人类对于地震的探索有时就如同苏轼在《题西林壁》中写到的“不识庐山真面目，只缘身在此山中”那样陷入困境。然而，随着科技不断发展，人类尝试着运用空间对地技术来观测地震。2018年成功入轨的 “张衡一号”电磁监测试验卫星是我国自主研制并且开展地球物理场探测卫星计划的第一颗卫星，它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，也为研究地震电磁电离层信息特征及机理提供了新的途径。


　　然而，要想持续深入地探索地震等重特大自然灾害监测预警技术研究，助力地球系统科学向纵深发展，仅有“张衡一号”这一颗卫星还远远不够。近日，“张衡一号”的姊妹星“澳门科学一号”在酒泉卫星发射中心搭载长征二号丙运载火箭成功入轨。这是首颗内地与澳门合作研制的科学卫星，也是国际首颗低纬度地磁场与空间环境的科学探测卫星，采用“A星+B星”联合观测模式，A星搭载高精度矢量磁强仪、标量磁强计等载荷，主要用于地球磁场探测;B星搭载高能粒子探测计、太阳X射线仪等载荷，用于获取太阳辐射数据、高能粒子能谱等主要服务于地磁探测的空间环境数据。


　　同时，“澳门科学一号”卫星作为国内地球磁场探测精度最高的卫星，将提高我国空间磁测技术水平，为我国资源勘探、磁场导航、空间环境监测等领域提供技术支撑，推动我国地磁场高精度测量卫星工程水平的提升。


　　l 地球磁场是什么?研究它和我们又有什么关系呢?


　　地球是一个巨大的磁体，在它的周围存在着一种看不见摸不着的磁场。既然看不见也摸不着，怎么证明它的存在呢?取一根小磁针，悬挂起来，我们就会发现它好像在一股神秘的力量指引下总是趋向一定的方向，这股神秘的力量就是地球的磁场——“地磁”。


　　地磁场和“力”一样，也有它的大小和方向，通常可以用水平分量H、垂直分量Z和偏角D这三个要素来描述，如果知道了某处Z、H、D三个分量，也就知道了该处地磁场的主要特征。


　　通过长期观测，人类发现地磁的任何一个分量，在不同的地方都是不断变化的。而造成这种变化的原因是多方面的，如与太阳、地球等天体运动有关的昼夜变化、季节变化、年变化等周期性变化等。科学家们经过大量的研究发现，地震在孕育过程中，由于受到构造应力场作用，地下岩石的物理、化学性质发生变化，影响了岩石的导电性，地层中积聚的被困气体也会产生电流影响地磁活动，从而导致地下岩石磁性改变。


　　迄今为止，人类还无法准确掌握地震孕育的所有规律，科学家也在努力地从上述能够引起地磁场变化的过程中寻找破解和地震有关的规律性地磁场变化异常，以此来实现地震预测。


　　然而，地磁信号太弱，很容易和附近交通工具等背景噪声混合无法区别;又需要在固定位置配置精确测量的设备，记录足够多的统计样本才能从噪声中解析出可靠的电磁信号，这些都为运用地磁观测手段来预测地震带来了困难。


　　但在空间轨道运行的卫星不受地面自然条件限制，对地磁观测覆盖范围大;空间电磁场动态信息强于地面信息，可以较为便捷地捕捉地磁场异常信号，可以说卫星简直就是地磁监测的神器，“张衡一号”五年在轨期间，我国就首次成功获取了覆盖全球的地磁场和低频电磁频谱两套基础数据集，完整记录了全球500多次6级以上，近60次7级以上强震信息。2023年2月6日土耳其7.8级双震，“张衡一号”卫星数据分析也发现震前约20天断续出现电磁波和等离子体前兆异常，这些数据都为科研人员探索地震监测预测开辟了新途径。


　　l “澳科一号”优势何在?


　　“澳科一号”A星磁场三分量和磁场总强度测量能力达到国际领先水平，可显著提高地磁场东西方向的梯度测量结果，为高精度地磁场模型建立提供数据基础。在卫星技术方面，A星采用了国内首次研制的高准确度空间矢量磁场测量用光学平台，突破了高稳定无磁光学平台技术。在控制磁干扰方面，A星制定了从材料、单机、部组件到整星全级次磁洁净度控制规范，突破了整星系统级超净磁洁净度控制技术。


　　入轨后的“澳科一号”卫星将与“张衡一号”卫星、欧洲Swarm卫星形成良好的互补观测，实现测量与研究地球低纬度的磁场与空间环境变化，监测南大西洋地磁异常区磁场时空变化等一系列重要科学目标，为人类长期研究地磁场的演变提供宝贵的观测数据，进一步推进我国在岩石圈磁场、地磁场起源、空间天气预报、地磁导航、航天器空间运行安全等领域的研究进程，实现我国在卫星高精度测场探测与多参量联合观测技术领域的跨越式发展。