以廣大 至精微
——記電磁監(jiān)測試驗(yàn)衛(wèi)星計(jì)劃首席科學(xué)家申旭輝及他的空間地球物理“中國方案”

蔡巧玉 戶 萬

2008年4月，申旭輝在“張衡一號”衛(wèi)星計(jì)劃用戶需求大會上作報(bào)告

1976年7月28日拂曉，河北唐山。一場“沒有任何征兆”的災(zāi)難襲擊了這里，強(qiáng)度高達(dá)里氏7.8級的大地震瞬間讓這座曾經(jīng)充滿生機(jī)的城市變成了滿目瘡痍的廢墟，24萬多條鮮活的生命葬身瓦礫之中。這場災(zāi)難，連同20世紀(jì)接踵而至的重大地震事件，推進(jìn)了地震預(yù)測科學(xué)的發(fā)展， “地震能否預(yù)測？”成為國際科學(xué)界面臨的主要難題之一。

“君子以思患而豫防之。”數(shù)千年前，人類即開始記錄地震的現(xiàn)象，并逐步展開對地震成因、特征等方面的研究總結(jié)。然而面對“威力巨大”的地震，如何在災(zāi)難發(fā)生前有效預(yù)警、最大限度地降低地震帶來的損失，一直是一個(gè)世界性的科學(xué)難題。時(shí)間進(jìn)入20世紀(jì)，隨著“彈性回跳”“板塊構(gòu)造”學(xué)說的興起，地震預(yù)測理論和實(shí)踐都收獲了一些成果，1975年中國海城地震的成功預(yù)報(bào)更是給予了學(xué)界極大的信心。然而很快，1976年唐山大地震的不期而至，又給了學(xué)術(shù)界當(dāng)頭一棒。隨后一系列地震“突如其來”的情況更讓地震預(yù)測的相關(guān)研究陷入迷茫。1997年，國際地震學(xué)界爆發(fā)了一張著名的論戰(zhàn)：羅伯特·蓋勒（Robert J. Geller）等4名地震學(xué)者聯(lián)名在《科學(xué)》雜志發(fā)表了《地震無法被預(yù)測》的論文。很快，同樣發(fā)表于《科學(xué)》的一篇名為《地震無法被預(yù)測嗎？》的文章，與其打起了“對臺”。就此，相關(guān)研究的核心問題回到了“地震是否能被預(yù)測”。而對于這個(gè)根本性問題，陳運(yùn)泰院士撰文表態(tài)：“慎言不可能。昨日之夢想，今日有希望，明日變現(xiàn)實(shí)。”他認(rèn)為，雖然地震預(yù)報(bào)現(xiàn)在還有難度，但未來是“可有作為”的領(lǐng)域，應(yīng)該繼續(xù)去探索。許紹燮院士也認(rèn)為：“地震應(yīng)可預(yù)測?！?/p>

2018年，電磁監(jiān)測試驗(yàn)衛(wèi)星“張衡一號”發(fā)射升空，打開了飛到天上“看”地震的地震監(jiān)測新思路，這也讓我國成為世界上少數(shù)擁有在軌運(yùn)行高精度地球物理場探測衛(wèi)星的國家之一。這顆“星”背后，沉淀著電磁監(jiān)測試驗(yàn)衛(wèi)星計(jì)劃首席科學(xué)家、工程副總設(shè)計(jì)師申旭輝二十年如一日的研究時(shí)光和辛勤汗水?；厥讈頃r(shí)路，申旭輝常說：“人生，挺得住，才精彩?！睘榇?，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)“白手起家”，將研究從“地下”搬到了“天上”。而如今閃耀于太空的“張衡一號”，亦成為他“昨日之夢想，今日有希望，明日變現(xiàn)實(shí)”的最佳注腳。

昨日之夢想：從零開始的新世界

2003年，世界范圍內(nèi)有關(guān)地震預(yù)測的論戰(zhàn)仍在持續(xù)，國內(nèi)學(xué)界即已抱定“更進(jìn)一步”的念頭，不斷探索地震預(yù)測研究發(fā)展的新方向。當(dāng)年2月，中國地震局、科技部、國家國防科工局等有關(guān)部委聯(lián)合在北京召開香山會議，而“震星”一詞則成為這場學(xué)術(shù)大會當(dāng)之無愧的主題詞。

統(tǒng)計(jì)震例太少、機(jī)理認(rèn)識不清、觀測能力有限且標(biāo)準(zhǔn)不一，是地震預(yù)測亟須解決的主要難點(diǎn)問題，而震例太少更是讓相關(guān)研究陷入“巧婦難為無米之炊”窘境的最主要原因?！拔覀兛捎糜谘芯康臄?shù)據(jù)太少。實(shí)際的情況是，我們多年來一直圍著十分有限的破壞性震例做研究，缺乏對地震機(jī)制的普適性認(rèn)知和了解。”申旭輝解釋道。如何突破一時(shí)一地的研究限制？就在此時(shí)，可提供大范圍、高動態(tài)、多參數(shù)、不受地面條件限制觀測且可執(zhí)行全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的“空間對地觀測技術(shù)”進(jìn)入專家的視野。

以衛(wèi)星作為觀測媒介，將觀測范圍拓寬至全球尺度，并克服地面環(huán)境條件所帶來的影響，關(guān)注地震發(fā)生的全過程并將地震全程數(shù)據(jù)完整地收集起來，統(tǒng)一全球觀測數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，是空間對地觀測技術(shù)的優(yōu)勢所在。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國每3年有2次7級以上地震、每年有4次6級以上地震；而全球每年則有18次7級以上地震。從震例觀測、收集的角度來講，“天上一年，等于地面二三十年”，借由空間對地觀測技術(shù)，地震預(yù)測研究有望實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，這也是香山會議與會院士殷切呼喚“中國震星”的原因所在。而打造這顆“中國震星”的任務(wù)，就交到了致力于中國地震立體觀測系統(tǒng)建立和發(fā)展、時(shí)任中國地震局分析預(yù)報(bào)中心科技處處長申旭輝手上。

萬事開頭難，對于當(dāng)時(shí)的申旭輝來說尤為如此?！?0年前，中國第一次做這類衛(wèi)星。我們不光‘沒吃過豬肉’，甚至‘沒見過豬跑’。對外要在國際上大量學(xué)習(xí)，對內(nèi)要解釋‘震星’的重要性和必要性，確實(shí)走過了一段非常艱難的時(shí)光?！鄙晷褫x回憶道。甚至由于涉及領(lǐng)域眾多，很多人不能理解“地震是地下的事情，為什么要到天上去搞？”一次又一次地解釋地震前兆的表現(xiàn)形式、闡釋空間電磁擾動與地震發(fā)生具有明顯的相關(guān)性，成了申旭輝初始的重要工作內(nèi)容之一。對于他個(gè)人來說，這同樣是一場極大的挑戰(zhàn)，空間對地觀測技術(shù)是典型的跨學(xué)科交叉融合技術(shù)，“惡補(bǔ)知識”也成了申旭輝的常態(tài)：“我首先要從地質(zhì)學(xué)去了解地球物理學(xué)，還需要了解空間物理學(xué)、航天工程和等離子體物理。再加上團(tuán)隊(duì)的管理、調(diào)度等一系列工作，我有時(shí)開玩笑說，這十多年把自己熬成了一個(gè)‘老弱病殘’。”不過，當(dāng)問及這段“造星”前的艱苦時(shí)光，科學(xué)、技術(shù)、管理3個(gè)崗位一肩挑，有過積勞成疾甚至在手術(shù)后不到一周就坐著輪椅主持評審會議經(jīng)歷的申旭輝仍然無悔地表示，這一切都是值得的?！霸陧?xiàng)目預(yù)研的過程中，我們又經(jīng)歷了一場極為慘烈的大地震。2008年的汶川地震讓我和團(tuán)隊(duì)更加意識到地震預(yù)測研究的緊迫性，與法國、俄羅斯、意大利、日本等國展開積極的國際合作也順勢被加入整個(gè)項(xiàng)目的進(jìn)程中?！?/p>

2010年10月，“張衡一號”衛(wèi)星工程項(xiàng)目建議書評審會現(xiàn)場

經(jīng)過幾番周折沉浮，在中國地震局、國家國防科工局、發(fā)展改革委等部門的大力支持下，申旭輝團(tuán)隊(duì)及其合作單位經(jīng)過10年沉淀深耕，終于在2013年7月30日早上收獲了好消息：“那天我還在病休中，科工局的朋友給我打電話說，國務(wù)院已經(jīng)批準(zhǔn)了中國電磁監(jiān)測試驗(yàn)衛(wèi)星工程項(xiàng)目?！被叵氘?dāng)初得知項(xiàng)目通過的瞬間，申旭輝仍然難掩激動：“這10年花了國家很多錢，有一大批人在里邊奉獻(xiàn)，終于上了一個(gè)臺階。我覺得我已經(jīng)很堅(jiān)強(qiáng)了，但當(dāng)時(shí)還是控制不住大哭了一場?！?/p>

興奮的心情還未散去，申旭輝團(tuán)隊(duì)就緊鑼密鼓地走入了下一個(gè)5年——從2013年下半年開始的衛(wèi)星研制階段。作為一顆承載著重要使命的衛(wèi)星，中國電磁監(jiān)測試驗(yàn)衛(wèi)星從立項(xiàng)之初就設(shè)定了兩個(gè)目標(biāo)：其一，要直接面對地震預(yù)測這一科學(xué)難題，借助衛(wèi)星提高地震孕育發(fā)生規(guī)律的研究和認(rèn)識，積累地震震例，探索地震短臨預(yù)測新方法；其二，越來越多的研究表明自然災(zāi)害的孕育不是孤立存在的，要以探索地震的多圈層前兆擾動為契機(jī)，系統(tǒng)觀測和研究地球巖石層-大氣層-電離層等多圈層、多物理場相互作用?；谶@一情況，申旭輝團(tuán)隊(duì)將使用衛(wèi)星探測及獲取地球地磁場、電磁波、電離層等離子體原位和結(jié)構(gòu)信息列入“目標(biāo)清單”。“司南、指南針，這都是很早的人類利用地球磁場性質(zhì)進(jìn)行‘導(dǎo)航’的例子。當(dāng)然，地球磁場的作用遠(yuǎn)不止于此?！鄙晷褫x依舊深入淺出地解釋道，“它既可以是指引方向的天然導(dǎo)航基準(zhǔn)，也可以是了解地球的一把鑰匙?！睋?jù)了解，對地球磁場及受到地球磁場和日地相互作用強(qiáng)烈約束的地球電離層的觀測，是人類系統(tǒng)認(rèn)識地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)、探索地球圈層耦合過程、探查地球資源、解析災(zāi)害環(huán)境變化的重要手段。然而當(dāng)時(shí)，全球地磁場、電離層建模以歐美國家為主，其所提供共享的全球地球物理場空間模型分辨率“很差”，“電離層模型在部分地區(qū)大概有60%的誤差，這樣產(chǎn)生的數(shù)據(jù)實(shí)際上是沒有太大實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的”?！瓣P(guān)鍵核心技術(shù)是要不來、買不來、討不來的”，面對“外來數(shù)據(jù)不好用”的狀況，申旭輝及其團(tuán)隊(duì)下定決心，要通過自己正在研制的這顆電磁監(jiān)測衛(wèi)星，獲取全球地磁場和電離層環(huán)境并建立覆蓋全球的高精度、高分辨率、自主可控的地球物理場模型，進(jìn)而研究空間天氣活動及地球巖石層-大氣層-電離層耦合機(jī)制，為我國相關(guān)領(lǐng)域科學(xué)研究提供精準(zhǔn)可靠的數(shù)據(jù)服務(wù)。

確定了目標(biāo)，便只顧風(fēng)雨兼程。盡管“造星”過程中涉及眾多科學(xué)問題、技術(shù)問題和工藝問題，走過了“國際合作—國內(nèi)研制—再國內(nèi)研制—再國際合作”的曲折過程，申旭輝仍保持著自己的科研初心和堅(jiān)定信心。在他看來，不斷向前思考、勇于探索未知，是自然科學(xué)領(lǐng)域研究者的使命所在。“在我看來，地震預(yù)測歸根結(jié)底是自然科學(xué)問題，而自然科學(xué)問題必然有解。回到最初的問題，地震是否能被預(yù)測？我認(rèn)為地震預(yù)測是有可能實(shí)現(xiàn)突破的，但現(xiàn)在還沒有突破。這就需要新技術(shù)、新方法的‘加持’。”而凝結(jié)了他多年研究心血和團(tuán)隊(duì)努力成果的中國電磁監(jiān)測試驗(yàn)衛(wèi)星，即將以“新技術(shù)、新方法”結(jié)合體的形式，開啟中國看世界的全新歷程。

今日之希望：天基測震顯神通

2018年2月2日15時(shí)51分，中國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用“長征二號丁”運(yùn)載火箭成功將“張衡一號”電磁監(jiān)測試驗(yàn)衛(wèi)星發(fā)射升空。這顆以候風(fēng)地動儀發(fā)明者張衡命名的衛(wèi)星，承載著汗水與夢想，正式打開了我國“從空間看地震”的新視野。“這是中國地震立體觀測體系的首發(fā)星，也是中國地球物理場探測衛(wèi)星計(jì)劃的第一顆衛(wèi)星。進(jìn)入太空后，它的表現(xiàn)將會怎樣？那時(shí)候的我很忐忑?！鄙晷褫x回憶，“2018年2月17日，‘張衡一號’衛(wèi)星在軌開機(jī)工作3天后，就成功記錄到墨西哥7.1級地震。這是個(gè)特別好的信號，它證明了我們走的技術(shù)路線是對的。收到這條記錄，我才放下心來，覺得這個(gè)衛(wèi)星不會太差，對得起國家對我們研究工作的持續(xù)支持和投入?！?/p>

“張衡一號”01衛(wèi)星帶來的驚喜遠(yuǎn)不止于此。基于“張衡一號”衛(wèi)星數(shù)據(jù)，我國成功建立了首個(gè)全球參考地磁場模型CGGM 2020.0。模型經(jīng)國際地磁與高空物理聯(lián)合會評估，符合全球地磁參考場IGRF建模精度要求，達(dá)到國際同期水平并入選新一代IGRF模型IGRF-13。曾經(jīng)，中國在IGRF建模領(lǐng)域有長達(dá)一個(gè)多世紀(jì)的“缺位”，而CGGM 2020.0則是IGRF一個(gè)多世紀(jì)以來唯一由中國科學(xué)家牽頭，且唯一完全采用中國數(shù)據(jù)制作的全球參考地磁場模型。

“張衡一號”衛(wèi)星發(fā)射現(xiàn)場

CGGM 2020.0的建立，同樣是一個(gè)醒目的里程碑。它標(biāo)志我國已經(jīng)全面掌握全球地磁場建模關(guān)鍵技術(shù)，填補(bǔ)了我國在全球地磁場戰(zhàn)略信息資源獲取領(lǐng)域的能力空白，具有重大戰(zhàn)略意義。通過融合多種數(shù)據(jù)、構(gòu)建高分辨率高精度全球和區(qū)域地磁場模型，申旭輝及其團(tuán)隊(duì)正在為應(yīng)急組合導(dǎo)航、全球資源探查、國家安全，以及“一帶一路”倡議和人類命運(yùn)共同體建設(shè)提供重要的戰(zhàn)略信息資源保障。

“張衡一號”衛(wèi)星發(fā)射成功后，申旭輝（右一）與陳運(yùn)泰院士（中）合影留念

回歸到“看地震”的層面，經(jīng)由“張衡一號”01衛(wèi)星的海量觀測數(shù)據(jù)和由此開展的大量數(shù)學(xué)物理模擬，申旭輝團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了基于全波方法的低頻電磁波跨圈層傳播模型，系統(tǒng)證實(shí)地下低頻電磁波能夠穿透巖石層、大氣層和電離層到達(dá)衛(wèi)星高度，精細(xì)仿真了低頻電磁波傳播滲透特征，修正了前人關(guān)于地球巖石層-大氣層-電離層間電磁波傳播問題“高頻波出不來，低頻波上不去”的認(rèn)識局限，發(fā)展了低頻電磁波跨電離層傳播滲透模型?！暗乇砘虻叵碌碾姶泡椛浣?jīng)過層層‘折損’，到達(dá)電離層的電磁波能量可能僅有原始能量的5%，最多不超過10%。這樣微小的能量，在過去的研究中經(jīng)常被忽略。而現(xiàn)在我們通過衛(wèi)星的幫助，可以將原本大家都忽略的東西‘抓出來’研究，這就成為我們的特色和優(yōu)勢，從而獲取一些我們獨(dú)有的成果?！鄙晷褫x解釋道。目前，相關(guān)成果在理論上將空間對地觀測能力從地表拓展到地下，為發(fā)展天基隱伏地物高分辨率探測技術(shù)、規(guī)劃發(fā)展下一代地球物理場探測衛(wèi)星、完善地球系統(tǒng)科學(xué)理論奠定了科學(xué)基礎(chǔ)。

此外，“張衡一號”01衛(wèi)星還初步證實(shí)地震電磁輻射能夠到達(dá)電離層高度被衛(wèi)星接收到，為地震預(yù)測科學(xué)探索提供了新的途徑。除了在軌工作3天即記錄下墨西哥7.1級地震的“首功”，在隨后近5年的時(shí)間里，“張衡一號”01衛(wèi)星也兢兢業(yè)業(yè)地記錄著世界范圍內(nèi)地震的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。截至目前，“張衡一號”01衛(wèi)星共記錄到全球7級以上地震50多次、6級以上地震500多次。根據(jù)這些震例的跟蹤研究及統(tǒng)計(jì)分析，申旭輝團(tuán)隊(duì)初步認(rèn)為對于大部分強(qiáng)地震，“張衡一號”衛(wèi)星均記錄到了與其相關(guān)的電磁波和等離子體異常擾動現(xiàn)象，6級以上地震的可探測概率達(dá)到60%以上；且隨著發(fā)震時(shí)刻臨近，可能檢測到的概率也明顯提高。地震預(yù)測作為一個(gè)世界性科學(xué)難題，其主要原因之一在于大地震的小概率特性。而“張衡一號”01衛(wèi)星憑借其全球觀測能力，得以有效捕捉到比地面觀測系統(tǒng)多得多的觀測震例，從而為探索地震預(yù)測科學(xué)理論和方法，提供了全新的數(shù)據(jù)和可能。

與此同時(shí)，“張衡一號”01衛(wèi)星服役以來，也成為空間天氣活動的精準(zhǔn)記錄者，支撐形成空間天氣災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警能力，為我國通信導(dǎo)航環(huán)境管理和重大帶電生命線工程安全運(yùn)行提供保障。申旭輝強(qiáng)調(diào)：“‘張衡一號’是一個(gè)新理論、新技術(shù)、新工藝、新儀器的集合體，其搭載的很多儀器和技術(shù)都屬于國內(nèi)首例，‘全面突破’是‘張衡一號’不折不扣的主題詞。”具體來講，“張衡一號”衛(wèi)星各個(gè)載荷具備了對空間天氣災(zāi)害事件的精準(zhǔn)響應(yīng)能力，例如2018年8月發(fā)生的大磁暴是“張衡一號”衛(wèi)星發(fā)射以來遇到的最大的磁暴，衛(wèi)星各個(gè)載荷觀測到了磁暴初始相、主相和恢復(fù)相的各個(gè)階段全球多種地球物理場物理參量的擾動，是全時(shí)空尺度觀測和理解空間天氣活動的重要手段。除此之外，衛(wèi)星在軌期間，發(fā)生的火山、日食、海嘯、風(fēng)暴潮、南大西洋磁異常活動及多種空間電磁波活動也被“張衡一號”01衛(wèi)星逐一精準(zhǔn)記錄，顯示出其在空間天氣災(zāi)害、極端天氣災(zāi)害和火山活動監(jiān)測預(yù)警方面的良好應(yīng)用前景。

提及空間天氣災(zāi)害監(jiān)控記錄的重要性，申旭輝為記者介紹了許多“前車之鑒”：1989年冬季加拿大魁北克600萬人停電、2011年日本3.11地震后GPS導(dǎo)航信號中斷46個(gè)小時(shí)、2017年北美太陽風(fēng)暴-颶風(fēng)-地震復(fù)合災(zāi)害期間應(yīng)急通信系統(tǒng)失效……這些都是空間天氣災(zāi)害影響現(xiàn)代技術(shù)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行和社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的實(shí)證。在這一領(lǐng)域，“張衡一號”01衛(wèi)星的作用也十分明確：它將形成生命線工程的空間天氣災(zāi)害效應(yīng)和極端條件下應(yīng)急通信導(dǎo)航環(huán)境監(jiān)測預(yù)警能力，密切配合國家戰(zhàn)略和國家安全需要，為我國“兩個(gè)一百年目標(biāo)”的實(shí)現(xiàn)，以及現(xiàn)代技術(shù)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行提供強(qiáng)大推力。

2020年1月，歐洲空間局局長訪問“張衡一號”衛(wèi)星中心后留影

盡管是我國地球物理領(lǐng)域的“首星”，“厚積薄發(fā)”的“張衡一號”01衛(wèi)星依然憑借其優(yōu)異表現(xiàn)獲得了國內(nèi)外的一致贊譽(yù)。衛(wèi)星入軌以來，“張衡一號”衛(wèi)星團(tuán)隊(duì)聯(lián)合國內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)，開展了系統(tǒng)的科學(xué)研究和廣泛的國際合作，取得豐碩研究成果。2018年2月2日和2019年3月23日，習(xí)近平總書記兩次高度評價(jià)“張衡一號”01衛(wèi)星研制和合作成果；榮獲2019年度中國國際科技合作獎的意大利空間局前局長羅伯托·巴蒂斯通教授盛贊“中國科學(xué)家是可靠的合作伙伴”；國際大地測量學(xué)和地球物理學(xué)聯(lián)合會地震與火山電磁學(xué)跨協(xié)會工作組前后兩任主席均表示“熱切期待與‘張衡一號’衛(wèi)星的合作”。申旭輝不無感慨地說：“現(xiàn)在國際上對中國電磁星的評價(jià)很高，說數(shù)據(jù)非常好。‘張衡一號’衛(wèi)星也被國際學(xué)界稱為‘未來10年地球電磁學(xué)研究領(lǐng)域國際合作之橋’。20年圓夢，還能收獲這樣的認(rèn)可，對于我和我的團(tuán)隊(duì)來說，這既是動力，同樣也是鞭策。除了地震研究，我們還在不斷思考，‘張衡一號’衛(wèi)星可以參與到哪些其他的應(yīng)用中？如何讓其在交叉領(lǐng)域發(fā)光發(fā)熱？想到這些，我們就得繼續(xù)前行，一步也不能松懈?！?/p>

明日變現(xiàn)實(shí)：幸運(yùn)和勇敢缺一不可

申旭輝常常說，自己是個(gè)很幸運(yùn)的人?！拔壹矣?個(gè)兄弟姊妹，生活條件很艱苦，叔伯們也經(jīng)常勸父母讓我們務(wù)農(nóng)?！比欢?，中小學(xué)教師出身的父親卻并未因此放棄讓孩子們讀書看世界的追求。待到申旭輝上初中時(shí)，因他要去遠(yuǎn)在10公里外的學(xué)校就讀，忙于工作的父親特意勻出時(shí)間，每天求學(xué)路的半程之處，便成了父親接送他的“渡口”。

辰星與晚霞的交替中，3年倏忽而過，申旭輝憑借自身的努力把崎嶇的山路走成了坦途，以優(yōu)異的成績進(jìn)入湖南省重點(diǎn)中學(xué)——新民中學(xué)。在這里，申旭輝遇見了一大批學(xué)識淵博、遠(yuǎn)見卓識的老師，而這些老師也給求知若渴的申旭輝打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。后來，他雖然在高考中失利，但母校河北地質(zhì)學(xué)院（今河北地質(zhì)大學(xué)）給予了這個(gè)成績優(yōu)異的年輕人極大的自由——因?yàn)楸辉试S不計(jì)考勤分，申旭輝將大量的時(shí)間投注到相關(guān)書籍的閱讀中。“學(xué)校老師甚至給了我一把圖書館的鑰匙，我可以隨時(shí)進(jìn)去看書。那時(shí)候我?guī)缀跆焯炫菰趫D書館，從地質(zhì)學(xué)開始不斷學(xué)習(xí)新的知識。地質(zhì)學(xué)涉及很多基礎(chǔ)理論，我也在這個(gè)過程中不斷‘查漏補(bǔ)缺’。數(shù)學(xué)、物理學(xué)的著作，還有一些跟地學(xué)有關(guān)的經(jīng)典著作，我基本都在大學(xué)4年的時(shí)間里看完了?？梢哉f，高中為我打好了底子，大學(xué)給了我一個(gè)開放的環(huán)境，這才成就了后來的我?！?/p>

隨后在中國地震局攻讀碩士和博士期間，導(dǎo)師汪一鵬研究員和丁國瑜院士言傳身教，給予了申旭輝觸摸地質(zhì)專業(yè)前沿研究的機(jī)會，并在實(shí)踐操作中敢于讓他“放手一搏”，承擔(dān)起地質(zhì)研究與數(shù)理模型相結(jié)合、地質(zhì)研究與遙感技術(shù)相結(jié)合等多項(xiàng)重要項(xiàng)目。“在這個(gè)過程中，我得以接觸到不同的研究領(lǐng)域，也獲得了大型項(xiàng)目管理的經(jīng)驗(yàn)。”申旭輝回憶道。申旭輝個(gè)人的豐富積累、導(dǎo)師的有力引導(dǎo)，以及扎實(shí)的科研成果，也成為他被推選為“張衡一號”衛(wèi)星計(jì)劃牽頭人的主要原因——“年輕、有一定學(xué)術(shù)水平、有交叉學(xué)科研發(fā)背景和重大項(xiàng)目管理經(jīng)驗(yàn)”，這正是當(dāng)時(shí)申旭輝的真實(shí)寫照。

而當(dāng)申旭輝進(jìn)入“張衡一號”衛(wèi)星研發(fā)團(tuán)隊(duì)時(shí)，團(tuán)隊(duì)的有效協(xié)作成為他這一階段前行的重要動力。“我們這個(gè)團(tuán)隊(duì)實(shí)際上工作壓力蠻大的，待遇也并不豐厚，是對科學(xué)的熱愛將我們凝聚在一起?，F(xiàn)在回想起來，團(tuán)隊(duì)能夠協(xié)同發(fā)展、并肩作戰(zhàn)，一方面靠的是‘三力’——親和力、執(zhí)行力、創(chuàng)造力。在我看來，團(tuán)隊(duì)首先要有親和力，沒有親和力就不是團(tuán)隊(duì)；其次團(tuán)隊(duì)一定要有執(zhí)行力，這是我們研究工作能夠順利完成的根本保障；第三要有創(chuàng)造力，要有求新求變的魄力和膽量，也需試錯認(rèn)錯從頭再來的勇氣。另一方面就要靠‘三度’，即厚度、寬度、高度。對于團(tuán)隊(duì)中的個(gè)人來說，不能人云亦云、隨著大流走，個(gè)人也還要不斷地積累厚度，這才是科學(xué)家該有的求真態(tài)度。如果想要走得遠(yuǎn)一些，還需要有一定的寬度，要不斷拓展自己的知識范圍，這也是我的切身體會。此外，還要不斷提升高度，無論是科研水平，或是技術(shù)方法，都要有高度的要求。在‘三力’和‘三度’的基礎(chǔ)上，我們分工明確、精誠合作，這也是我們最終能獲得一些不錯成果的根本原因。對于我個(gè)人而言，能夠與這樣的團(tuán)隊(duì)合作，是我最大的幸運(yùn)。”

提及未來發(fā)展，申旭輝坦言，“張衡一號”就像自己的團(tuán)隊(duì)一樣，從來不是一個(gè)孤立的點(diǎn)，其最終形態(tài)也將是一支“并肩作戰(zhàn)、效率高、精度高、服務(wù)范圍廣的精銳之師”。目前，“張衡一號”01衛(wèi)星已經(jīng)順利完成設(shè)計(jì)的5年在軌運(yùn)行任務(wù)，并以其優(yōu)良性能繼續(xù)延壽運(yùn)行，“張衡一號”02衛(wèi)星及其姊妹星“澳科一號”科學(xué)衛(wèi)星將于近期發(fā)射入軌，與“張衡一號”01衛(wèi)星在軌接續(xù)并組網(wǎng)觀測，以提升我國在全球地磁場和電離層環(huán)境獲取建模的能力。考慮到我國空間地球物理技術(shù)發(fā)展趨勢和全球地球物理場建模及其科學(xué)數(shù)據(jù)應(yīng)用的需求，“張衡一號”衛(wèi)星在高時(shí)空分辨率全球地磁場和電磁環(huán)境測量、基于量子原理的磁場梯度及梯度張量測量、地球物理場衛(wèi)星系列發(fā)展及地球磁場重力場聯(lián)合反演、地球系統(tǒng)科學(xué)與地球關(guān)鍵帶災(zāi)害環(huán)境效應(yīng)研究4個(gè)方面持續(xù)發(fā)力，面向全球地殼運(yùn)動、全球變化、地球系統(tǒng)科學(xué)，以及資源調(diào)查、環(huán)境管理、災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警需求，大力發(fā)展地球全系統(tǒng)、多物理場聯(lián)合精細(xì)反演技術(shù)，全面推進(jìn)和支撐相關(guān)領(lǐng)域科技創(chuàng)新。

“張衡一號”衛(wèi)星高清在軌飛行仿真效果圖

在2018年2月“張衡一號”衛(wèi)星發(fā)射升空時(shí)，申旭輝這樣概括自己的研究生涯：“十五載嘔心瀝血，讀數(shù)據(jù)、窮機(jī)理、鉆技術(shù)，百千同仁竭力鑄造張衡星；五千天殫精竭慮，問名師、找外援、尋后生，幾代學(xué)者聯(lián)手共圓科學(xué)夢?！彼芡瞥缳だ缘囊痪湓挕白非罂茖W(xué)，需要特殊的勇敢。”而他也正是這樣，在數(shù)十年如一日的研究中，以自己的赤子之心，長久地踐行著這句箴言。