当地壳深处积蓄的巨大能量骤然释放，大地震颤，但厚重的岩层如无形屏障，我们难以感知地震前夕的次声震颤，震源深藏岩石之下，我们捕捉到的地表震动、电磁波动不过是这场地下剧变的遥远回响。

图为“张衡一号”02卫星飞行示意图。五院供图

“人类现有的探测技术无法触及震源本体，所有观测都依赖间接信号。”中国航天科技集团有限公司五院研制人员道出了地震预测的根本困境。

地壳应力、断层摩擦、流体迁移交织成复杂谜团，科学家至今未能绘出完整的“地震密码本”。即便偶尔捕捉到电离层电子密度骤变、地磁场细微颤抖等蛛丝马迹，这些信号也时而提前数月显露，时而震前数天闪现，更常被太阳耀斑的强烈电磁风暴彻底淹没。

在混沌中寻找规律，是地震监测预测的核心挑战。2018年，“张衡一号”01星成功发射，开创了空间观测地震前兆现象的先河，获取了全球地震完整的电离层监测数据。然而，01星仍存在观测覆盖范围有限、重访周期偏长、对某些关键现象观测精度和维度不足等局限性。

6月14日，在酒泉卫星发射中心，“张衡一号”02星搭乘长征二号丁运载火箭顺利升空。它将运行在距地500公里的太阳同步轨道上，与01星协同工作。凭借远超地面的覆盖范围，这对“太空之眼”将实时扫描地球基本磁场、空间电磁场和电离层环境的细微变化，以“上帝视角”破解“地下黑箱”困局。

“千里眼”进化：

解锁更强的太空感知力

“张衡一号”02星搭载了三大类9种高精度载荷，在延续01星技术框架的基础上，实现了探测能力的升级，显著提升了从太空感知地球“电磁脉搏”的能力，为揭示地震孕育机理和探索预警模型奠定数据基石。

首要突破在于“看得更广”。通过任务设计优化，“张衡一号”02星的有效监测范围得到了提升，可实现包括极区在内的无缝覆盖。“就像给卫星装上了更强劲、更灵活的‘太空舵轮’，打破了高纬度观测的‘枷锁’。”航天科技集团五院研制人员形象地解释道，这一升级令中国的空间电磁监测视野真正覆盖地球的每一寸土地和海洋上空；同时卫星设计寿命也相对01星有了提升，为长期、稳定的全球数据获取提供了坚实保障。

核心能力的提升体现在“看得更真、更细”。精密磁场测量是“张衡卫星”的“看家本领”。航天科技集团五院研制人员介绍，根据载荷需求，02星装备6根伸杆机构，能将高灵敏度磁探头稳稳托举，远离卫星本体电磁干扰。整星还采用了一些其他的设计，有效控制了相关干扰对探测的潜在影响。在这些“独门秘籍”的加持下，卫星能以极高的精度捕捉地磁场最细微的颤变，其灵敏度足以分辨出比较微弱的磁场扰动。“这不仅提升了卫星本身的探测能力，更是从庞杂宇宙噪声中分离地震相关微弱信号的关键。”航天科技集团五院研制人员表示。

02星的“洞察力”还拓展至新维度。航天科技集团五院研制人员指出，新增的电离层光度计首次引入了光学探测手段，为科学家打开了观测电离层氧氮比、电子密度峰值等关键参数的新窗口，填补了张衡系列卫星光学地震监测的空白。同时，中能电子谱仪在后期数据处理中，可以灵活地进行粒子能谱划分和反演，从而获得更加精细的能谱信息。

支撑这一系列强大观测能力的，是“看得更勤、传得更快”的数据保障。02星采用了“巡查＋详查”双模式智能观测策略。“巡查”如同常规巡逻，对全球进行基础扫描；“详查”则如同高清聚焦，当卫星飞临重点地震监测区（如青藏高原）时，系统会智能切换至高强度工作状态，提升关键载荷的采样频率。

为应对海量数据，02星的星载存储能力实现了“扩容式”升级，数据传输的“高速公路”也同步拓宽。“这些后台升级至关重要。”航天科技集团五院研制人员表示，“它们确保前端探测器捕捉的每一个细节，都能高效、无损地传递给地面科学家分析。没有它们，再灵敏的探测都是空谈。”

双星合璧：

探寻地震监测预警之路

“双星协同的核心优势，在于编织了一张高精度、高频次的全球电磁监测网。”航天科技集团五院研制人员介绍，在卫星入轨初期，卫星有望与已超寿运行两年的01星在轨共舞，增加对地观测点密度，缩短对全球任一地点电磁环境变化的重复观测时间间隔，并逐步将接力棒拿在自己手中，实现接替运行，不断丰富数据库的内容。

然而，这座数据库的建立远非地震预警的终点，而是通向科学“珠峰”途中的关键补给站。实用化的地震预警之路，横亘着数道必须跨越的深壑。

首要挑战是“大海捞针”般的信号识别。海量数据中，真正可能与地震相关的电磁信号极其微弱，常被强数十至百倍的“背景噪声”淹没，如剧烈太阳耀斑、磁层扰动、等离子体湍流、人类电磁干扰等皆是干扰源。精准定位并分离出由地壳应力引发的真实信号，亟须强大的智能算法与对各类噪声的深入理解和建模能力。

更棘手的难题在于信号解读。即使捕捉到异常信号，如何理解其含义仍是巨大挑战。科学家推测地下应力活动（如岩层微破裂、流体迁移等）可能通过“岩石圈—大气层—电离层耦合”机制引发空间扰动。但信号如何响应不同地震的孕育过程？其形态、强度、时空规律与地震的因果关系如何？这些核心问题仍存在巨大的认知空白。

最现实的障碍则源于科学验证本身。破坏性大地震发生频率低，要确认一个空间异常是可靠的地震前兆，需其与地震存在时空强相关、能有效排除其他干扰（如太阳活动），并在不同地震中重复出现——这必然需要多年的数据积累与严格统计分析。

面对这条荆棘之路，“张衡一号”卫星不仅提供了前所未有的数据资源，更指明了突破的方向。首先，数据洪流本身蕴含着巨大潜力。双星协同运行产生的数据，在覆盖广度、时间密度（更高频次）和维度多样性（电磁场、等离子体、粒子等多物理量耦合）上都远超单星时代。特别是在中国及周边重点区域，“详查”模式提供的密集观测数据，为训练更智能的模型、挖掘具有统计意义的前兆特征奠定了坚实基础。

其次，航天科技集团五院研制人员介绍，02星新增的光学探测和对中能电子的精细探测，结合01星既有能力，实现了多维度、近乎同步的空间环境观测。“理解电磁扰动如何在地下应力与空间环境之间产生、传播和响应，是构建具有物理可解释性预警模型的根基。”航天科技集团五院研制人员解释道，“张衡一号”01星和02星提供的丰富数据，正是科学家们夯实地基、架设理论桥梁的关键材料。

最终，卫星的成功运行，将勾勒出未来清晰的路径：逐步建成电磁监测卫星星座。

“重大灾害监测有时效性要求。单星数据储备尚不足，建立系统观测体系需要星座联合观测。后续计划基于01、02星积累的技术和经验，构建由多颗卫星组成、覆盖不同轨道面的‘星座系统’，实现对重点危险区空间环境的连续监测，提升我国对重大自然灾害的立体观测能力。”航天科技集团五院研制人员透露，这种高时间分辨率的密集监测，为探索捕捉临震阶段可能存在的细微变化提供重要支撑。同时，双星运行期间积累的海量数据和震例分析成果，将帮助筛选出对地震响应最敏感、最可靠的探测参数指标，指导未来星座载荷的优化配置，把有限的资源精准投放到“刀刃”上。

“张衡”系列卫星迈出的每一步，都在为最终实现科学地震预警铺设坚实的路基。这条道路漫长而艰辛，但无疑为驱散地震监测预警的重重迷雾，投下了一束充满希望的光。

（邓雨楠）