http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2018-02-0
我国首颗电磁监测试验卫星“张衡一号”成功发射
张衡一号在轨示意图
人民网北京2月2日电（赵竹青）记者从国防科工局、国家航天局获悉，2月2日15时51分，我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将电磁监测试验卫星“张衡一号”发射升空，卫星顺利进入预定轨道。此次任务还搭载发射了“少年星一号”、NewSat-4/5等六颗国内外的微小卫星。“张衡一号”的成功发射使我国成为世界上少数拥有在轨运行高精度地球物理场探测卫星的国家之一。
“张衡一号”是我国全新研制的国家民用航天科研试验卫星，也是我国地球物理场探测卫星计划的首发星。该星利用覆盖范围广、电磁环境好、动态信息强、无地域限制等优势，开展全球空间电磁场、电离层等离子体、高能粒子沉降等物理现象的监测，为地震机理研究、空间环境监测和地球系统科学研究提供新的技术手段。统计结果表明，空间电磁扰动与地震发生具有明显的相关性，构建空间电磁监测体系对研究地震机理与空间电磁扰动的耦合关系，提高地震孕育发生规律的研究和认识，探索地震预测新方法有着重要意义。同时，该星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。
“张衡一号”设计寿命5年，具有多载荷集成、高精度定标等特点，装载有高精度磁强计、等离子体分析仪、高能粒子探测器等8种有效载荷。此外，卫星上还装载了意大利高能粒子探测器，将与中方研制的高能粒子探测器互为补充，联合开展探测。中国国家航天局会同中国地震局等有关部门组建国际科学委员会，开展探测数据的研发和应用。
“张衡一号”创造了我国卫星研制领域的多项首次，总体技术指标达到国际先进水平，部分技术指标达到国际领先水平。该星在国内首次实现低地球轨道卫星高精度电磁洁净度控制，达到国际先进水平，弥补了我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具有重要意义。国内首次实现在轨精确磁场探测，卫星装载高精度磁强计、感应式磁力仪载荷，有望使我国第一次获取十分宝贵的全球地磁场数据。此外，该星还在国内首次实现高精度电离层电子、离子原位探测。
公元132年，我国著名科学家张衡发明了世界上最早的地动仪。该地动仪成功预报陇西（今甘肃天水地区）地带发生地震，比西方国家用仪器记录地震的历史早约1800年，开创了世界地震勘测研究的先河。为进一步提升电磁监测试验卫星影响力，国防科工局、国家航天局组织工程研制有关单位、历史学者、科普专家及媒体记者，进行了卫星对外宣传名称征集。以“张衡一号”命名电磁监测试验卫星，主要是为纪念中国古代科技代表人物张衡在地震观测方面的杰出贡献，传承张衡为代表的中国古代科学家群体崇尚科学、追求真理的精神内质。
电磁监测试验卫星工程是经国务院批准，国防科工局、财政部共同批复的国家民用航天科研工程，由国防科工局组织实施。卫星、运载火箭分别由中国航天科技集团有限公司所属航天东方红卫星有限公司、上海航天技术研究院研制；发射和测控任务由中国卫星发射测控系统部负责；中国资源卫星应用中心和中国科学院遥感与数字地球研究所共同承担地面系统数据接收及处理相关任务；应用系统由中国地震局负责建设和运行。此次发射任务是长征系列运载火箭的第266次发射。
国防科工局、国家航天局积极致力于普及航天知识，传播航天精神，共享航天资源。此次搭载发射的“少年星一号”微小卫星源于10多万中小学生的创意和梦想，是我国首颗教育共享卫星，将为中小学生提供测控真实卫星的体验。所有建有卫星测控分站的中小学校和教育机构，均可使用该星数据开展航天科普教育。
[人民网]
“张衡一号”成功发射：将从天上“看”地震
张衡一号发射状态结构图
人民网北京2月2日电（赵竹青）2月2日，我国首颗电磁监测试验卫星“张衡一号”在酒泉卫星发射中心成功发射。该卫星的发射标志着我国地震监测和地球物理探测领域的探索正式迈入太空。
首次从天上“看”地震
“张衡一号”是我国首颗观测地震电磁信息的卫星，也是我国构建天空地一体化地震立体监测体系的重要里程碑。
国防科工局系统工程司副司长赵坚介绍，它主要用于地球物理场探测和研究，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，为地震机理研究、空间环境监测和地球系统科学研究提供新的技术手段，为研究地震电磁电离层信息特征及机理提供新的途径。
同时，该卫星探测数据还可以为空间物理和地球物理研究提供重要数据支持。
“应当指出，目前利用电磁监测试验卫星尚不能直接预测预报地震，主要是用于地震电磁电离层前兆信息研究，为未来建立地震监测体系进行前期技术储备，但是我们探索地震孕育机理的脚步不会停止。”赵坚说。
探索地震预测新方法
地球的周围有着一层薄薄的“壳”——空间等离子体环境，等离子体态的物质的性质在某种程度上就像是水一样，当受到地壳运动、地面人类活动等的影响时，其中的电磁波就会像水中的涟漪一样，在等离子体环境里传播。
近些年，科学家们发现地震也会对空间等离子体环境的电磁场产生影响，这种影响甚至会在地震前就已经开始。因此科学家们希望通过研究空间等离子体变化与地震活动的关联规律，来探索地震预测新方法。
“张衡一号”卫星正是在这样的背景下诞生的，用我国古代探索地震的伟大科学家张衡的名字来命名，表达了我国科学家用空间技术手段来研究地震的努力。
赵坚告诉记者，“国外利用卫星进行震前空间电磁异常现象的研究已经有多年历史。”卫星具有覆盖范围广、电磁环境好、动态信息强、无地域限制等优势，使用卫星进行地球电磁环境的研究能够从更大的尺度上提高对地震孕育发生规律的研究和认识，弥补常规地面地震监测手段的不足。
“我国境内地震分布广、强度大、震源浅，是世界上大陆地震活动最强烈、灾害最严重的国家之一，地震灾害的潜在危险将对我国经济社会发展与和谐社会建设产生不容轻视的影响。”赵坚表示，构建空间电磁监测体系，对研究地震机理与空间电磁扰动的耦合关系、探索地震预测新方法有着重要意义，因此也一直受到国家的重视。
“这颗星经历了十年艰苦攻关、五年工程研制，现在终于要揭开神秘的面纱了。”赵坚说。
推动我国地震监测技术的发展
“张衡一号”卫星由中国航天科技集团五院抓总研制。卫星采用五院航天东方红卫星有限公司CAST2000小卫星平台，发射质量约730千克，外形为立方体构型，由平台舱、载荷舱、太阳翼等构成，运行于约500千米高度的太阳同步轨道，同一地点的重访周期为5天。
“张衡一号”携带的有效载荷分为3大类8种，分别为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。卫星创造了我国卫星研制领域的多项首次，总体技术指标达到国际先进水平，部分技术指标达到国际领先水平。
‘张衡一号’开辟了我国地震监测研究的新途径。”赵坚介绍，张衡一号发射后，我国将首次基于天基电磁观测平台获取全球电磁信息，填补我国从空间电磁环境方面开展地震学、地球物理学等相关研究领域的空白。据了解，“张衡一号”升空后，将以标准手段对我国6级以上、全球7级以上的地震进行电磁监测，通过大量的数据积累和震例分析，发现统计规律，推动我国地震监测技术的发展。
同时，张衡一号作为我国立体地震观测体系第一个天基平台，同时也是国家地球物理场探测卫星计划首发星，将大幅提升空间电磁场和电离层监测水平，将为空间天气预警、空间物理和地球物理研究提供重要支撑，为航空航天、导航通信等相关领域提供空间电磁环境监测数据应用服务。
“张衡一号”设计寿命为5年。后续，还将有更多的卫星加入空间电磁监测的队伍。据了解，目前，国防科工局正在会同中国地震局、发改委、财政部加快推动电磁监测卫星02星的论证工作，在01星的基础上新增若干更加精准的探测仪，全面提高我国全球地球物理场信息的获取能力。
同时，国防科工局还将通过加快国家民用空间基础设施规划的实施，特别是加快高轨20米SAR卫星、L移动多媒体广播卫星等相关工程的推进，进一步提升我国天基信息防震减灾服务能力。
[人民网]
揭秘"张衡一号":构建地震立体监测重要里程碑
我国首颗电磁监测试验卫星发射成功——揭秘“张衡一号”
2月2日15时51分，我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将电磁监测试验卫星“张衡一号”发射升空，进入预定轨道。新华社发（汪江波 摄）
2月2日15时51分，我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将电磁监测试验卫星“张衡一号”发射升空，顺利进入预定轨道……
“张衡一号”是我国首颗观测与地震活动相关电磁信息的卫星，也是国家地球物理场探测卫星计划的首发星。
是我国构建天空地一体化地震立体监测体系的重要里程碑
中国地震局局长郑国光介绍说，“张衡一号”是我国全新研制的科学试验卫星，主要用于地球物理场探测和研究。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，为地震机理研究、空间环境监测和地球系统科学研究提供新的技术手段，为研究地震电磁电离层信息特征及机理提供新的途径，是我国构建天空地一体化地震立体监测体系的重要里程碑。
国防科工局系统工程司副司长赵坚告诉记者：“卫星具有覆盖范围广、电磁环境好、动态信息强、无地域限制等优势，使用卫星进行地球电磁环境的研究能够从更大的尺度上提高对地震孕育发生规律的研究和认识，弥补常规地面地震监测手段的不足。”统计结果表明，空间电磁扰动与地震发生具有明显的相关性，构建空间电磁监测体系对研究地震机理与空间电磁扰动的耦合关系、探索地震预测新方法有着重要意义。
卫星工程首席科学家、中国地震局地壳应力研究所总工申旭辉介绍说，我国境内地震分布广、强度大、震源浅，是世界上大陆地震活动最强烈、灾害最严重的国家之一。我国高度重视利用卫星技术进行空间电磁扰动监测、开展地震相关研究， 2009年就开展了电磁监测试验卫星的论证工作，2013年8月，该工程正式立项，历经5年研制才取得圆满成功。
搭载8种有效载荷，建造全球电磁场和电离层监测平台
赵坚介绍说，电磁监测试验卫星将运行于高度500千米左右的太阳同步轨道上，卫星总重量约730千克，设计寿命为5年，卫星本体呈立方体构型，装载高精度磁强计、感应式磁力仪、电场探测仪、高能粒子探测仪等8种科学探测有效载荷，可实现在低地球轨道对空间电磁场、电离层等离子体、高能粒子的监测。
申旭辉介绍说，“张衡一号”卫星是我国地震立体观测体系的第一个天基平台，旨在建造全球电磁场和电离层监测平台，对中国及其周边地区开展电离层多种物理量动态准实时监测；开展全球7级、中国6级以上地震电磁信息分析研究，探索地震电离层响应变化的信息特征及其机理，为地震观测研究提供有价值的信息；研究地球系统特别是电离层与其它相关圈层相互作用及其效应，向航空航天、导航通信等相关领域提供空间电磁环境监测数据应用服务。
赵坚介绍，“张衡一号”每5天实现对地球上同一地点的重访，卫星观测区域可覆盖地球南北纬65°内的区域，重点观测区域覆盖我国陆地全境和陆地周边约1000千米区域以及全球两个主要地震带。
郑国光表示，“张衡一号”的发射运行具有重要的科学意义。首先是获取全球地磁场和电离层环境及其变化信息，填补相关研究领域的空白，支撑构建全球地磁场和电离层模型，有助于我们进一步了解地震孕育发展规律；其次是基于天基观测优势，提升我国全境电磁场和电离层监测能力，填补地面观测台网在青藏高原和海域地区观测不足。此外，还为空间天气预警、通信导航环境监测、空间物理和地球物理研究提供重要数据支持，服务于基础科学研究。同时也显著提升我国在地球物理场研究领域的国际影响力。
“这颗卫星的发射和投入使用，将使我国首次具备全疆域和全球三维地球物理场动态监测的技术能力，使我国成为世界上拥有在轨运行多载荷、高精度地球物理场探测卫星的少数国家之一。”赵坚自豪地说。
电磁监测卫星要求高，卫星研制达国际先进水平
“张衡一号”在技术领域创造了我国卫星研制领域的多项首次，总体技术指标达到国际先进水平，部分技术指标达到国际领先水平。
这其中，最难攻克的就是卫星对电磁洁净度的要求。“卫星在近地轨道地球磁场很强大的情况下，要精确探测地球磁场的细微变化，对卫星本体的电磁洁净度提出非常高的要求。”赵坚介绍说，卫星本体磁性对磁场测量影响不确定性需控制在0.5纳特，相当于地球表面磁场强度的十万分之一。
“张衡一号”卫星试验队控制分系统主任设计师李贵明告诉记者：“控制系统为了达到这一要求，卫星平台的各个单机、系统都进行了无磁化的更改。比如，去掉了有磁的红外地球敏感器，整个飞行程序都要改变；再比如，无磁化要求太阳能帆板不能转动，但为了保证卫星能源，又必须让帆板对日，如何找到平衡点，团队想了很多办法。”
负责卫星抓总研制的中国航天科技集团五院航天东方红卫星有限公司总监周峰介绍说，目前在轨运行的高磁洁净度卫星全部由国外研制，我国经过艰苦攻关，卫星整星磁洁净度达到了0.33纳特，实现了国内低轨道卫星磁洁净度控制的最好水平，达到国际先进水平。
“让仪器载荷离卫星本体远一点，既是低磁化的要求，也能提高有效载荷探测精度。” 周峰说，这次卫星采用的卷筒式伸杆机构，收拢时只有手掌大小，展开后长度约5米。“这是国内首次自主研制的具有轻质、低磁、一维展开特点的卷筒式伸杆机构，伸杆指向精度、展开状态基频等关键性能指标达到国际先进水平。”
“张衡一号”的首次还有不少。比如，国内首次实现在轨精确磁场探测，卫星装载的高精度磁强计、感应式磁力仪载荷，填补了我国在近地磁场精确探测领域的空白，达到国际先进水平，使我国第一次有望获取十分宝贵的全球地磁场数据。再如，首次实现高精度电离层电子、离子原位探测等等。
电磁监测卫星02星正在论证，将继续加大空间科学卫星发展力度
“张衡一号”卫星上安装有意大利提供的高能粒子探测器和奥地利提供的绝对磁场校准装置，其中，意大利载荷与中方研制的高能粒子探测器互为补充，联合完成空间高能粒子的探测；奥地利载荷为中方研制载荷的矢量磁场探测数据提供标量的校准。
赵坚介绍说，2011年11月，中国国家航天局与意大利航天局签署了《中国国家航天局和意大利航天局关于和平利用外空的协议》，明确了电磁监测试验卫星的合作事项。2013年9月，中国国家航天局与意大利航天局签署《中国国家航天局与意大利空间局关于中国电磁监测试验卫星合作的谅解备忘录》。中意双方多次召开双边工作组会议，明确后续载荷研制与数据处理工作的合作内容与计划、卫星数据国际合作政策。
据介绍，为充分发挥卫星数据应用效能，遵循公开共享的原则，中国国家航天局会同中国地震局已制定电磁监测试验卫星的数据国际合作政策。同时，中国国家航天局已牵头组建电磁监测试验卫星计划国际科学委员会，国际科学委员会各成员国的科学工作者都可按规定，研究和使用该卫星的数据，共同加强人类对地球和宇宙的认识，造福世界各国人民。
随着“张衡一号”的成功发射，赵坚透露：国防科工局正在会同中国地震局、发改委、财政部加快推动电磁监测卫星（02星）论证工作，并深化与意大利航天局的进一步合作；后续还将规划安排电磁、重力梯度等地球物理场探测科学卫星持续发展。（记者 冯 华）
[中科网-人民日报]
一场“非主流”的攻坚战：“张衡一号”背后的研发故事
人民网北京2月2日电（赵竹青）张衡是东汉时期伟大的天文学家、数学家、发明家、地理学家，发明了浑天仪、候风地动仪，为地震学、天文学和机械技术的发展做出了杰出的贡献。两千年后的今天，我国首颗电磁监测试验卫星被命名为“张衡一号”，我国从此具备了从太空中监测地震的能力。
卫星经历了十年艰苦攻关、五年工程研制，终于闪亮登场。记者从卫星抓中研制单位卫星中国航天科技集团五院了解到，卫星共搭载了九个科学探测载荷，均为新研产品，技术指标均达到当前国际先进水平。
面对这样难度系数高，充满挑战的研制任务，中国航天科技集团五院张衡一号研制团队是如何一步步把它变成现实的？
“非主流”的设计需求成就“创新巧匠”
张衡一号研制难度大、结构复杂，区别于其他卫星，它在设计上有很多“非主流”的需求，研制团队迎难而上，开展了一系列的创新攻坚工作。
首先，张衡一号的载荷非常复杂，九个载荷状态和苛刻的要求给卫星构型布局带来了极大的难度。为了解决星表可用安装面积小、安装设备多的突出矛盾，研制团队一遍又一遍地与各载荷分系统深入沟通、迭代，理解各个载荷的工作原理和设计意图，提出既有利于载荷单机又适用于卫星总体总装的设计修改和总装方案；另一方面，一轮又一轮地优化整星布局方案，仿真每一台设备、每一块结构、每一根电缆的拆装，最终提出的卫星构型布局结构紧凑、总装便捷。
再有，张衡一号的空间等离子环境和电位要求，首次对卫星多层隔热组件表面提出了等电位的要求。为了尽快设计出一个最优的工艺实施方法，青年设计师们挑灯夜读相关理论，充分进行技术调研，与研制团队的专家们一同建模、分析、计算、反复试验，最终圆满完成了任务。
另外，由于张衡一号的磁控指标严格，电缆网必须精细化设计。为满足电缆网的设计需求，设计师们首次针对热控元件电缆开展详细三维走向设计，经过加班加点，对每根电缆网的走向精确设计和调整，将每根电缆的设计余量几乎控制达到了设计极限值。
“非主流”的试验时间打造“钢铁队伍”
由于张衡一号卫星具有电磁洁净度要求高、工作模式特殊的特点，因此在磁试验过程中外部磁场必需保持高度平稳。针对这个特殊要求，型号研制队伍分析了地球磁场的变化规律，并对航天城地区磁场的影响进行了连续多日的全天候测量，最终确定了磁试验时间要求为：每天23:00至次日凌晨04:30。
这个“非主流”的测试时间给大家出了一个不大不小的难题，因为从来没有任何一颗卫星的常规试验时间是在夜间，而且，张衡一号的试验时间长达20天。在研制团队领导的带领下，设计师们采取了工作24小时、休息24小时的极限工作方式轮流工作，在岗期间紧盯试验现场的数据判读，不放过任何一个疑点。
每天23:00的“早餐”过后，试验准时开始。在万籁寂静的深夜中，试验团队最不愿意听到的恐怕就是窗外飞驰而过的大货车声音，因为这很可能造成试验室周围磁场波动而使得测试设备记录下干扰数据，最终导致测试结果无效。
在经历了近20天的试验生活后，磁试验圆满成功，最后，大家互相开玩笑说道：这是工作以来参加的第一个需要“倒时差”的试验项目。
正是研制团队的奋力拼搏，才使得张衡一号这颗技术难度如此之高的卫星取得了圆满成功。我们也从中看到，正是一代代的航天人秉承的艰苦奋斗、勇攀高峰、无私奉献的精神，推动了我国航天事业的蒸蒸日上，带领我们一步步地朝着航天梦坚实迈进。
[人民网]