為預(yù)報(bào)地震探路的張衡－1衛(wèi)星升空

2018年2月2日，張衡－1電磁監(jiān)測試驗(yàn)衛(wèi)星（CSES）由長征－2D運(yùn)載火箭從酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功送入太空。這次發(fā)射的張衡－1衛(wèi)星是我國地震立體觀測體系第一個(gè)天基平臺，即首顆觀測與地震活動相關(guān)電磁信息的衛(wèi)星，也是我國地球物理場探測衛(wèi)星計(jì)劃的首發(fā)星。旨在建造全球電磁場和電離層監(jiān)測平臺，對我國及其周邊地區(qū)開展電離層多種物理量動態(tài)準(zhǔn)實(shí)時(shí)監(jiān)測，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)測能力。張衡－1衛(wèi)星將嘗試開展地震電磁信息分析研究，探索地震電離層響應(yīng)變化的信息特征及其機(jī)理，為地震觀測研究提供有價(jià)值的信息；還將研究地球系統(tǒng)特別是電離層與其他相關(guān)圈層相互作用及其效應(yīng)，向航空航天、導(dǎo)航通信等相關(guān)領(lǐng)域提供空間電磁環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)。

1 居高臨下優(yōu)點(diǎn)多

目前，世界各國監(jiān)測地震的主要手段仍采用地面臺站觀測的方式。不過，用地面臺站觀測的方式具有很大的局限性，這是因?yàn)槭苡^測環(huán)境和生活環(huán)境等諸多客觀條件的限制，在國境邊界、海洋、高山和原始森林等地區(qū)建臺比較困難，使全球的觀測臺網(wǎng)密度很不均勻，存在許多監(jiān)測空白區(qū)。另外，現(xiàn)有的地面觀測臺站受到越來越嚴(yán)重的干擾。這些都會導(dǎo)致地震監(jiān)測區(qū)域空白和觀測資料不足。還有，用地面臺站觀測，存在全天候、全球性和動態(tài)性較差等先天不足，不利于地震預(yù)報(bào)和地震科學(xué)研究的進(jìn)一步發(fā)展。

利用衛(wèi)星進(jìn)行對地觀測可以克服地面臺站觀測的許多不足，因?yàn)樗哂懈采w范圍廣、電磁環(huán)境好、動態(tài)信息強(qiáng)和無地域限制，以及全天候、全天時(shí)、周期短、效率高和動態(tài)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，能夠從更大的尺度上提高對地震孕育發(fā)生規(guī)律的研究和認(rèn)識，彌補(bǔ)常規(guī)地震監(jiān)測手段的不足。例如，通過導(dǎo)航衛(wèi)星可有效監(jiān)測板塊之間以及板內(nèi)各塊體之間的相對運(yùn)動和地殼應(yīng)力場變化，監(jiān)測地質(zhì)構(gòu)造隨時(shí)間的變化就能探索預(yù)報(bào)地震的可能性。另外，用衛(wèi)星圖像可描述地球的新構(gòu)造運(yùn)動結(jié)構(gòu)，確定地震風(fēng)險(xiǎn)帶的地質(zhì)構(gòu)造條件；用衛(wèi)星遙感能克服地面測地勘探/測量中的許多限制，更好地評估地球斷層/板塊邊界運(yùn)動/位移情況精度，甚至可達(dá)毫米級；用衛(wèi)星的“甚長基線干涉儀”，可精確地記錄板塊(沿?cái)?shù)百千米基線)的移動情況，精度達(dá)厘米級；用星載合成孔徑雷達(dá)能獲得危險(xiǎn)源目標(biāo)的三維信息，用差分合成孔徑雷達(dá)進(jìn)行干涉測量還可提供有效的地球動力學(xué)信息，這種方法在長期監(jiān)視斷層緩慢運(yùn)動方面的能力已得到驗(yàn)證。

所以，通過衛(wèi)星監(jiān)測地震，有望獲取地震擾動信息，推進(jìn)地震預(yù)測科學(xué)研究。我國地震衛(wèi)星專家指出，用空間技術(shù)手段進(jìn)行地震監(jiān)測有其自身優(yōu)勢。首先，地震是個(gè)小概率事件，所以需要盡可能多地觀測到地震，積累數(shù)據(jù)，如果利用衛(wèi)星來觀測地震的話，地震事件經(jīng)驗(yàn)的積累可比只在國內(nèi)地表觀測提高二三十倍。其次，利用空間技術(shù)手段，能觀測地球板塊之間的相互作用，提高板塊動力學(xué)研究能力，推進(jìn)地震預(yù)測研究。

我國幅員遼闊，地震多發(fā)區(qū)多，已建和籌建的地震監(jiān)測臺還不能滿足地震預(yù)報(bào)的需求。如果用人造地球衛(wèi)星對地觀測，由于衛(wèi)星具有覆蓋范圍大，不受地面自然條件限制的特點(diǎn)，且空間電磁場動態(tài)信息強(qiáng)于地面電磁場信息，從而可對地震預(yù)報(bào)起到積極的推動作用。因此，我國發(fā)展地震衛(wèi)星十分必要。

現(xiàn)在，用衛(wèi)星直接預(yù)報(bào)地震的方法主要有兩種：一種用氣象衛(wèi)星通過監(jiān)測某地地表熱紅外輻射的異常變化來預(yù)報(bào)地震；另一種是用電磁監(jiān)測衛(wèi)星（簡稱地震衛(wèi)星）監(jiān)測某地電磁場的異常變化來預(yù)報(bào)地震，且后者已成為發(fā)展主流。

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地球周圍存在空間等離子體環(huán)境，當(dāng)受到地殼運(yùn)動、人類活動等影響時(shí)，其中的電磁波就會像水中的漣漪一樣在等離子體環(huán)境里傳播?？茖W(xué)家已發(fā)現(xiàn)地震也會對空間等離子體環(huán)境的電磁場產(chǎn)生影響，甚至?xí)诘卣鹎熬蜁绊?。因此，科學(xué)家希望通過研究空間等離子體變化與地震活動的關(guān)聯(lián)規(guī)律，來探索如何攻克“地震預(yù)報(bào)”這一千年難題。

2 監(jiān)測電磁成趨勢

20世紀(jì)80年代末，我國地震工作者開始利用氣象衛(wèi)星獲取的熱紅外數(shù)據(jù)進(jìn)行地震預(yù)報(bào)實(shí)驗(yàn)研究。1990-2000年，國家地震局和國家氣象局借助氣象衛(wèi)星、資源衛(wèi)星獲取的紅外實(shí)測數(shù)據(jù)，首創(chuàng)了地震短臨預(yù)報(bào)技術(shù)，成果比較明顯。大量的觀測事實(shí)顯示，在多數(shù)大地震發(fā)生前，均在震中及其鄰區(qū)發(fā)現(xiàn)過大量與電磁波有關(guān)的異?，F(xiàn)象。而這些電磁場的變化會最終反映在大氣的電離層中，因此使用衛(wèi)星監(jiān)測電離層變化，可以為人們準(zhǔn)確預(yù)報(bào)地震提供參考。

國外利用衛(wèi)星進(jìn)行地震前空間電磁異?，F(xiàn)象的研究已經(jīng)有多年的歷史。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，空間電磁擾動與地震發(fā)生具有明顯的相關(guān)性，構(gòu)建空間電磁監(jiān)測體系對研究地震機(jī)理與空間電磁擾動的耦合關(guān)系、探索地震預(yù)測新方法有著重要意義。所以，我國研制和發(fā)射張衡－1衛(wèi)星是順應(yīng)地震預(yù)報(bào)科學(xué)的發(fā)展潮流之舉。

縱觀各國已發(fā)射的地震衛(wèi)星，它們主要用于探測感應(yīng)電場、感應(yīng)磁場、基本磁場和高能粒子等電離層參數(shù)。例如，2004年6月，法國發(fā)射了名為“震區(qū)電磁輻射探測衛(wèi)星”的地震衛(wèi)星，它可以在地震或火山活動發(fā)生前后對區(qū)域的電離層和電磁環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測。其主要載荷有感應(yīng)式磁力儀、電場探測儀、等離子體分析儀、朗繆爾探針和粒子探測儀。在軌飛行期間，該衛(wèi)星能監(jiān)測地球電磁信號的變化，即研究與地震、火山相關(guān)的電離層變化，研究與人類活動有關(guān)的電離層活動及引起電離層變化的機(jī)理等。該衛(wèi)星為地震電磁耦合機(jī)理、地震前兆信息研究提供了寶貴的資料。

2004年6月升空的法國“震區(qū)電磁輻射探測衛(wèi)星”用于監(jiān)測地球電磁信號的變化，即研究與地震、火山相關(guān)的電離層變化，研究與人類活動有關(guān)的電離層活動及引起電離層變化的機(jī)理等

受到運(yùn)行周期、衛(wèi)星性能等的影響，用1顆地震衛(wèi)星觀測只能獲取有限的地震前兆信息。在一次較大地震發(fā)生前的1個(gè)月時(shí)間內(nèi)，1顆衛(wèi)星飛過地震震中上空的次數(shù)也就幾次，而且持續(xù)時(shí)間非常短，可以獲得的觀測數(shù)據(jù)非常少，僅憑這些數(shù)據(jù)來判斷地震的時(shí)間、空間和強(qiáng)度是非常困難的。如果能建立包括監(jiān)測電磁、重力、熱紅外輻射等多種不同類型衛(wèi)星組成的星座，則可滿足地震預(yù)報(bào)要求。衛(wèi)星數(shù)量和種類越多，資料積累就越多，有利于地震電磁耦合機(jī)理、地震前兆特征和干擾研究。

3 名字來由與概況

我國首顆電磁監(jiān)測衛(wèi)星以“張衡”為名是為紀(jì)念東漢天文學(xué)家張衡在地震觀測方面的杰出貢獻(xiàn)，傳承以張衡為代表的中國古代科學(xué)家群體的精神內(nèi)質(zhì)，牢固樹立和充分彰顯中國科技文化自信，為新時(shí)代中國科技發(fā)展與世界科技進(jìn)步作出更大貢獻(xiàn)！

張衡－1衛(wèi)星是我國第一顆專業(yè)進(jìn)行電離層電磁擾動監(jiān)測的衛(wèi)星，用于監(jiān)測全球空間電磁場、電磁波、電離層等離子體和高能粒子沉降等物理量，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。

張衡－1衛(wèi)星的工程目標(biāo)是：建設(shè)重點(diǎn)監(jiān)測中國全境，并能獲取全球電磁信息的試驗(yàn)衛(wèi)星及其地面、應(yīng)用系統(tǒng)，檢驗(yàn)衛(wèi)星電磁監(jiān)測新技術(shù)設(shè)備的效能和空間適應(yīng)性。同時(shí)搭載國際相關(guān)載荷，總結(jié)地震電離層擾動特征，為地震觀測研究提供有價(jià)值的信息；為航空航天、導(dǎo)航通信等相關(guān)領(lǐng)域提供空間電磁環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)。在監(jiān)測空間電磁環(huán)境狀態(tài)變化的基礎(chǔ)上，研究地球系統(tǒng)特別是電離層與其他各圈層相互作用及其效應(yīng)，初步探索地震前后電離層響應(yīng)變化的信息特征及其機(jī)理。

其科學(xué)目標(biāo)是：研究地震電磁電離層信息特征及機(jī)理，研究地震電磁電離層前兆信息提取方法；分析衛(wèi)星在軌期間全球7級、中國6級以上地震電磁電離層信息特征，積累典型震例；初步建立全球電離層和地磁場模型，研究地球系統(tǒng)各圈層相互作用及其效應(yīng)?？傊褪菫槲磥斫⒌卣鹎罢纂姶疟O(jiān)測衛(wèi)星業(yè)務(wù)化系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)準(zhǔn)備。

發(fā)展張衡－1衛(wèi)星的科學(xué)意義有三：一是獲取全球地磁場和電離層環(huán)境及其變化信息，填補(bǔ)我國在該領(lǐng)域信息獲取能力空白，支撐構(gòu)建全球地磁場和電離層模型。二是基于天基觀測優(yōu)勢，提升中國全境電磁場和電離層監(jiān)測能力，填補(bǔ)地面觀測臺網(wǎng)在青藏高原和海域地區(qū)觀測不足。獲取全球震例，大幅增加震例檢驗(yàn)機(jī)會。三是為空間天氣預(yù)警、通信導(dǎo)航環(huán)境監(jiān)測、空間物理和地球物理研究提供重要數(shù)據(jù)支持，服務(wù)于基礎(chǔ)科學(xué)研究。

該衛(wèi)星采用中國空間技術(shù)研究院航天東方紅衛(wèi)星有限公司自主研發(fā)的CAST2000平臺進(jìn)行設(shè)計(jì)，并針對性的進(jìn)行改進(jìn)，發(fā)射質(zhì)量約730kg，外形為1.4m×1.4m×1.4m的立方體，裝載了6根伸展長度4m多的伸桿，采用單太陽電池翼及三軸對地穩(wěn)定姿態(tài)，設(shè)計(jì)壽命為5年。它裝載了高精度磁強(qiáng)計(jì)、感應(yīng)式磁力儀、電場探測儀、等離子體分析儀、朗繆爾探針、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)掩星接收機(jī)、三頻信標(biāo)機(jī)和高能粒子探測器8種科學(xué)探測有效載荷，可實(shí)現(xiàn)在低地球軌道對空間電磁場、電離層等離子體、高能粒子的監(jiān)測。每5天對地球上同一地點(diǎn)進(jìn)行重訪，觀測區(qū)域可覆蓋地球南北緯65°內(nèi)的區(qū)域，重點(diǎn)觀測區(qū)域覆蓋我國陸地全境和陸地周邊約1000km區(qū)域以及全球兩個(gè)主要地震帶。

張衡－1創(chuàng)造了我國衛(wèi)星研制領(lǐng)域的多項(xiàng)首次，總體技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平，部分技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

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由于受到自然環(huán)境條件的限制，目前我國在以青藏高原為主的近2×106km2的陸地面積缺乏地震前兆監(jiān)測能力，在國境線和海域地震等方面的監(jiān)測能力也幾乎處于空白。張衡－1入軌后，將迅速填補(bǔ)我國對上述地區(qū)地震前兆監(jiān)測的空白，提高我國地震監(jiān)測能力。它一方面將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，同時(shí)還可帶動其他空間信息技術(shù)在防震減災(zāi)領(lǐng)域的應(yīng)用，加快地震立體觀測體系建設(shè)，提高地震監(jiān)測能力，進(jìn)一步豐富地震預(yù)測預(yù)警手段。利用張衡－1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。

4 技高一籌亮點(diǎn)多

國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了在軌精確磁場探測

衛(wèi)星裝載了高精度磁強(qiáng)計(jì)、感應(yīng)式磁力儀載荷，填補(bǔ)了我國在近地磁場精確探測領(lǐng)域的空白，與國際上先進(jìn)的執(zhí)行地球磁場探測任務(wù)的德國“挑戰(zhàn)性小衛(wèi)星有效載荷”衛(wèi)星和歐洲航天局“蜂群”衛(wèi)星相比，載荷技術(shù)指標(biāo)相當(dāng)，達(dá)到國際先進(jìn)水平，使我國第一次有望獲取十分寶貴的全球地磁場數(shù)據(jù)。

張衡-1發(fā)射狀態(tài)結(jié)構(gòu)圖

在國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了低地球軌道衛(wèi)星高精度電磁潔凈度控制

張衡－1運(yùn)行在近地軌道地球磁場很強(qiáng)大的情況下，要精確探測6級以上地震引起的電離層的微弱變化，積累高質(zhì)量的觀測數(shù)據(jù)，對衛(wèi)星本體的電磁潔凈度提出了非常高的要求，即衛(wèi)星本體磁性對磁場測量影響不確定性需控制在0.5nT，這相當(dāng)于地球表面磁場強(qiáng)度的十萬分之一。經(jīng)過艱苦攻關(guān)，張衡－1實(shí)現(xiàn)了國內(nèi)低軌道衛(wèi)星磁潔凈度控制的最好水平，為衛(wèi)星開展精確的地球磁場測量打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

該衛(wèi)星采用了國內(nèi)首顆控制整星磁潔凈度小于0.5nT的衛(wèi)星平臺，整星磁潔凈度達(dá)到了0.33nT，具備獨(dú)一無二的高磁潔凈度的特性，達(dá)到國際先進(jìn)水平。張衡－1彌補(bǔ)了我國天基科學(xué)探測領(lǐng)域發(fā)展的一大短板，對后續(xù)空間電磁場探測任務(wù)的發(fā)展具有重要意義。

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根據(jù)用戶應(yīng)用需求，要求衛(wèi)星具備1nT精度的矢量磁場測量能力。引起衛(wèi)星磁場測量誤差的因素主要有三個(gè)：磁場測量儀器誤差、姿態(tài)偏差引起的矢量磁場測量誤差、衛(wèi)星平臺磁場干擾帶來的測量誤差。其中衛(wèi)星平臺磁場干擾帶來的測量誤差占比較大，所以其磁潔凈度必須不大于0.5nT，才能保證衛(wèi)星在軌磁場測量總誤差不大于1nT。為此，采取了幾種措施：一是采用折疊式伸桿，將磁場探測器安裝在伸桿頂部，盡可能的衰減磁場干擾量；二是整星開展嚴(yán)格的磁潔凈控制，減小磁性材料的使用量等；三是采用磁設(shè)計(jì)優(yōu)化，通過整星磁性仿真和布局優(yōu)化，減小磁場干擾量；四是在衛(wèi)星出廠前開展整星級的磁試驗(yàn)。

德國“挑戰(zhàn)性小衛(wèi)星有效載荷”衛(wèi)星

2013年11月,歐洲航天局3顆“蜂群”升空，對地球磁場進(jìn)行勘察

在國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了高精度電離層電子、離子原位探測

張衡－1裝載的我國自主研發(fā)的等離子體分析儀和朗繆爾探針，實(shí)現(xiàn)等離子體原位探測，突破了高精度、大動態(tài)范圍的微弱電流測量技術(shù)。該技術(shù)還可直接應(yīng)用于我國其他地球電離層探測的航天器和對其他行星的電離層探測。另外，它在國內(nèi)還首次實(shí)現(xiàn)了利用三頻信標(biāo)技術(shù)進(jìn)行空間電離層探測，填補(bǔ)了我國在星載無線電信標(biāo)探測電離層領(lǐng)域的空白。

建立了我國首個(gè)天基地震電磁綜合觀測平臺

張衡－1是我國首個(gè)天基地震電磁綜合觀測平臺，開辟了我國地震監(jiān)測研究的新途徑。通過發(fā)揮衛(wèi)星對地觀測的大動態(tài)、寬視角和全天候的優(yōu)勢，可獲取全球電磁場、電離層等離子體和高能粒子觀測數(shù)據(jù)，研究地球系統(tǒng)特別是電離層與其他各圈層相互作用及其效應(yīng)，能對中國及其周邊區(qū)域開展電離層多種物理量動態(tài)準(zhǔn)實(shí)時(shí)監(jiān)測，彌補(bǔ)地面觀測的不足，填補(bǔ)我國在該領(lǐng)域的空白。

張衡－1采用了多載荷集成技術(shù)，把8臺套3類載荷有機(jī)地集成在一起，在國內(nèi)首次將電場、磁場、等離子體和高能粒子等多種有效載荷集成在同一個(gè)衛(wèi)星上，所以在總體設(shè)計(jì)中需要考慮對各個(gè)探測對象的無干擾獨(dú)立同步觀測，使得這些需求各異的載荷在同一顆衛(wèi)星上能夠“和諧相處”，并可取得有效的科學(xué)數(shù)據(jù)。這是相當(dāng)不易的，需要充分考慮衛(wèi)星軌道運(yùn)動與太陽的關(guān)系，衛(wèi)星與空間等離子體的相互作用關(guān)系，衛(wèi)星與空間磁場、高能粒子的相互關(guān)系，以及每個(gè)載荷工作時(shí)是否通過等離子環(huán)境的相互作用進(jìn)而影響別的載荷，所以衛(wèi)星系統(tǒng)設(shè)計(jì)難度大。

張衡-1衛(wèi)星在軌示意圖

采用了高精度標(biāo)定技術(shù)

這對驗(yàn)證科學(xué)載荷實(shí)現(xiàn)性能、實(shí)現(xiàn)定量化測量十分關(guān)鍵。在張衡－1研制中，解決了極低噪聲、超大動態(tài)范圍和極高靈敏度的動態(tài)標(biāo)定問題以及直流/交流磁場、等離子體和粒子的定量標(biāo)定技術(shù)，全面驗(yàn)證了各載荷性能，確保了各載荷在軌科學(xué)數(shù)據(jù)質(zhì)量滿足要求。

在國內(nèi)首次研制了超高收納比的伸桿機(jī)構(gòu)

收納比是指伸開機(jī)構(gòu)展開后長度與收攏狀態(tài)長度之比。本次采用的伸桿機(jī)構(gòu)可將有效載荷展開至遠(yuǎn)離星體的位置，從而提高有效載荷的探測精度。

張衡－1在國內(nèi)首次自主研制了具有輕質(zhì)、低磁、一維展開特點(diǎn)的卷筒式伸桿機(jī)構(gòu)，首次實(shí)現(xiàn)了彈性卷筒國產(chǎn)化，機(jī)構(gòu)的伸桿指向精度、展開狀態(tài)基頻等關(guān)鍵性能指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平。它是目前國內(nèi)安裝伸展機(jī)構(gòu)最多的衛(wèi)星，除太陽電池翼機(jī)構(gòu)外，它有6套伸展機(jī)構(gòu)，作用就是把有效載荷展開至遠(yuǎn)離星體所指定的位置，避免星體電磁環(huán)境對有效載荷測量精度的影響。

該衛(wèi)星有兩類新機(jī)構(gòu)，一種類似魔術(shù)棒，即卷筒式伸桿機(jī)構(gòu)，其收攏時(shí)只有手掌大小；另一種類似人的手臂，即鉸鏈?zhǔn)缴鞐U機(jī)構(gòu)，這兩種機(jī)構(gòu)展開后長度均可超過5m。前者收納比為39，達(dá)到國際領(lǐng)先水平。這兩類伸桿機(jī)構(gòu)有幾大特點(diǎn)：一是能縮能伸，發(fā)射時(shí)牢固壓緊在衛(wèi)星表面以承受發(fā)射過程中的巨大力學(xué)載荷而不損壞，入軌展開后將端部產(chǎn)品運(yùn)送至指定位置；二是伸桿機(jī)構(gòu)在軌展開可靠，在經(jīng)歷超過200℃的溫度交變時(shí)，5m左右的機(jī)構(gòu)端部位置變化量不大于2mm，大約為一枚硬幣的厚度;三是用料更精，由于伸桿機(jī)構(gòu)距離終端載荷產(chǎn)品距離更近，其磁潔凈度要求也更為苛刻，伸桿機(jī)構(gòu)上的每種材料都經(jīng)歷過嚴(yán)格篩選和測試。

多伸桿機(jī)構(gòu)衛(wèi)星的在軌有效應(yīng)用，極大的突破了衛(wèi)星本體尺寸對載荷探測需求的約束。在CAST2000小衛(wèi)星平臺基礎(chǔ)上，張衡－1將星上探測載荷之間的距離由不到2m延展至超過10m，創(chuàng)造了國內(nèi)小衛(wèi)星伸展載荷的新紀(jì)錄，具有良好的經(jīng)濟(jì)可行性和龐大的市場背景。

5 意義重大不一般

按照計(jì)劃，張衡－1將安排6個(gè)月左右的在軌測試工作，并通過星地比測和國際聯(lián)測，檢驗(yàn)和評價(jià)衛(wèi)星數(shù)據(jù)質(zhì)量，之后交付中國地震局進(jìn)行使用。此后，中國地震局通過張衡－1開展相關(guān)數(shù)據(jù)研究應(yīng)用工作，加速構(gòu)建天空地一體化的地震立體觀測體系，為國家戰(zhàn)略決策提供詳實(shí)、可靠的依據(jù)，履行我國第一顆以地震電磁前兆研究為主要應(yīng)用背景、專業(yè)進(jìn)行電離層電磁擾動監(jiān)測衛(wèi)星的使命，使我國首次具備全球地磁場和電離層信息獲取能力，構(gòu)建具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的全球地磁場和電離層模型。

該衛(wèi)星的發(fā)射和投入使用，可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(shù)能力，將使我國成為世界上擁有在軌運(yùn)行多載荷、高精度地球物理場探測衛(wèi)星的少數(shù)國家之一。它具有如下重大意義：

一是首次基于天基電磁觀測的平臺可獲取全球電磁信息。張衡－1是我國自主研制、具有高度創(chuàng)新性的天基電磁觀測科學(xué)衛(wèi)星，多項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平，首次實(shí)現(xiàn)了在低地球軌道對空間電磁場、電離層等離子體和高能粒子的監(jiān)測，獲得了高精度的全球地球物理探測量，填補(bǔ)了我國從空間電磁環(huán)境方面開展地震學(xué)、地質(zhì)學(xué)等相關(guān)研究領(lǐng)域的空白，大幅提升了全球空間電磁場、電離層等探測數(shù)據(jù)獲取能力。

二是大幅提升了空間電磁場和電離層監(jiān)測水平。張衡－1是由我國完全自主研發(fā)的，以重大科學(xué)為牽引，圍繞空間電磁場、電離層等離子體和高能粒子開展研究,實(shí)施創(chuàng)新性的空間對地觀測科學(xué)任務(wù)。通過它可實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)電磁場和等離子體探測技術(shù)的國產(chǎn)化，填補(bǔ)傳統(tǒng)的地面監(jiān)測手段的不足，大幅增加震例檢驗(yàn)機(jī)會，對于提升空間電磁場和電離層水平具有重要意義，為地震機(jī)理研究和理論探索提供重要數(shù)據(jù)支撐。

三是為空間天氣預(yù)警、空間物理和地球物理研究提供重要支撐。該衛(wèi)星能夠有效監(jiān)測地球電離層環(huán)境、地球磁場及其擾動變化，為我國自主建立全球地磁場模型和電離層模型，開展空間天氣預(yù)警及通信導(dǎo)航環(huán)境研究提供重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并有望取得重大突破，為服務(wù)我國空間物理等基礎(chǔ)科學(xué)研究奠定重要基礎(chǔ)。

四是提升我國在地球物理場研究領(lǐng)域的國際影響力。后續(xù)，國家航天局將對外發(fā)布張衡－1衛(wèi)星數(shù)據(jù)國際合作政策，建立觀測數(shù)據(jù)的共享和發(fā)布機(jī)制，并有效提高衛(wèi)星數(shù)據(jù)的應(yīng)用效率和科學(xué)成果的產(chǎn)出，加強(qiáng)國際交流與合作，提升全球地震科學(xué)研究水平，搭建國際合作平臺，顯著提升我國在地球物理場研究領(lǐng)域的國際影響力，為推動構(gòu)建人類命運(yùn)共同體作出貢獻(xiàn)。

在國家主管部門的領(lǐng)導(dǎo)下，張衡－1將為全球用戶提供電磁場、高能粒子、等離子體等多方面的數(shù)據(jù)，還將與國際上多個(gè)國家開展衛(wèi)星應(yīng)用和科學(xué)研究方面的深入合作，帶動引領(lǐng)我國地震監(jiān)測領(lǐng)域研究的國際化發(fā)展潮流。

雖然目前利用電磁監(jiān)測試驗(yàn)衛(wèi)星尚不能直接預(yù)測預(yù)報(bào)地震，現(xiàn)在它還主要是用于對地震前兆信息研究，為未來建立地震監(jiān)測預(yù)報(bào)體系進(jìn)行前期技術(shù)儲備，但是，隨著在地震電磁耦合機(jī)理的突破、觀測數(shù)據(jù)資料的積累、地震前兆信息特征和干擾排除方法研究的深入，地震預(yù)測科學(xué)研究還將逐步取得進(jìn)步。

今后，我國還可以與國外的衛(wèi)星合作，組成星座編隊(duì)飛行，提高電磁監(jiān)測的時(shí)間分辨率。另外，張衡－1的02星正加快推動立項(xiàng)，計(jì)劃將于2020年發(fā)射。