距今1800年前，東漢科學家張衡創造出一傳世杰作——地動儀，這是世界第一架地震儀。時光穿越，一顆被命名為“張衡一號”的衛星在酒泉衛星發射中心成功發射，“張衡一號”衛星的重要使命就是用衛星探索地震預測。2月2日，記者采訪了航天科技集團五院西安分院“張衡一號”電磁監測試驗衛星研制負責人，請他為我們講解“張衡一號”衛星如何探索地震預測。
“張衡一號”衛星探索地震預測的原理
地震預測是世界性的難題。世界上和我國大約從20世紀五六十年代才開啟地震研究，經過50多年的努力，取得了一定進展。目前，科研人員可以利用地質方法、統計方法和前兆方法來預測地震。但是地震呈現出極大的復雜性，能夠做出的地震預報，都是短臨預報，主要依靠經驗。
要搞懂衛星如何監測地震，首先需要弄清楚電磁和地震的關聯。據介紹，通過衛星電磁監測的方法發現地殼異動，從而獲得地震即將發生的信息在學界被認為是一個很有希望的嘗試。地震發生前，地球巖石的摩擦破裂會產生電磁波，這些電磁波會往大氣層傳播。另一方面，地殼的運動會切割磁力線，造成磁力線的扭曲。也就是說，一旦發生強烈地震，地球內部的電磁信息就會出現異常。
發射“張衡一號”電磁監測試驗衛星，是要建立一個監測全球空間電磁場、電磁波、電離層等離子、高能粒子沉降等物理量的空間試驗平臺，為探索地震前兆信息、空間環境監測預報和地球系統科學研究提供新的技術手段服務，為未來建立地震前兆電磁監測衛星業務化系統進行技術準備。
用衛星監測地震信息優勢明顯
利用衛星觀測地震，將突破許多限制。例如青藏高原、海洋等地震臺網不能完全覆蓋地區，通過衛星就可以實現全疆域的實時觀測。“張衡一號”電磁監測試驗衛星在軌運行的5年中，將以標準手段對我國6級以上、全球7級以上的地震進行電磁監測，通過大量的數據積累和震例分析，有望找到其中規律，推動我國地震觀測預測技術的發展。
“衛星接收了電磁信息，怎么向地面迅速地傳回準確的地震信息，為挽救更多的生命，提供寶貴的時間？衛星信息的下傳必須依靠數傳分系統，數傳分系統是所有衛星必備的有效載荷，它搭建了衛星與地面的信息傳輸鏈路，是‘張衡一號’將地震信息快速、準確傳回地面的關鍵。跟其他衛星相比，‘張衡一號’的數傳分系統在電磁兼容性方面做了大幅度的優化，以此才能實現地震信息的準確傳送。”西安分院“張衡一號”電磁監測試驗衛星研制負責人吳增印介紹。
西安航天技術保障衛星收集信息準確傳回
衛星中的部件都是電子器件，在工作狀態中，電子器件自身和電子器件之間會產生電磁輻射和相互的電磁影響。一般衛星中，電磁輻射對衛星的正常工作影響較小，但是對于“張衡一號”來說，如果數傳分系統本身的電磁輻射大，則會影響衛星遙感器采集數據的正確性。
怎么樣克服電磁輻射對衛星信息傳送的影響？為了將衛星搜集到的地球電磁信息準確傳回研究人員手中，西安分院的設計師們花了4年時間，將“張衡一號”的數傳分系統電磁性能做到最優。在材料選用方面，盡量采用無磁性或者低磁性的器件， “我們有效載荷產品很多都需要用到螺釘，一般都會用鋼的，但是在‘張衡一號’上，必須全換成不易磁化的鈦螺釘。”吳增印說。
除了通過選用特殊材料降低數傳分系統的電磁輻射，還可以通過調整電路設計降低自身產生的電磁輻射。吳增印說：“在電路板設計方面，盡可能地減小印制板上供電電路所形成電流環的面積。這樣就可以降低電路對外輻射的磁場強度。”
