地震監測衛星

2008年5月12日14時28分發生的汶川地震，如果我們事先有該地區連續的空間監測的熱和電磁效應的圖像，可能會有預報。發展中國的地震電磁衛星對地觀測技術，將空間手段與地基監測相結合，建立“天地一體化”的立體地震電磁監測系統，將明顯增加地震前兆的信息量，為地震預測預報提供重要的科學依據。

1957年8月26日，蘇聯宣布：8月21日，世界上第一個多級遠程洲際彈道導彈向太平洋發射成功。同年10月4日，蘇聯發射了第一顆人造地球衛星。緊接著，11月3日，蘇聯又發射了第二顆重500千克的人造地球衛星，開創了人類邁入太空的新紀元。1961年4月20日，由蘇聯航天員加加林乘坐的“東方”號航天器進入太空，實現了人類遨游太空的夢想。面對蘇聯咄咄逼人的太空攻勢，美國于1958年1月31日發射了第一顆人造地球衛星。1969年7月20日，由美國人阿姆斯特朗和奧爾德林乘“阿波羅11”號宇宙飛船登上了月球，使人類邁出了踏上天體的“一大步”。從此，美蘇兩個超級大國在太空中展開了史無前例的爭奪戰，并帶動其他一些國家加入戰陣。一時間各種衛星、航天器、航天飛機、空間站等紛紛來到太空。據不完全統計，目前在太空中運行的各類衛星已達5000多顆，其中絕大多數為美、俄兩國所有。而到2010年前，全世界至少還要將1500顆新衛星送上太空。屆時，加入“太空俱樂部”行列的除美國、俄羅斯、法國、日本、印度、以色列等國外，南非、巴西、韓國等國也有望成為新成員。

衛星在軍事上的應用并不是什么新鮮事，因為在冷戰時期從第一顆人造衛星發射升空起，首先就是服務于軍事用途的。在民用方面主要用于氣象預報、廣播通訊、地球動力學研究、地震監測、環境監測、城市規劃、水利建設、精細農業、林業保護等等。

地震預測是指對地震發生的時間、地點和震級等三要素進行預測。地震預測分遠期預測(地震區劃)和近期預測兩類。遠期地震預測是對某一地區在較長時間內(如幾十年、上百年甚至更長時間內)可能發生的最大地震及其影響范圍進行預測，即地震區劃工作。它包括地震危險區劃和地震烈度區劃兩類。地震區劃的具體方法是：一是劃分強震活動帶(地震帶)，確定未來百年的地震危險區；二是分析地震活動趨勢，估計地震危險區內未來可能發生的地震的最大震級；三是預測未來百年內發生的地震的烈度影響范圍。在上述前兩項工作基礎上做出地震危險區劃圖。在上述三項工作基礎上做出地震烈度區劃圖。近期地震預測是對幾年到幾十年內可能發生的地震的三要素進行預測。通常采用前兆性地震預測方法，即對地震活動性、地殼形變、地下水位、水化學成分、地電、地磁、重力、波速比、原地應力和動物異常反應等進行測量和觀察。對地震前出現的各種異常現象進行綜合分析，找出與地震直接相關的前兆現象，研究它們與地震三要素之間的關系，并利用這種經驗關系進行地震預測。但影響異常的因素很多，難以從中區別真正的前兆性異常，且不同地震前出現的異常在種類、數量、分布范圍和幅度上往往都各不相同。因此，迄今為止仍未找到地震前必然出現的前兆現象。實現地震預測的另一途徑是根據現有的大量震前異常觀測事實和實驗室巖石力學的實驗結果，建立孕震模式，以便最終實現根據孕震模式預測地震。這一方法尚在研究階段。

長期以來，地震帶給人們的威脅就如同夏天午后的雷陣雨般威力強大且令人來不及躲避。遺憾的是，氣象預報有能力告訴我們雷陣雨即將發生，但是對于地震，人們至今仍束手無策。從20世紀70年代初期開始，日、美、蘇等國的科學家都急于尋找預測地震的方法。在研究的過程中，各種探測技術紛紛被提出。例如：觀測巖層異常變化，觀測海潮變化，大地變動的連續觀測，觀測地震活動頻率大小，地磁及地電流的變化，地下水位及水質的變化，井水含氡量的變化，分析天然氣含量，由動物異常行為進行地震預測。

大量的觀測事實顯示，在多數大地震發生前，均在震中及其鄰區發現過大量與電磁波有關的異常現象。據此，許多國家開展了地震電磁衛星的探索研究，以期將其作為監測地震災害的手段之一。中國處于世界兩大地震帶之間，是一個多地震的國家。資料顯示，20世紀有1／3的陸上破壞性地震發生在中國，死亡人數約60萬，占全世界同期因地震死亡人數的一半左右。中國也非常重視利用衛星預測地震。據了解，在“九五”期間，中國就開始了衛星預報地震的研究和應用，并取得了初步成果。中國有關專家認為，發展地震監測衛星十分必要。俄羅斯地磁學、電離層和無線電傳播研究所發射的“羅盤－2”地震預測衛星，任務是實驗觀測地震前地球磁層和電離層的特有現象。據專家介紹，早在1964年，蘇聯科學家在分析其發射的Aloute衛星觀測資料時，就發現了衛星電磁觀測在強地震前觀測到的異常現象，這一現象被隨后發射的多顆衛星反復觀測到。因此，最先利用太空中的衛星監測電磁異常的國家，正是冷戰時期的蘇聯。因為地下核實驗產生的強震同樣會引起電磁異常。蘇聯為了監測有關國家地下核實驗的情況，在冷戰時期發射了多顆可監測電磁異常的衛星。20世紀90年代初，在多年研究的基礎上，蘇聯科學家提出建立地震前兆全球監測衛星系統的設想。該系統的目標是對特定地區上空的電磁波、電離層等離子體特征等長期監測，在震前2小時～48小時做出預報。按照科學家們的設想，這一系統由20顆微型中低軌道衛星、地面接收網絡和地面飛行控制中心組成。地面接收系統將信息傳遞到地震預測中心，地震預測中心再將地震衛星信息與地面傳統地震監測得到的信息相結合進行地震預測。但是由于蘇聯的解體和俄羅斯經濟實力的下降等原因，該系統建立進程緩慢。俄羅斯先后于1999年、2001年、2006年發射了3顆衛星，用來探測與地震有關的電離層變化信息，探索地震預報信息和預報技術，研究與地震、火山和其他大規模的自然災害有關的電離層、電磁和等離子體等的變化前兆。從20世紀90年代初開始，法國、美國、烏克蘭等國家也著手進行地震電磁監測衛星相關研究。2003年，美國發射了一顆重4.5千克的地震衛星，用于研究磁場信號與地震巖石破裂關系機理，預測地震活動。2004年，法國和烏克蘭分別發射了一顆地震電磁衛星。法國這顆名為Demeter的衛星，用于研究與地震、火山相關的電離層變化，研究與人類活動有關的電離層活動及引起電離層變化的機理等。目前，美國、俄羅斯、烏克蘭、意大利等國，以及中國臺灣地區，都有發射地震電磁衛星的計劃。其中，俄羅斯提出了一個包括兩種軌道面、共8顆衛星的全新的電磁衛星星座方案。烏克蘭航天局提出由3顆衛星組成地震電磁監測星座。法國并沒有處在地震帶上，但科學家們仍開展了地震電磁衛星的研究。專家介紹說，目前法國的Demeter衛星研究成效顯著，在業內頗受關注。與傳統的地面地震監測站相比，利用衛星監測并且預報地震的方法無疑為人們提供了新的預報依據。專家稱，雖然利用地震電磁衛星預報地震目前還處于“探索階段”，但是這一方法已得到了許多科學家的認同。未來隨著科技水平的提高和科學研究的深入，地震電磁衛星有望在地震預測中發揮重要的作用。

美國科學家最近推出了一項讓人造地球衛星和雷達“聯手”來尋找地球上干旱地區地下水源的新技術。據稱，該項技術可以利用人造衛星標出地球上干旱地區地下蓄水層的準確方位，并通過地面雷達繪制成地圖，為尋找新的地下水源提供精確無誤的定位。研究發現，我們地球的地殼底下有一層蓄水層，這個蓄水層在注滿水的時候，同海綿受潮會鼓脹起來一樣，會在地殼表面輕微鼓脹起來，并隆起一塊凸出的部位。美國兩名地質學家最近證實，人造衛星可以將這些鼓脹隆起的部位準確地表示出來。以往的勘測者們在尋找水源時，必須鉆上一系列的井眼，才能計算出一個地下蓄水層的體積，以決定值不值得開采。而這項技術可以從根本上解決這一問題，“可以馬上看出蓄水層的整個地貌”。據稱，該技術不僅可以測出地下水源，同時還可以幫助預測地震。研究人員認為：“如果我們能區分出由地下水所造成的地球內部的變化，那么我們也能同時獲得更精確的地震活動的圖像。”