如何评价中国地球物理场探测卫星计划首发星「张衡一号」发射成功? 第1页

一句话评价：张衡一号在努力做一颗地球内部的“天气预报”卫星

人类远比想象中渺小。

而张衡一号，将会使人类更有机会看到来自地球内部的“天气”。

1960年，美国人唐·沃尔什乘坐潜艇抵达了人类生存过的最低点：马里亚纳海沟底部，低于海平面10916米。但他仅仅生存20分钟后潜艇就处在要被大洋压碎的边缘，被迫返回。

地球结构简图 Wikipedia

有人开玩笑说，人类就像生存在鸡蛋壳上的细菌。但实际情况比这还要糟糕：即便把人类能够抵达的地表范围夸张成从马里亚纳海沟底部到珠穆朗玛峰峰顶，比起地球平均半径的6378137米而言，人类的极限仅是生存在地表最上部0.31%的区域，而实际上90%以上人类仅居住在地球最表层万分之一的厚度范围内。

人类对于脚底的地球，可谓是无知，甚至比我们对38万公里外的月球了解都要少很多。

说到这里，如果我说人类对地球内部传达到地表的各种现象、或者各种地底天气变化的后果：火山爆发、地震、海啸，毫无预警能力也就不足为奇了。2000年前，我国著名东汉天文学家张衡发明了地动仪感知地震，可是它仅仅是结果的反馈，而无法做出任何预测。

地动仪复制品图 ã百度百科

2000年来，世界各国的科学家都在孜孜不倦研究地震的成因并尝试预报，但几乎可以说他们并不算成功，印度洋大地震和海啸、汶川大地震、东日本大地震和海啸依然在21世纪对人类造成了巨大伤害。

地震还是个人类无法解决的未解之谜。

地球内部是极其致密的地幔和地核。地球在形成时留下的各种放射性重元素不断裂变释放巨大热量，在地球强大引力的挤压下结合在一起，将内核海量的铁镍元素融化成流体。在能量的推动下，地球也有了地幔层和地壳层的交流。内部的各种元素通过火山爆发板块运动等抵达地表，滋养了整个生物圈。但一不留神的释放也造就了地震和海啸，可以原谅。但我们也无能为力，只能原谅。

地球磁场庇护了所有的地球生命 ãESA

地核的铁镍流形成了一块无比巨大的“液态磁铁”，产生的地磁场庇护了整个地球。否则，猛烈的太阳风和各种宇宙辐射就会迅速将地球大气剥离，任何生物也无法抵抗巨量的辐射，地球将会是个像火星一般的不毛之地。宝贵的地球磁场，可能你感觉不到，但它却无比重要。极光也成了地球磁场赐予我们最好的礼物：太阳中的高能辐射被地球磁场引导到两极的电离层，产生剧烈的反应，远远强过其他区域，形成美丽的色彩。

国际空间站上看到的美丽极光 ãNASA

在地球内部能量往外传递的过程中，地核和地幔的相关部分也会发生缓慢的变化，其中相当一部分能量也因此提前传递到地球磁场和电离层，地震时这个传递会集中爆发。因此，如果能够观察地球磁场和电离层的变化，人类就能够研究地震爆发机制，更有机会提前看到地球内部的秘密，从而为地震的研究和准确预报增加一丝可能。可是电离层的跨度可以高达上千千米，研究它谈何容易。

航天时代的到来，使得人类迎来一线生机。

举个例子，我所在课题组研究课题之一是欧空局的GOCE卫星，它恰好在2011年东日本大地震的时候飞到日本上空。它的精密仪器感知到了地震波对高层大气密度的扰动，幅度接近15%！地震的强度可想而知。

东日本大地震的地震波一直传到了空中被GOCE卫星感知到 ãESA

可这毕竟只是起到了“空中地震仪”的监测效果，跟预报毫不相关。

但如果能通过发射人造地球卫星实地飞行在地球磁场和太阳风作用下的电离层中，利用高级星上仪器实时探测中性粒子、高能带电粒子、等离子体等，将会使得人类对地震的了解大大增加，毕竟它们的变化隐含着地球内部和磁场变化的“天气”情况。如果地球内部能量即将释放巨大的能量到地表形成地震和海啸，人类也有机会实现预报。

这种卫星就叫做电磁监测卫星，它可以通过搭载的感应式磁力仪、高精度磁强计、电场探测仪、GNSS掩星接收机、等离子体分析仪、高能粒子探测器等设备完成工作。虽然这些仪器依然无法做到地震的准确预报，而是更多在地震发生后研究地震形成机制，但这对于提高地震预报成功率，已经大有裨益。

千里之行，始于足下。地震预测不是电磁监测卫星能一蹴而就的，但它们将会极大推动人类向这个方向进步。一个困扰人类几千年的难题，正在一步一步被攻克。

2018年2月2日，我国发射的“张衡一号”卫星就是人类研究地震和地球大气电磁变化的又一个里程碑，成为美国、俄罗斯、法国后的又一中流砥柱。

不鸣则已，一鸣惊人。这颗卫星是世界同类电磁监测卫星里载荷最多（共计8个），探测精度最高的一位，可谓是中国地球物理学界厚积薄发的集大成所在。而后续的张衡二号到五号，都在研制或论证中。

张衡跨越两千年，不飞则已，一飞冲天，用在这个卫星上面命名再合适不过。

张衡一号是中国制造的新高度，它给出的地球内部“天气预报”，显然会造福整个人类！

关于卫星导航系统的一切，我曾在live中详细介绍过：

题外话（致敬所有张衡人）：

本人一直参与欧空局研究地球磁场卫星Swarm编队相关科研工作，它和张衡一号在很多方面有相似性但侧重点不同。

我有幸在几次Swarm相关的技术会议上见过来自中国地震局、负责张衡一号研究的两位同事，他们表现出的专业认真负责精神让人由衷敬佩。2017年3月在加拿大的Swarm科学会议上，地震局是唯一被邀请来自非欧美的科研单位，他们做了关于张衡一号的大会报告。会期五天时间内，他们听了所有的报告，还在任何可能的时间不断找各个国外专家讨论学术问题，而且每天晚上会后都总结有报告立即发回国内，在加拿大没有任何游玩时间就立即回国赶进度节点，让人敬佩。在10月份的Swarm数据质量会议上，他们也再次做了唯一一个非Swarm项目组大会报告，重点介绍张衡一号数据对国际公开的学术态度，获得了很多国外专家的好评。大家都期待着张衡一号传递回来地球内部“天气”发出的声音。

祝福张衡一号，也恭喜所有张衡人！