张可可：利用“澳科一号”卫星高精度磁场数据，积极建立中国首个独立自主可控的实时地球磁场模型

“人类能够生活在地球上面的一个重要原因是因为有地球磁场，地球磁场就像一个巨大的伞，挡在了太阳与地球中间，挡住了大部分太阳高能带电粒子，使得地球保留空气、海洋，地球上的生命能够存在。”2024年11月12日至17日，第十五届中国国际航空航天博览会在广东珠海举行。11月13日，在由凤凰卫视集团、珠海航展有限公司主办，凤凰网资讯、凤凰网公益承办的“2024与世界对话·中国航展论坛暨2024航天公益盛典”上，澳门科技大学协理副校长，“澳科一号”卫星首席科学家张可可在主旨演讲中说。他还指出，“澳科一号”卫星是全世界第一颗低轨度、低倾角的高精度地球磁场卫星，也是中国第一个具有无磁星敏仪和高稳定性的光学平台的高精度地球磁场卫星，“澳科一号”卫星目前测量的地球磁场精度代表全世界最高的精度。

张可可还介绍，“澳科一号”科学团队已经与18个国际顶尖研究所签定协议，共同交流、应用“澳科一号”卫星的数据，开展相关的科学研究。他表示，前段时间去了欧空局，跟欧空局国际合作高级主管卡尔（Karl Bergquist）进行交流（卡尔先生在主旨演讲听众席中），讨论将来怎样去跟欧空局科学家做更紧密的合作。

以下为张可可主持演讲的部分内容：

非常感谢主持人刚才简短但精彩的介绍，我叫张可可，是“澳科一号”卫星的首席科学家，也是“澳科一号”卫星科学应用系统的总设计师，在这里和大家介绍一下这颗卫星的情况，我的主题是“澳科一号卫星的现状、科学与应用”。

我先介绍背景情况。去年5月21日卫星发射的时候，我大概坐在几百米远的地方观看了卫星发射，非常精彩，十多分钟以后，中央电视台宣布发射成功。事实上真正的成功是近两个小时以后，当卫星伸杆成功地展开以后才是真正的成功。“澳科一号”由两颗卫星组成，A星和B星。A星主要用于探索研究地球磁场的时空变化，B星主要是观测太阳活动与空间环境。所以A星与B星共同协调作战的话，可以研究整个地球近空的地磁环境。A星一共有大约八点五米的长度，伸杆大概是四点多米。这是因为“澳科一号”主要是测量地球磁场时空变化，磁场测量的仪器放在伸杆的头部，这样可以避免卫星自身磁场对测量的影响。

我们为什么要研究磁场呢？因为地球磁场的起源与变化代表着一个非常重要的科学问题。人类能够生活在地球上面的一个重要原因是因为有地球磁场，地球磁场就像一个巨大的伞，挡在了太阳与地球中间，挡住了大部分太阳高能带电粒子，使得地球保留空气、海洋，地球上的生命能够存在。地球磁场主要在什么地方产生？是在地球内部外核大概离地表面3千多公里以下，在那里有一个热对流驱动的地球发电机，温度差不多5千多度，不断地把热能、动能转为电流，产生地球磁场，而这个磁场用来保护我们人类。

地球系统很复杂，由很多的层圈组成：地球深部的固态核、液核、地球的地幔、地球的岩石圈、地球的海洋、地球的大气、电离层、磁层。这些圈层主要通过地球磁场耦合在一起，地球磁场代表了地球系统的一个非常重要的物理量；科学家如果知道地球磁场的时空变化就可以用它来研究地球系统的演化、动力学、各个层圈之间的相互影响。

“澳科一号”卫星现在处于什么情况呢？“澳科一号”卫星是全世界第一颗低轨度、低倾角的高精度地球磁场卫星，也是中国第一个具有无磁星敏仪和高稳定性的光学平台的高精度地球磁场卫星，“澳科一号”卫星目前测量的地球磁场精度代表全世界最高的精度。去年5月21日发射以来这一年多时间，卫星运行正常，所有的科学载荷也运行正常，已经围绕地球飞行了8千多圈，每圈大概90分钟时间，积累了大量高精度科学数据，这些科学数据被全世界的科学家应用于地球深部、地球海洋、地球空间，包括美国、英国、法国、德国、意大利、丹麦。“澳科一号”卫星的数据是今年8月正式向全世界公布的，现在已经被下载近4万次。

“澳科一号”卫星科学研究应用在澳门已形成了完整的链条。“澳科一号”卫星每天飞过澳门上空时，澳门科技大学的卫星地面站接受卫星传下来的数据，然后传到离地面站大概100米的澳科卫星数据处理中心处理，将零级变成科学家可用的二级数据，然后由澳科卫星数据处理中心向全世界发布。

今年发生了多次地磁爆、太阳耀斑的事情，“澳科一号”卫星高精度地测量地磁暴引起的地球磁场时空变化，为科学家研究地磁暴提供了重要的测量数据。2023年年底，英国皇家天文学会专门为“澳科一号”卫星在伦敦举办了特别讨论会，十一个国家的科学家与工程师参加了这次讨论会，对“澳科一号”卫星给予了高度的评价，这说明“澳科一号”卫星在全世界该领域的影响力。在今年4月的哥本哈根国际地磁会议上，“澳科一号”团队被邀请了做了三个大会报告，向全世界该领域介绍了“澳科一号”卫星的最新进展。目前，“澳科二号”卫星项目也正在筹备中，计划两年以后发射。“澳科一号”(A星与B星)和“澳科二号” (A星与B星)四颗卫星将组成中国高精度地磁卫星星座，精确地测量与观测地球磁场的时空变化。

“澳科一号”卫星团队目前正在利用”澳科一号”卫星高精度磁场数据积极建立中国首个独立自主可控的实时地球磁场模型，用于地球深部研究、地球海洋研究、地球空间研究。科学家通过地球磁场时空变化可以推导出地球深度3千多公里以下的地球发电机动力学的有关性质。地球表面海洋是71%，陆地是29%。因为海水是导电的，当海水在地球主磁场运动时候会产生感应磁场，卫星可以测量海水感应磁场。通过测量的感应磁场，科学家可以反演海洋大规模的海水运动。

“澳科一号”卫星受到了全世界相关科学家的广泛支持和关注，现在我们正在进行“澳科二号”卫星的准备。随着“澳科二号”卫星的发射并与“澳科一号”组成中国高精度地球磁场的星座，中国将成为全球地球磁场观测、数据、研究与应用的中心。

凤凰主持人王峰：谢谢张教授，过去我在关注卫星的时候可能只关注一号，以为是从无到有的过程，觉得很厉害，因为是两地联合制造的。我想追问一个问题，好像我们对地球磁场的了解很多，小学课本就已经在学了？

张可可：当然，我们小学说的事情就是指南针，指南针就证明了地球磁场的存在，也就是说我们的祖先第一个发现了地球磁场。但指南针不永远是指向南的，有的时候指向北，因为地球磁场每时每刻都在变化。地球磁场的时空变化代表了一个非常复杂而且没有解决的科学问题。

凤凰主持人王峰：一个火箭会搭载很多卫星上太空，我对卫星不是特别的懂，就是卫星会多么厉害，其他国家没有这种以磁场、以地磁作为观测主要目的的卫星吗？

张可可：欧空局有个Swarm卫星星座，2013年发射，发射到现在已经十多年了，他们主要的任务也是观测研究地球磁场。由于Swarm卫星和澳科卫星，我们现在跟欧空局有很多合作，欧空局的卡尔先生刚才也谈到过这件事情。

凤凰主持人王峰：刚刚真的很诧异，英国皇家天文学会也为“澳科一号”专门召开这样的研讨会，数据被这么多人用到，研究海水流动等等，这些应用都是非常好的。

张可可：地球磁场在国民经济的应用广泛可能超过你的想象，很多应用我都没有说，现代社会的运转离不开地球磁场的应用，虽然很多人都没有注意到。