星進入太空，為了紀念張衡，衛(wèi)星被命名為“張衡一號”。

“9、8、7、6、5、4、3、2、1，點火！起飛！”

昨天下午15點51分，“張衡一號”由長征二號丁運載火箭托舉著在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心拔地而起，在蔚藍色的天空中劃過一道火箭長長的尾焰后，衛(wèi)星很快順利進入預定軌道。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)星任務發(fā)射圓滿成功！謝謝大家！”

張衡一號設計壽命五年，由平臺服務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構，收攏時只有手掌大小，展開后長度均達到約5米，達到國際先進水平。

“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據提供標量的校準。”

中國航天科技集團五院航天東方紅衛(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計、感應式磁力儀載荷填補了我國在近地磁場精確探測領域的空白，與國際上先進的執(zhí)行地球磁場探測任務的德國衛(wèi)星和歐空局衛(wèi)星相比，載荷技術指標相當，達到國際先進水平：

“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象，為構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。”

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)結構圖

“地球物理參數，這物理參數多了，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，這些東西要通過科學研究搞清楚，這些信息和地震孕育有什么關系。”

地球電磁場部分源于地球內部，也與太陽和電離層的變化等有關。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。張衡一號就是要對這些地球物理參數進行研究。

“我們現在是選取了地震效應釋放過程中，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，并不代表全部的電磁場在地震之前一定會發(fā)生變化。中國航天科技集團電磁監(jiān)測試驗衛(wèi)星系統(tǒng)總設計師袁仕耿說：

“有點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，就是要達到這個程度，最關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，我總結一下就是要求有三點，第一個靈敏，第二個穩(wěn)定，第三個準確。”

每一個物體都有自己的磁性、磁場和引力，衛(wèi)星也不例外。運行在500公里高度的太陽同步軌道上，還要兼顧近地軌道強大的地球磁場，此時要想精確探測地球磁場的細微變化，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到0.33納特，達到國際先進水平。中國航天科技集團張衡一號衛(wèi)星高精度磁強計主任設計師周斌舉例證明，這就像在一個強背景下，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確監(jiān)測到?申旭輝回答，衛(wèi)星在軌期間將每5天實現對地球上同一地點的重訪，觀測區(qū)域可覆蓋地球南北緯65°內的區(qū)域，重點觀測區(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、數據的獲?。?/p>

申旭輝說：“整個我的運行團隊理論上我是24小時不間斷的在工作的，有數據下來我馬上處理。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可以有兩次信息。”

“

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警及通信導航環(huán)境研究提供重要的基礎數據。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)測的技術能力，使我國成為世界上擁有在軌運行多載荷、高精度地球物理場探測衛(wèi)星的少數國家之一。后續(xù)衛(wèi)星計劃于2020年發(fā)射。

研制團隊合影

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載火箭上的“乘客”之一被送上太空。

少年星一號

據了解，在完成在軌測試后，“”將面向建有衛(wèi)星測控分站的中小學校和教育機構開放衛(wèi)星通信資源，服務于中國中小學生航天科普教育。

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、中國科學技術協(xié)會和中國教育學會聯(lián)合發(fā)起的計劃自2016年4月啟動以來，吸引了10多萬名中國中小學生參與衛(wèi)星功能的創(chuàng)意設計。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)星是很難實現的。后來我們根據衛(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。”

在學生天馬行空的創(chuàng)意想象中，研發(fā)團隊進一步對可實現創(chuàng)意進行歸類，最終遴選確定了“少年星一號”的目標構架。九天微星首席技術官兼衛(wèi)星總體設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，預測圖等。除測控主站外，我們還建設了包括海南文昌中學、鄭州四中、北京永泰小學和北京五十七中在內的十余個校園測控分站。”

在軌運行之后，建有衛(wèi)星測控分站的中小學校和教育機構都可以使用“少年星一號”的數據和功能，將為中小學生提供測控真實衛(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)部產品總監(jiān)李天麒介紹：“

學生代表觀摩“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，并通過測控站實現技術轉化和共享。

2018年年底之前，我們爭取達到100家地面分站的建設，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)星的機會，激發(fā)孩子對未知世界的探索。”

謝濤表示，后續(xù)將會進一步完善分站建設，并持續(xù)根據教學反饋，繼續(xù)改善教育方案，增加更多的趣味性：“