新華社北京3月18日電（記者喻菲、楊春雪）在張衡發(fā)明地動儀1800多年后，中國科學家正利用以他命名的衛(wèi)星，從太空搜索地震發(fā)生前的異常電磁信號，試圖破解地震預測難題，減輕自然災害為人類帶來的損傷。
“盡管我們目前尚不能預測地震，但我們正朝著這個方向努力，我相信再過10至20年，地震預測有望迎來突破。”中國科學院國家空間科學中心研究員、國際宇航科學院院士、“張衡一號”衛(wèi)星計劃首席科學家兼工程副總設計師申旭輝說。
2018年2月2日15時51分，中國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用長征二號丁運載火箭成功將電磁監(jiān)測試驗衛(wèi)星“張衡一號”發(fā)射升空，進入預定軌道。新華社發(fā)（汪江波 攝）
在近期的第35屆全國空間探測學術研討會上，申旭輝介紹了2018年發(fā)射的“張衡一號”在軌5年取得的進展：獲得了全球地磁場數(shù)據(jù)、全球低頻電磁頻譜數(shù)據(jù)；建立了國際領先的全球參考地磁場模型和低頻電磁波跨圈層耦合傳播模型，并經(jīng)國際地磁與高空物理聯(lián)合會評估，成功入選新一代國際地磁參考場計算。
地震預測一直是世界難題，主要原因是科學家窮其一生難以積累足夠多的破壞性地震案例來形成統(tǒng)計，并驗證預測方法和理論。此外，現(xiàn)有技術手段很難探知從震源到地表的情況。
衛(wèi)星監(jiān)測突破了傳統(tǒng)地震科學研究的限制，電磁波可從地下到太空跨圈層傳播。統(tǒng)計表明，空間電磁擾動與地震發(fā)生具有明顯相關性?？茖W家通過衛(wèi)星可將觀測范圍拓寬至全球尺度。全球平均每年有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”。衛(wèi)星監(jiān)測可讓科學家開展大樣本統(tǒng)計研究，為檢驗各種方法和模型提供了基礎。
“張衡一號”是中國地震立體觀測體系天基觀測平臺的首顆衛(wèi)星。它能夠發(fā)揮空間對地觀測的大動態(tài)、寬視角、全天候優(yōu)勢，通過獲取全球電磁場、電離層等離子體、高能粒子觀測數(shù)據(jù)，對中國及周邊區(qū)域開展電離層動態(tài)實時監(jiān)測和地震前兆跟蹤，彌補地面觀測的不足，開辟探索地震監(jiān)測預測新途徑。
申旭輝介紹，“張衡一號”已觀測到全球約60次7級以上地震、近600次6級以上地震、數(shù)萬次5級地震?！拔覀儼l(fā)現(xiàn)，高達80%的6級以上地震前半個月有明顯前兆信號，較多出現(xiàn)在震前一周左右。通常衛(wèi)星探測到的前兆信號不會出現(xiàn)在震中的正上方，往往偏離震中幾百公里?！?
申旭輝坦言，目前大量前兆信號都是在地震發(fā)生后在數(shù)據(jù)中回溯找出的，只有少量是提前發(fā)現(xiàn)的，這是因為數(shù)據(jù)處理非常復雜，在有限的人力和計算能力條件下無法對全球數(shù)據(jù)做到實時跟蹤。
他說，現(xiàn)在距離預報地震還有較大差距，無法實現(xiàn)時間、地點、強度三要素的精確預報，要想真正實現(xiàn)地震預報不能靠一顆衛(wèi)星的單一手段，還要靠地震學、電磁學、大地測量學、地球化學等多學科多手段相結合。
“但我對未來充滿希望，我認為地震預報最終能夠實現(xiàn)。再過10年，我們會積累海量觀測數(shù)據(jù)。隨著機器學習、大數(shù)據(jù)、人工智能等信息科技的發(fā)展，計算能力越來越強大，能夠在地震發(fā)生前開展實時數(shù)據(jù)處理。此外我們還需要地震學和物理學的交叉學科發(fā)展，對超高溫超高壓的地下震源環(huán)境開展研究?！鄙晷褫x說。
除了地震監(jiān)測，“張衡一號”也成為空間天氣活動的精準記錄者，支撐形成空間天氣災害監(jiān)測預警能力，為通信導航環(huán)境管理提供保障。例如2018年8月發(fā)生的地磁暴是“張衡一號”升空以來記錄到的最強磁暴。此外，火山、日食、海嘯、風暴潮、南大西洋磁異?；顒拥纫脖弧皬埡庖惶枴本珳视涗?，顯示出其在空間天氣災害、極端天氣災害和火山活動監(jiān)測預警方面的良好應用前景。
申旭輝介紹，中國計劃發(fā)射“張衡一號02”衛(wèi)星。這顆新衛(wèi)星將實現(xiàn)24小時不間斷監(jiān)測，并將觀測范圍擴展到地球南北極，增強了對地球系統(tǒng)變化的觀測能力?！?2星與01星聯(lián)合起來，可以實現(xiàn)為期11年的一個完整太陽活動周期的觀測。”
“張衡一號”是中國地球物理場探測衛(wèi)星計劃的首發(fā)星。申旭輝指出，未來這一計劃將在持續(xù)關注地震等重特大自然災害監(jiān)測預警技術探索基礎上，密切結合宜居地球、全球變化和可持續(xù)發(fā)展主題，推進地球系統(tǒng)科學，尤其是地球關鍵圈層耦合過程及其災害、環(huán)境效應觀測研究。
