身在太空 心系地球——“张衡一号”的自述

  嗨，大家好！我的名字叫做“张衡一号”，想必这几天你们都听说过我了吧。嘿嘿，突然间得到这么多人的关注，还真有点不好意思呢！此刻，你们是不是对我充满了好奇？下面，请允许我再详细地介绍一下我自己吧！

  2月2号，我在“长二丁”伯伯的托举下一飞冲天，现在已确定进入了科学家们给我预定好的轨道，感觉良好！

  现在，我飞翔在距离地球500公里的太空中，以对整个地球一览无余的视角监测着地球磁场、电场、等离子体、高能粒子的一举一动。

  作为中国第一颗观测与地震活动相关电磁信息的卫星，我是中国地震立体观测体系的第一个天基平台，也是中国地球物理场探测卫星计划的首发星。也就是说，我有两大方面功能：一个是监测与地震相关的电磁信息，另一个就是为地球物理场的探测提供数据支撑。

  地震在孕育发生过程中，地球岩石的摩擦破裂会产生电磁波。这些电磁波能够传往大气层，同时，地壳运动切割磁力线，造成磁力线的扭曲。所以，若发生地震，地球内部的电磁信息就会出现变化。

  为了观测这些变化，我身上带了3种8个有效载荷，它们是探测电磁场的高精度磁强计、感应式磁力仪和电场探测仪；探测等离子体的朗缪尔探针、等离子体分析仪、GNSS掩星接收机和三频信标机；探测高能粒子的高能粒子探测器。

  它们就像我的“触角”一样，能够感受到来自地球磁场、电场、等离子体、高能粒子的各种变化。不同于我的前辈遥感卫星们能够成像，我是靠“感觉”的。

  可我的这些“触角”又不像你们人类的眼、耳、口、鼻一样能够天生就配合得那么默契，我的研究人员费了好大劲儿才让它们在我身上“和谐相处”。既要能让它们都能在我身上良好工作，又不能让它们互相影响，这是研究人员第一次一次性搞定这么多载荷，真的很不简单！

  我长得方头方脑的，主体身高1.4米，730公斤左右。看这身板，我其实还是颗“小卫星”呢。我只有一个太阳能帆板，但它已经能够给我提供充足的电源了。到了天上，我还“长出”了6根4米多长的伸杆，就像哪吒的“三头六臂”一样！

  研究人员说，在距离地球500公里的高空观测磁场变化，相当于在一头大象身上测出一只蚂蚁的重量变化，并描述大象的情况，而且误差不能超过蚂蚁的重量。这不仅要求我的“触角”足够灵敏，还要求我自身的磁洁净度足够高，能够“隐身”在电离层中。

  我身上6个有力的“臂膀”伸杆机构就是大“功臣”了。它们能够把有效载荷伸展到远离星体的位置，避免我本身的电磁环境对有效载荷测量精度的影响。“距离产生美”，说的就是我和有效载荷们呀，我们之间的距离是越远越好。

  我的臂膀分两种，一种是卷筒式伸杆，类似魔术表演中的魔术棒，收拢时只有手掌大小，展开后可以长达5米；另一种是铰链式伸杆，就像我们的手臂，张开后长度可达5米，收纳比为39，达到国际领先水平。

  再给你们说形象点吧，如果把我们这次任务比作孙悟空西天取经，那么伸杆机构就是孙悟空的法宝“金箍棒”，它能缩能伸，发射时收拢在“孙悟空”耳朵里，以承受发射过程中的各种阻力。

  “金箍棒”的材料可谓是精挑细选。为满足磁洁净度要求，伸杆机构上的每一种材料都经历过严格的筛选和测试；“金箍棒”在地面上经历了多次高低温循环试验，以确保它在遥远的轨道上可靠展开，可谓是“真金不怕火炼”。更重要的是，“金箍棒”展开后还能纹丝不动，在轨经历超过200度温度交变后，有效载荷位置变化不会大于一枚硬币的厚度。

  截至目前，我是国内安装伸杆机构最多的一颗卫星，伸杆机构的关键性能指标也达到国际领先水平。现在，我的磁洁净度比要求的0.5纳特还高，只有0.33纳特。科学家说，这一技术弥补了中国天基科学探测领域发展的一大短板，对后续空间探测任务的发展有着重要意义。

  一般情况下，我有两种工作模式：为了能够更好的保证磁洁净度，在有效载荷工作的时候，我的太阳能帆板就会停止工作，避免对有效载荷带来扰动；在有效载荷停止工作后，我的帆板就会对日跟踪，提供充足的电能。

  假如地球上某个地方发生了地震，不管是在震前还是震后，只要在我的覆盖区域内，我都会如实记录下我感受到的电磁场、等离子体和高能粒子状况，这些监测数据都会提供第一手、最真实的数据资料，供科学家研究。

  尤其是在中国全境、周边区域以及环太平洋和地中海-喜马拉雅两大地震带，我会工作得更加仔细，排查得更加认真。

  因为在天上，所以我能够跳出地球看地震，可以突破许多地震研究的限制，比如在海域、边境、自然条件恶劣的地区，就能填补地面观测能力的不足或空白。

  不过地震毕竟是发生在地表以下，从地下十几公里到地表再到我这里，各种信号在传输中就会有所衰减，而我记录与地震明显相关的扰动信息需要辐射源达到一定的强度。也就是说，只有地震释放出的信号能量达到某些特定的程度时才能够被我捕捉记录到。

  科学家们说，地震级别相差一级，能量差距可达33倍。从目前观测结果和理论推算看，6级以下的地震在电离层产生的信号非常微弱。所以，我现在能够监测的就是全球7级、中国6级以上地震的电磁信息。

  统计多个方面数据显示，现在7级以上地震，中国3年2次，全球每年18次；6级以上地震，中国每年4次，全球每年150次。这个数量还是很大的，而且大部分地震发生在人烟稀少、地面台网监测不到的地方，这就是我能够大显身手的地方！

  科学家们说，地震机理研究若要实现跨越式发展，需要观测能力、数据分析解决能力及地震领域科技理论的大幅度提升，我要做的就是第一步——提升观测能力。“天上一天，地上25年”，我在天上一天得到的数据可能是在地面上25年才可以获得的数据，而只有统计足够多的震例信息才能够支撑地震研究。

  所以，我会通过监测全球空间电磁场、电离层等离子体、高能粒子沉降等物理现象，来积累足够多的震例信息，探索地震电离层相应变化的信息特征及其机理，以供科研人员研究参考，为地震观测研究提供有价值的信息。

  与此同时，我的探测数据也能为空间物理和地球物理研究提供重要数据支持，包括空间天气预警、通信导航环境监视测定、空间物理和地球物理研究等，服务于基础科学研究，使中国首次具备全疆域和全球三维地球物理场动态监测能力。

  这次，我的成功得益于很多国家的共同支持，法国、俄罗斯、欧空局等都向我的科学团队提供了大量历史和在轨的电磁卫星数据，分享了他们的研究成果和研制经验，意大利空间局和奥地利空间所也提供了相应的有效载荷。

  正因如此，我的观测数据还将对其他几个国家的科技工作人员们开放，供大家一起研究使用，加强人类对地球和宇宙的认识，造福世界各国人民。

  当然，毕竟我一颗星的能力是有限的，而且，是世界性的未解难题，我从数据观测做起，离预报地震还有非常长的路要走。

  所以，科研人员还在继续努力，争取早日给我增加“帮手”，依据相关的发展规划，张衡一号02星有望在2020年发射！我会在天上好好工作，站好我这班岗，同时期待更多小伙伴们加入进来！