身在太空 心系地球——“張衡一號”的自述
身在太空 心系地球——“張衡一號”的自述

文(wen)章來源(yuan):中國航(hang)天(tian)科技集團(tuan)有(you)限(xian)公(gong)司 發布時間:2019-02-08
嗨,大家好(hao)!我(wo)(wo)的名(ming)字叫做(zuo)“張衡一號”,想必這(zhe)幾天(tian)你們(men)(men)都聽說過我(wo)(wo)了吧。嘿嘿,突(tu)然間得到這(zhe)么多(duo)人的關注,還真有點(dian)不好(hao)意思呢(ni)!此刻,你們(men)(men)是不是對我(wo)(wo)充滿了好(hao)奇(qi)?下面,請(qing)允(yun)許我(wo)(wo)再詳細地介紹一下我(wo)(wo)自己吧!
2月(yue)2號,我(wo)在“長(chang)二丁(ding)”伯伯的托舉下一飛沖天,現在已(yi)經進入了(le)科學家們給我(wo)預定好(hao)的軌道,感覺良好(hao)!
我的“觸角”
現(xian)在(zai),我飛(fei)翔在(zai)距離地(di)球500公里的太空中(zhong),以(yi)對整個地(di)球一覽無余的視角監測(ce)著地(di)球磁(ci)場(chang)、電(dian)場(chang)、等離子體、高(gao)能粒子的一舉一動。
作為中(zhong)國第一顆(ke)觀測與(yu)地震活(huo)動相(xiang)關(guan)電磁信息(xi)的衛星,我(wo)是(shi)中(zhong)國地震立體觀測體系(xi)的第一個天基(ji)平臺,也(ye)(ye)是(shi)中(zhong)國地球物(wu)理場探測衛星計(ji)劃的首發星。也(ye)(ye)就(jiu)是(shi)說,我(wo)有兩大方面功能(neng):一個是(shi)監測與(yu)地震相(xiang)關(guan)的電磁信息(xi),另一個就(jiu)是(shi)為地球物(wu)理場的探測提(ti)供數據支撐。
地震在孕育發生(sheng)過程(cheng)中,地球巖石的(de)(de)摩擦破裂會產生(sheng)電磁(ci)(ci)波。這些電磁(ci)(ci)波能夠傳往大氣層,同時,地殼(ke)運動切割(ge)磁(ci)(ci)力線,造成(cheng)磁(ci)(ci)力線的(de)(de)扭(niu)曲。所以,一旦發生(sheng)地震,地球內部的(de)(de)電磁(ci)(ci)信息就會出(chu)現變化(hua)。
為了(le)觀測這些變化,我身上帶了(le)3種8個有效載荷,它們(men)是(shi)探測電磁(ci)場的(de)(de)高精度磁(ci)強計、感應式磁(ci)力儀(yi)和(he)電場探測儀(yi);探測等離(li)子(zi)體的(de)(de)朗繆爾探針(zhen)、等離(li)子(zi)體分(fen)析儀(yi)、GNSS掩星接(jie)收(shou)機和(he)三頻信標機;探測高能粒子(zi)的(de)(de)高能粒子(zi)探測器(qi)。
它們就像我(wo)的(de)(de)“觸角”一樣(yang),能(neng)(neng)夠(gou)感受到來自地球磁(ci)場(chang)、電場(chang)、等離(li)子(zi)體、高能(neng)(neng)粒子(zi)的(de)(de)各種變化。不同于(yu)我(wo)的(de)(de)前輩遙(yao)感衛(wei)星們能(neng)(neng)夠(gou)成(cheng)像,我(wo)是靠“感覺”的(de)(de)。
可我的(de)這(zhe)些“觸角”又不像你們(men)(men)人類的(de)眼、耳、口、鼻一樣能(neng)夠天生就(jiu)配(pei)合得(de)那么(me)默契,我的(de)研究人員費了好(hao)大勁兒才讓(rang)它(ta)們(men)(men)在(zai)我身上“和諧相(xiang)處”。既要能(neng)讓(rang)它(ta)們(men)(men)都(dou)能(neng)在(zai)我身上良好(hao)工作,又不能(neng)讓(rang)它(ta)們(men)(men)互(hu)相(xiang)影響(xiang),這(zhe)是(shi)研究人員第一次一次性(xing)搞(gao)定這(zhe)么(me)多載荷,真的(de)很(hen)不簡單!
我的“臂膀”
我長(chang)(chang)得方(fang)頭方(fang)腦的(de)(de),主(zhu)體身高1.4米,730公斤左右。看(kan)這身板,我其實還是顆“小(xiao)衛星”呢。我只有(you)一(yi)個太陽能帆板,但它(ta)已經能夠(gou)給我提供充足(zu)的(de)(de)電源了。到了天上,我還“長(chang)(chang)出”了6根4米多長(chang)(chang)的(de)(de)伸(shen)桿,就(jiu)像哪(na)吒(zha)的(de)(de)“三(san)頭六臂(bei)”一(yi)樣(yang)!
研(yan)究(jiu)人員說,在(zai)距(ju)離(li)地球500公里的(de)(de)高(gao)空觀(guan)測磁場(chang)變化(hua),相當(dang)于在(zai)一(yi)頭大(da)象(xiang)身(shen)上測出一(yi)只(zhi)螞蟻的(de)(de)重量變化(hua),并描述大(da)象(xiang)的(de)(de)情(qing)況(kuang),而且誤差(cha)不(bu)(bu)能超(chao)過螞蟻的(de)(de)重量。這(zhe)不(bu)(bu)僅要求我的(de)(de)“觸角”足(zu)夠靈敏,還(huan)要求我自(zi)身(shen)的(de)(de)磁潔凈度足(zu)夠高(gao),能夠“隱身(shen)”在(zai)電離(li)層中。
我(wo)身(shen)上6個(ge)有(you)(you)力的(de)“臂膀”伸(shen)桿機構就(jiu)是大“功臣”了。它們(men)能夠(gou)把有(you)(you)效(xiao)載荷(he)伸(shen)展到遠(yuan)離(li)星體的(de)位置(zhi),避免我(wo)本身(shen)的(de)電(dian)磁(ci)環境對有(you)(you)效(xiao)載荷(he)測量精度的(de)影響。“距離(li)產生美”,說的(de)就(jiu)是我(wo)和有(you)(you)效(xiao)載荷(he)們(men)呀,我(wo)們(men)之間的(de)距離(li)是越(yue)遠(yuan)越(yue)好(hao)。
我(wo)的臂膀分兩種,一(yi)種是(shi)卷(juan)筒式伸(shen)桿,類(lei)似魔(mo)術表演(yan)中的魔(mo)術棒,收攏時只(zhi)有手掌大小,展開后(hou)可以(yi)長達(da)5米(mi);另一(yi)種是(shi)鉸鏈式伸(shen)桿,就像我(wo)們的手臂,張開后(hou)長度可達(da)5米(mi),收納比(bi)為39,達(da)到(dao)國際領先水平。
再給你們說形象點吧,如果(guo)把我(wo)們這次任務比作孫悟空(kong)西天取經(jing),那么伸桿機構就是孫悟空(kong)的(de)法寶“金箍棒(bang)”,它能(neng)縮能(neng)伸,發(fa)射(she)時收攏在(zai)“孫悟空(kong)”耳朵里,以承受發(fa)射(she)過程中的(de)各種阻力。
“金箍(gu)棒(bang)”的(de)(de)(de)材料可謂是(shi)精(jing)挑細選。為了滿足磁潔(jie)凈度要求,伸(shen)桿(gan)機構上的(de)(de)(de)每(mei)一種材料都經(jing)歷過嚴(yan)格的(de)(de)(de)篩選和測試;“金箍(gu)棒(bang)”在地面(mian)上經(jing)歷了多次(ci)高低溫(wen)循環試驗,以確(que)保它在遙遠的(de)(de)(de)軌(gui)(gui)道上可靠展開(kai),可謂是(shi)“真(zhen)金不怕火煉”。更為重要的(de)(de)(de)是(shi),“金箍(gu)棒(bang)”展開(kai)后(hou)(hou)還能(neng)紋絲不動,在軌(gui)(gui)經(jing)歷超過200度溫(wen)度交(jiao)變(bian)后(hou)(hou),有效載荷位置變(bian)化不會(hui)大(da)于一枚硬(ying)幣的(de)(de)(de)厚度。
截(jie)至目前(qian),我(wo)是(shi)國內(nei)安裝伸桿機構(gou)最多的(de)(de)一顆衛星,伸桿機構(gou)的(de)(de)關鍵性能指標也達到國際先進水平。現在,我(wo)的(de)(de)磁潔凈度比要(yao)求(qiu)的(de)(de)0.5納特(te)還高,只有0.33納特(te)。科學家(jia)說(shuo),這(zhe)一技術(shu)彌補(bu)了中(zhong)國天基(ji)科學探測(ce)領域發展(zhan)的(de)(de)一大短板,對后(hou)續空(kong)間(jian)探測(ce)任務的(de)(de)發展(zhan)有著重(zhong)要(yao)意義。
我的本領
一般情況下,我(wo)(wo)有(you)兩(liang)種工(gong)作(zuo)(zuo)模式:為了保證磁潔(jie)凈(jing)度(du),在有(you)效載(zai)荷工(gong)作(zuo)(zuo)的(de)時候,我(wo)(wo)的(de)太陽能帆(fan)板就(jiu)會(hui)停(ting)止工(gong)作(zuo)(zuo),避免對有(you)效載(zai)荷帶來(lai)擾動;在有(you)效載(zai)荷停(ting)止工(gong)作(zuo)(zuo)后,我(wo)(wo)的(de)帆(fan)板就(jiu)會(hui)對日跟(gen)蹤,提(ti)供充(chong)足的(de)電能。
假如(ru)地(di)球上某個地(di)方發生(sheng)了地(di)震(zhen),不管是在(zai)(zai)震(zhen)前(qian)還(huan)是震(zhen)后,只要(yao)在(zai)(zai)我(wo)的(de)覆蓋區(qu)域內,我(wo)都會如(ru)實記(ji)錄下我(wo)感受到的(de)電(dian)磁場、等離子(zi)體和高能粒(li)子(zi)狀況,這些(xie)監測數(shu)據(ju)都會提(ti)供(gong)第一手(shou)、最真實的(de)數(shu)據(ju)資(zi)料(liao),供(gong)科學家研(yan)究。
尤其是在中國全境、周邊區域以及環太平洋和地中海-喜馬(ma)拉雅兩大地震(zhen)帶(dai),我會工作得更加仔細,排查得更加認真。
因為在天上,所以(yi)(yi)我能夠跳出地球看地震(zhen),可以(yi)(yi)突破許多地震(zhen)研究的限制,比如在海域(yu)、邊境、自然條(tiao)件惡劣的地區,就能填補(bu)地面觀測能力的不足(zu)或空(kong)白。
不過地(di)(di)震(zhen)畢竟是發生在地(di)(di)表以下(xia),從地(di)(di)下(xia)十幾公(gong)里(li)到(dao)地(di)(di)表再到(dao)我(wo)(wo)這(zhe)里(li),各(ge)種信(xin)號(hao)在傳輸中就(jiu)會有(you)所衰(shuai)減,而(er)我(wo)(wo)記錄與地(di)(di)震(zhen)明顯相關的擾(rao)動(dong)信(xin)息需要輻射源達(da)(da)到(dao)一定(ding)的強度。也就(jiu)是說,只(zhi)有(you)地(di)(di)震(zhen)釋(shi)放出的信(xin)號(hao)能量(liang)達(da)(da)到(dao)一定(ding)程度時才能夠被我(wo)(wo)捕捉記錄到(dao)。
科學家們說,地(di)震級(ji)(ji)別相(xiang)差一級(ji)(ji),能量差距可達33倍。從目前觀測(ce)結果和(he)理(li)論推算看,6級(ji)(ji)以(yi)(yi)下的(de)(de)地(di)震在電(dian)離層產生的(de)(de)信(xin)號非常微弱。所以(yi)(yi),我(wo)現在能夠監測(ce)的(de)(de)就是全球7級(ji)(ji)、中國(guo)6級(ji)(ji)以(yi)(yi)上地(di)震的(de)(de)電(dian)磁信(xin)息。
統計數據顯示,現(xian)在(zai)(zai)7級以(yi)上(shang)地(di)震,中國3年(nian)(nian)2次(ci)(ci),全球每年(nian)(nian)18次(ci)(ci);6級以(yi)上(shang)地(di)震,中國每年(nian)(nian)4次(ci)(ci),全球每年(nian)(nian)150次(ci)(ci)。這個數量還是很大的,而且大部分地(di)震發生在(zai)(zai)人(ren)煙稀少、地(di)面臺網(wang)監測不到的地(di)方,這就是我能夠大顯身手的地(di)方!
我的未來
科學家們說,地震(zhen)(zhen)機理研究(jiu)若(ruo)要(yao)實現跨(kua)越式(shi)發展,需(xu)要(yao)觀(guan)測能(neng)力(li)、數據分析處理能(neng)力(li)及地震(zhen)(zhen)領(ling)域科技(ji)理論(lun)的(de)(de)大幅度提升,我要(yao)做的(de)(de)就(jiu)是第一步——提升觀(guan)測能(neng)力(li)。“天(tian)上一天(tian),地上25年”,我在(zai)天(tian)上一天(tian)得到的(de)(de)數據可能(neng)是在(zai)地面上25年才能(neng)獲得的(de)(de)數據,而只有(you)統計足夠多的(de)(de)震(zhen)(zhen)例(li)信息(xi)才能(neng)夠支撐地震(zhen)(zhen)研究(jiu)。
所以,我會通過監測全球空間電磁場、電離(li)層等離(li)子(zi)體、高能粒子(zi)沉降等物理(li)現象,來積累足夠多的震(zhen)例信息,探索地震(zhen)電離(li)層相應變化的信息特征及其(qi)機理(li),以供科研(yan)人員研(yan)究(jiu)參考(kao),為地震(zhen)觀(guan)測研(yan)究(jiu)提供有價值的信息。
與此同(tong)時,我的(de)探測數(shu)(shu)據(ju)也能為空(kong)間(jian)(jian)物(wu)理(li)(li)和(he)地球物(wu)理(li)(li)研究(jiu)提供(gong)重要數(shu)(shu)據(ju)支持(chi),包括空(kong)間(jian)(jian)天氣預警、通信導航環境(jing)監測、空(kong)間(jian)(jian)物(wu)理(li)(li)和(he)地球物(wu)理(li)(li)研究(jiu)等,服務于基(ji)礎科(ke)學研究(jiu),使中國首(shou)次具備(bei)全疆域(yu)和(he)全球三維(wei)地球物(wu)理(li)(li)場(chang)動態(tai)監測能力。
這(zhe)次(ci),我(wo)的成功得益(yi)于很多國家的共同支持,法(fa)國、俄(e)羅斯、歐空(kong)局(ju)等都向我(wo)的科學團隊(dui)提供了(le)大量歷史和(he)在軌的電磁(ci)衛星數據,分享了(le)他們的研究(jiu)成果和(he)研制經驗,意大利(li)空(kong)間(jian)局(ju)和(he)奧地利(li)空(kong)間(jian)所也提供了(le)相應的有效載荷。
正因如(ru)此,我(wo)的(de)觀測(ce)數據(ju)還將對(dui)其他國家的(de)科技工作者(zhe)們開放,供(gong)大家一起研究使用,加強人類對(dui)地球和宇宙的(de)認識,造福世界各國人民。
當然,畢(bi)竟我(wo)(wo)一顆星(xing)的(de)能力是有限的(de),而且,地震預(yu)測(ce)是世(shi)界性的(de)未解難題,我(wo)(wo)從數(shu)據觀測(ce)做起(qi),離預(yu)報地震還有很長的(de)路要(yao)走。
所以,科研人員還(huan)在繼續努力,爭取早日(ri)給(gei)我(wo)增加(jia)“幫手”,根(gen)據(ju)相(xiang)關的發(fa)展規(gui)劃(hua),張衡一(yi)號02星有望(wang)在2020年發(fa)射!我(wo)會在天上(shang)好(hao)好(hao)工作,站好(hao)我(wo)這班(ban)崗(gang),同時期待(dai)更(geng)多小伙伴們加(jia)入(ru)進(jin)來!
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