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“张衡一号”卫星背后的奥秘

时间:2018年02月05日 信息来源:西安日报 点击: 【字体:

距今1800年前,东汉科学家张衡创造出一传世杰作——地动仪,这是世界第一架地震仪。时光穿越,一颗被命名为“张衡一号”的卫星在酒泉卫星发射中心成功发射,“张衡一号”卫星的重要使命就是用卫星探索地震预测。2月2日,记者采访了航天科技集团五院西安分院“张衡一号”电磁监测试验卫星研制负责人,请他为我们讲解“张衡一号”卫星如何探索地震预测。


“张衡一号”卫星探索地震预测的原理


地震预测是世界性的难题。世界上和我国大约从20世纪五六十年代才开启地震研究,经过50多年的努力,取得了一定进展。目前,科研人员可以利用地质方法、统计方法和前兆方法来预测地震。但是地震呈现出极大的复杂性,能够做出的地震预报,都是短临预报,主要依靠经验。


要搞懂卫星如何监测地震,首先需要弄清楚电磁和地震的关联。据介绍,通过卫星电磁监测的方法发现地壳异动,从而获得地震即将发生的信息在学界被认为是一个很有希望的尝试。地震发生前,地球岩石的摩擦破裂会产生电磁波,这些电磁波会往大气层传播。另一方面,地壳的运动会切割磁力线,造成磁力线的扭曲。也就是说,一旦发生强烈地震,地球内部的电磁信息就会出现异常。


发射“张衡一号”电磁监测试验卫星,是要建立一个监测全球空间电磁场、电磁波、电离层等离子、高能粒子沉降等物理量的空间试验平台,为探索地震前兆信息、空间环境监测预报和地球系统科学研究提供新的技术手段服务,为未来建立地震前兆电磁监测卫星业务化系统进行技术准备。


用卫星监测地震信息优势明显


利用卫星观测地震,将突破许多限制。例如青藏高原、海洋等地震台网不能完全覆盖地区,通过卫星就可以实现全疆域的实时观测。“张衡一号”电磁监测试验卫星在轨运行的5年中,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,有望找到其中规律,推动我国地震观测预测技术的发展。


“卫星接收了电磁信息,怎么向地面迅速地传回准确的地震信息,为挽救更多的生命,提供宝贵的时间?卫星信息的下传必须依靠数传分系统,数传分系统是所有卫星必备的有效载荷,它搭建了卫星与地面的信息传输链路,是‘张衡一号’将地震信息快速、准确传回地面的关键。跟其他卫星相比,‘张衡一号’的数传分系统在电磁兼容性方面做了大幅度的优化,以此才能实现地震信息的准确传送。”西安分院“张衡一号”电磁监测试验卫星研制负责人吴增印介绍。


西安航天技术保障卫星收集信息准确传回


卫星中的部件都是电子器件,在工作状态中,电子器件自身和电子器件之间会产生电磁辐射和相互的电磁影响。一般卫星中,电磁辐射对卫星的正常工作影响较小,但是对于“张衡一号”来说,如果数传分系统本身的电磁辐射大,则会影响卫星遥感器采集数据的正确性。


怎么样克服电磁辐射对卫星信息传送的影响?为了将卫星搜集到的地球电磁信息准确传回研究人员手中,西安分院的设计师们花了4年时间,将“张衡一号”的数传分系统电磁性能做到最优。在材料选用方面,尽量采用无磁性或者低磁性的器件, “我们有效载荷产品很多都需要用到螺钉,一般都会用钢的,但是在‘张衡一号’上,必须全换成不易磁化的钛螺钉。”吴增印说。


除了通过选用特殊材料降低数传分系统的电磁辐射,还可以通过调整电路设计降低自身产生的电磁辐射。吴增印说:“在电路板设计方面,尽可能地减小印制板上供电电路所形成电流环的面积。这样就可以降低电路对外辐射的磁场强度。”


(作者:佚名)
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