张衡一号电磁卫星在轨情况及主要的科学成果

泽仁志玛，刘大鹏，孙晓英，杨艳艳，赵庶凡，颜 蕊，张振霞，黄 河，杨德贺，王 婕，楚 伟，王 桥，许 嵩，胡云鹏，林 剑，谭 巧，黄建平，鲁恒新，郭 峰，周 娜，李文静，申旭辉

应急管理部国家自然灾害防治研究院，北京 100085

0 引 言

众所周知地球电磁场、重力场、电离层结构和相关的模型是认识地球各圈层特性及演变过程的重要媒介，是监测自然灾害的直接手段.地球物理场也是重要的战略信息资源，地球物理场的改变会对重要生命线系统和高科技设施等带来明显影响甚至破坏性作用.因此人类渴望能够早日实现系统地观测地球物理场，充分认识其变化规律.1960年左右，人类对地球物理场的探测从地表扩展到了空间，苏联、美国等先后发射了Intercosmos 系列、MAGSAT、ORSTED、DEMETER、SWARM 星座等为代表的电磁卫星、地磁卫星和以CHAMP、GRACE、GOCE 等为代表的重力卫星.地球物理场卫星探测技术的发展改写了人类对地球物理场状态的认识，人类先后获得了全球地磁场、重力场及电离层环境观测信息，开始逐步尝试将地球物理场卫星观测应用于自然灾害监测预警、通信导航、国防安全等诸多领域.

在自然灾害监测领域，最早在1964年阿拉斯加地震期间，科学家首次发现当卫星飞越震中上空时可以捕捉到异常的电磁辐射现象（Pulinets et al.,2018）.自此，大量卫星、地基联合研究不断证明了岩石圈的地震、火山、人类活动引起的电磁扰动能够从岩石圈耦合到电离层空间（Larkina et al.,1989）.2000年左右，很多国家均将电磁监测卫星列入航天发展计划：如俄罗斯2001年发射的Predvestnik-E 卫星、2001年和2006年发射的 COMPASS-I、II 卫星；美国2003年发射的QUAKESAT 卫星，法国2004年发射的DEMETER 卫星.其中法国DEMETER 卫星是最成功的地震电磁监测卫星（Parrot et al., 2006）.DEMETER 卫星的主要科学目标是研究由地震、火山喷发以及人类活动（如电力线谐波辐射、甚低频发射机、广播站）引起的电离层扰动.

跟随DEMETER 卫星的脚步，我国于2003年启动了地震电磁卫星计划.经过十年科学论证，2013年国家批准了我国首颗电磁监测试验卫星工程，又经过五年攻关研制，于2018年2月2日我国首颗自主研制的电磁监测试验卫星张衡一号成功发射（Shen et al., 2018a, 2018b）.张衡一号电磁监测试验卫星英文名称为China Seismo-Electromagnetic Satellite，简称CSES 或者ZH-1(01).迄今张衡一号卫星在轨稳定运行4年多，在轨飞行超过22 400圈，各科学载荷在轨状态稳定.中国资源卫星应用中心地面系统和应急管理部国家自然灾害防治研究院应用系统保障了科学数据产品高效产出和及时共享.张衡一号卫星的科学数据通过其数据共享网站（https://leos.ac.cn/数据服务，中英文版）或者离线方式提供共享服务，此外张衡一号卫星数据可以根据合作单位协议，提供直接连续推送服务，目前已经向中国地震科学数据中心、中国空间科学数据中心、国际地球观测组织（GEO）中国秘书处及亚太空间合作组织等多个机构定向提供标准产品服务.

1 张衡一号电磁卫星简介

张衡一号电磁卫星计划的科学目标是监测全球空间电磁场、电离层等离子体、高能粒子沉降等，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.张衡一号电磁卫星计划包括三个阶段任务：第一阶段是发射一颗试验卫星，开展地震监测试验研究，该卫星于2018年发射，简称张衡一号01 星.第二阶段的任务是发射一颗同类电磁卫星张衡一号02 星，以“技术成熟，提供稳定产品与服务”为主要特征，用以满足地震监测和全球基本地球物理场信息资源业务应用需求.张衡一号02 星轨道和载荷配置继承张衡一号01 星设计并做适当优化，卫星设计寿命由5年增加至6年，观测区域由01 星的南北纬65°以内拓展到全球范围，具备南北极地区观测能力.目前张衡一号02 星工程建设工作正按计划有序推进，卫星计划于2023年发射入轨.第三阶段的任务是计划在“十四五”期间推动张衡一号03 卫星星座的立项，推进地球物理场卫星应用及天地一体化系统研制建设与业务运行，初步建成全球和“一带一路”沿线重大自然灾害监测预警业务系统和全球地球物理场监测系统.

张衡一号01 星共配置八种有效载荷：感应式磁力仪（Cao et al., 2018）、高精度磁强计（Zhou et al., 2018）、电场探测仪（Huang et al., 2018）、GNSS 掩星接收机（Lin et al., 2018）、等离子体分析仪（Liu et al., 2019）、朗缪尔探针（Liu et al.,2019）、高能粒子探测器（Li et al., 2019）和三频信标机（Lin et al., 2018）.卫星设计运行于高度507 km 的太阳同步轨道，轨道倾角97.4°，降交点地方时14:00，轨道回归周期5 天，卫星设计寿命5年.张衡一号01 卫星提供的标准科学数据产品类型如下：

（1）总磁场DC-15 Hz 的三分量矢量和标量数据；

（2）变化磁场10 Hz～20 kHz，共计三个频段ULF/ELF/VLF 波形和频谱数据；

（3）空间电场DC～3.5 MHz，共计四个频段ULF/ELF/VLF/HF 波形和频谱数据；

（4）电离层等离子体原位电子密度：5×102～1×107cm-3，电子温度：500～10 000 K；

（5）电离层等离子体原位离子成分：H+、He+、O+，离子密度：5×102～1×107cm-3， 离子温度：500～10 000 K，离子漂移速度： -3～3 km/s；

（6）电离层高能质子通量和能谱数据：2 MeV～200 MeV；

（7）电离层高能电子通量和能谱数据：25 keV～600 keV；

（8）电离层等离子体及大气层结构层析成像数据：TEC、电子密度剖面、大气压强、温度、折射率等.

2 张衡一号电磁卫星数据质量评估

张衡一号电磁卫星科学目标是监测地震等自然灾害，要想从空间电磁场扰动中提取可靠的地震前兆信息，科学数据的可靠性和准确性是最重要的一步.因此张衡一号电磁卫星团队在电磁卫星数据定标和质量控制方面做了大量的研究.

在电磁场观测载荷方面，Zeren 等（2022a）交叉定标了高精度磁强计、感应式磁力计和电场仪三个载荷在重叠观测频段上具有良好的一致性，论证了卫星授时系统和电磁场载荷之间的采样时间差异，发现了电磁场ULF/ELF 频段采样较稳定的时间差并提出了高精度同步方法；Yang 等（2022）利用张衡一号卫星三年数据统计分析了电场仪和感应式磁力仪在VLF 频段上的采样时间差稳定地维持在0.5 s 以下，并提出了VLF 频段详查模式下电磁场波形数据精确时间同步算法.胡云鹏等（2020）研发了张衡一号电磁波的波矢量分析工具包，提供波形频谱变换、奇异值分解（SVD）方法以及Poynting 能流计算功能，并通过与DEMETER 卫星的对比观测研究，验证了张衡一号卫星在电磁场观测方面具有良好的性能.Yang 等（2021b）对高精度磁强计数据产品中的磁力矩器、三频信标机以及出地影等磁干扰标签和磁干扰分布特征进行了全面分析，并通过与同期在轨的Swarm 卫星、CHAOS 模型以及地面观测等开展了多源数据质量评估，并对科学数据增加了质量标签.

在等离子体观测载荷方面，Yan 等（2020）利用张衡一号卫星与Swarm 卫星三年同步观测数据以及地基非相干散射雷达（ISR）观测数据，交叉检验了朗缪尔探针探测数据，证实了其数据质量真实可靠，但是电子密度绝对值存在一定的差异.Yan 等（2022）发现了卫星表面材料导电性能已随着卫星在轨寿命增加出现退化，进而引起科学数据变化的情况，重新发布了带有质量标签的数据；关于卫星表面材料退化等问题已在后续张衡一号02星的研发过程中采取了相应的解决方案.针对等离子体分析仪入轨4 个月后出现的污染情况，通过对VLF 地面发射站、强地磁暴、强地震引起的三种典型电离层扰动事件观测情况评估了其科学数据质量（刘大鹏等, 2021; Liu et al., 2021），结果表明等离子体分析仪观测数据的相对变化可适当用于科学应用.

在能量粒子观测载荷方面，Li 等（2019）和Picozza 等（2019）分别对国产和意大利高能粒子探测器的载荷性能和在轨科学数据做了详细的分析，评估了载荷参数以及地面、在轨标定结果，并利用NWC 电子沉降带的典型事例以及对空间天气的响应情况进行了分析，证实了这两种载荷良好的一致性.Chu 等（2018）研究了磁暴期间的高能电子通量的变化发展，证实了张衡一号卫星能量粒子探测载荷具备不同空间天气条件下的观测能力.

在电离层结构观测载荷方面，Wang 等（2019,2020）和Lin 等（2018）利用COSMIC 卫星、非相干散射雷达以及5 个不同经纬度的电离层垂直测高仪数据，对张衡一号卫星GNSS 掩星接收机峰值密度和峰值高度及电子密度廓线进行了交叉检验和质量评估，证实了掩星接收机峰值密度和峰值高度及电子密度廓线与COSMIC 卫星、非相干散射雷达以及电离层垂直测高仪的相关一致性，能够反映出电离层特征客观变化.

这些数据定标工作表明张衡一号电磁卫星与其它卫星观测结果一致，具备良好的数据质量，可为地球物理、空间物理等相关领域持续提供可靠的数据支撑.

3 空间地球物理场建模方面的进展

3.1 全球地磁场参考模型

2019年9月，Yang 等（2021a）利用张衡一号数据，综合考虑地磁内源场、外源场以及磁场长期变化项，利用球谐分析方法，构建了最大截止阶数为15 阶的全球地磁场参考模型CGGM 2020.0，模型空间分辨率约3 000 km（Yang et al., 2021a），并提交至国际地磁与高空物理联合会（IAGA）.最终经IAGA 组织国际同行专家评估认为该模型符合国际全球地磁参考场（IGRF）建模精度要求，并入选第十三代IGRF 模型计算（已于2020年发布）.成为自1900年IGRF 建模一个多世纪以来唯一由中国科学家牵头制作且唯一采用中国数据制作的全球地磁场参考模型，也是本次全球12 个入选模型中唯一一个没有采用欧空局Swarm 卫星数据的模型（Alken et al., 2020, 2021）.该成果填补了我国在相关领域的空白，是我国首次自主构建全球地磁场模型的标志.模型输出参数包含：（1）15 阶主磁场系数，其中前8 阶同时考虑时间线性变化；（2）外源场系数包含两部分：第一部分是来自磁尾电流及磁层顶电流贡献的系数，求解至2 阶；第二部分是来自内磁层环电流的贡献，系数求解至2 阶，其中基线系数每5 天更新一次和每30 天更新一次.目前该模型主磁场系数及模型计算器已在张衡一号卫星数据共享网站（https://leos.ac.cn）发布，供用户下载使用，用户可以计算给定时间及位置处的主磁场值.图1 为张衡一号卫星全球地磁场模型CGGM 2020.0 结果图.

图1 张衡一号卫星全球地磁场模型CGGM 2020.0（修改自Yang et al., 2021a）Fig.1 The global geomagnetic field model built by the Zhangheng-1 satellite (modified from Yang et al., 2021a)

3.2 电离层电子密度三维模型

Huang 等（2022）利用张衡一号卫星掩星数据分别在地方时02:00/14:00 点构建了电离层F2 层最大电子密度（NmF2）、峰高（hmF2）、Chapman 等效标高（Hm）三个模型（Huang et al.,2022），如图2 所示.三个模型很好地重现了张衡一号卫星观测数据的特征，如季节异常，经度结构等.与张衡一号观测数据对比，NmF2 模型的误差在10%左右，hmF2模型的误差在20 km 以内，Hm 的误差在6 km 左右.在此基础上以α-Chapman剖面为基础建立了电离层电子密度3D 模型CSES_ionPrf_model，该模型描述了电子密度随太阳活动水平、地方时、经纬度以及季节的变化.利用CSES_ionPrf_model 和IRI 模型重现第三方数据的最小均方根误差分别为1.07×105/cm3和1.7×105/cm3，相关系数分别为0.907 和0.885.说明CSES_ionPrf_model 对电离层电子密度的模拟能力优于IRI 模型，尤其是对顶部电离层电子密度结构的描述能力，表现在CSES_ionPrf_model 能重现IRI 模型无法模拟出的赤道异常双峰融合现象.我们通过一个强磁暴事件和CSES_ionPrf_model 提供的背景电子密度对比（Huang et al., 2022），评估结论认为CSES_ion-Prf_model 可以作为参考工具，为张衡一号卫星多载荷进行联合观测研究提供背景依据.未来随着张衡一号01 星数据的积累以及02 星的发射，更多的数据将会加入到CSES_ionPrf_model中来，届时该模型描述高太阳水平条件下电离层的能力将会大大提升.

图2 张衡一号卫星电子密度三维模型在春分时节电子密度随高度的演变情况（修改自Huang et al., 2022）Fig.2 Evolution of electron density with height at the springequinox revealed by Zhangheng-1 satellite electron density 3D model (modified from Huang et al., 2022)

4 张衡一号卫星记录的地震空间电磁异常现象

自张衡一号卫星2018年发射以来，张衡一号卫星团队科研人员对全球7 级以上、全国6 级以上地震开展跟踪监测研究，在保证科学客观的前提下探索地震前后电离层响应变化信息特征.截止到2022年4月30日，张衡一号卫星共观测了全球7级以上地震53 个，中国境内6 级以上地震19 个.对于每个震例，团队利用张衡一号卫星的多载荷多物理量开展对比分析，并联合红外高光谱卫星数据、地基GNSS 观测深入分析.关于张衡一号电磁卫星常规数据预处理和地震电离层信异常信息分析方法详见Zeren 等（2022b）.常规的分析方法包括单轨道观测分析、多轨道（重访轨道）分析、背景场分析、多源星地遥感数据综合对比等.如图3a 显示了2019年4月24日西藏墨脱6.3 级地震前3 天电子密度显著增强（单轨道分析结果），图3b 是地震电离层异常探测率随震级增大，以及随发震时刻接近而增大（图3c）的统计结果（Li et al., 2020）.

图3 张衡一号卫星记录的地震电离层扰动事件（a）及初步统计结果（b, c）（修改自Li et al., 2020）Fig.3 The seismic-ionospheric disturbance events recorded by CSES (a) and the preliminary statistical results (b,c) (modified from Li et al., 2020)

在事件分析方面，Liu 等（2021）发现2018年8月21日委内瑞拉MS7.3 地震前5 天，在震中西南方约50 km 处同时出现电子密度、氧离子密度数值大幅升高现象，离子垂向漂移速度由空对地方向迅速反转为地对空方向，扰动持续范围约110 km.Huang 等（2022）发现在2021年9月8日墨西哥7.1 级地震前5～6 天，电子密度、氧离子密度变化均超过了50%，同时顶部电子密度与底部电子密度都有较大幅度的增加，三类不同载荷在同一时间段内都显示了相似的结果.Wang 等（2022）对2021年5月21日云南漾濞6.4 级地震和青海玛多7.4 级地震进行了震前回溯分析与震后跟踪分析，发现震前1～10 天出现了超过20%异常变化，震后5 天恢复平静.Piersanti 等（2020）以及Marchetti等（2020）利用CSES 卫星发现了地震电离层前兆现象，深入探讨了地震电离层耦合机理.在统计分析方面，Li 等（2020）和Zhu 等（2021）利用叠加时序分析统计法，对张衡一号卫星和DEMETER 卫星的长期等离子体观测数据进行了统计研究.结果表明：MS≥5 地震对应的夜侧电离层异常扰动明显；与地震相关的异常变化主要发生在震前约1～7 天和13～15 天，以及距离震中200 km 范围内.

根据这些震例的跟踪研究及统计分析，初步认为张衡一号卫星能够记录与地震相关的异常现象.根据我们的经验积累，认为地震电离层异常现象的探测能力会随着观测数据时间分辨率的增高以及地震震级的增加而增强，但会随着震源深度的增加而降低；扰动现象在地震发生当天出现的可能性最高，并会随震前时间的增大而逐渐降低.但也必须注意，并不是每次地震都会在预期的时空范围内出现异常，利用单一参量开展地震预测研究仍是巨大的挑战.因此，利用电磁卫星观测数据开展更多、更深入的研究是非常必要的.研究地震-电离层机制需要涉及地球物理学、大气/电离层物理学、地球化学/大气化学等多学科知识，已有研究成果尚处于初步阶段，呼吁国内外科学家对这个最具挑战性的科学问题开展研究（Zeren et al., 2022b）.

5 张衡一号卫星对空间天气事件的响应能力

当前，空间天气灾害已经成为影响社会经济的重要因素.1989年加拿大魁北克大停电事故、2011年日本3·11 地震后GPS 导航信号中断、2017年北美飓风灾害期间应急通信系统失效等多起重大灾难事故表明：输电线路、油气管线、在轨飞行器等的安全运行以及应急通信导航环境管理，越来越依靠空间天气环境和空间天气灾害的动态监测预警.

张衡一号卫星在轨期间，各个载荷在磁暴前后的观测证实了该卫星具备对空间天气灾害事件及时精准响应的能力.如2018年8月发生的大磁暴是张衡一号卫星发射以来遇到的第一个、也是迄今为止最大的磁暴（Dst 值到达-174 nT）.如图4 所示，张衡一号卫星的电磁场、等离子体、能量粒子等共计8 类载荷都观测到了磁暴初相、主相和恢复相期间地球物理场参量的扰动.Yang 等（2020）利用地球总磁场数据估算了Dst 地磁暴指数，其结果与Swarm 卫星和地基地磁观测数据的估算具有较好的一致性；通过对磁暴前后氧离子密度数值变化进行时序分析，可见氧离子密度与Dst 指数变化趋势具有较高的一致性（Liu et al., 2021）.Piersanti 等（2021）利用张衡一号电磁卫星、Swarm 卫星和THEMIS 卫星发现了一个巨大的等离子体泡，并提出了其触发机制.

图4 张衡一号卫星对2018年8月26日强磁暴期的响应情况（修改自Yang et al., 2020; Zeren et al., 2020; Zhang et al., 2021）Fig.4 The response capability of Zhangheng-1 satellite to the Aug.26, 2018 geomagnetic storm (modified from Yang et al., 2020;Zeren et al., 2020; Zhang et al., 2021)

磁暴期间还观测到了ELF/VLF 频段具有上声调的准周期扰动现象以及能量粒子注入现象（Zeren et al., 2020），Zeren 等（2021）研究了电磁场、能量粒子在磁暴演化期间的变化情况，发现磁暴期间电磁场6 kHz 以下，能量粒子1.5 MeV 以下增强现象居多.Zhang 等（2020）通过张衡一号卫星和其它卫星联合观测，发现磁暴期间内、外辐射带大量的高能粒子通量增强并填充了槽区，哨声波在极低磁壳层加速相对论电子现象，与准线性波粒耦合数值模拟具有很好的一致性，磁暴期间还观测到由于磁场弯曲散射导致内辐射带外边界的高能质子发生了丢失现象（Zhang et al., 2021）.此外，张衡一号卫星搭载的太阳X 射线监测器也观测到了太阳耀斑和日冕物质抛射期间，X 射线的增强和太阳质子事件的发生.这些太阳活动的观测结果与NOAA 卫星、GOES 卫星的观测结果具有很好的一致性（Wang L et al., 2022）.

6 岩石圈-大气层-电离层圈层耦合

虽然大量观测证实了地震相关的地球物理场、化学场的改变能够耦合到空间，然而如何解开地球物理场在岩石圈-大气层-电离层之间的耦合过程目前仍旧是难题.在这个圈层里，地壳的地震活动、地球表面的甚低频发射站、人类活动、大气层的闪电活动、风暴潮等相互作用（Liu et al, 2021; 袁静等, 2021a, 2021b; 赵庶凡等, 2017），形成一个复杂的体系.

为研究地震活动激发的超低频/极低频电磁波信号跨圈层传播过程，赵庶凡等（2017）建立了基于反射系数和波模递归的电磁波跨圈层传播全波计算方法，计算出了岩石圈-电离层波导及电离层中的电磁场变化，并应用该模型对比了地面VLF 人工源在DEMETER 和张衡一号卫星高度激发的电磁场，验证了模型计算效果（Zhao et al., 2019）.如图5 所示，Zhao 等（2021）进一步发展了超低频/极低频电磁波跨岩石层-大气层-电离层传播模型，并研究了位于岩石层不同类型辐射源在卫星高度激发的电磁场强度，通过与张衡一号卫星载荷探测灵敏度比较，证实了张衡一号卫星电磁场载荷探测地震低频电磁异常的能力；基于跨圈层传播模型研究了不同高度的电离层扰动对卫星和地面观测的影响，研究结果表明低电离层的扰动对卫星高度的电磁场强度有显著影响（Zhao et al., 2020a, 2020b, 2020c）.

图5 基于全波方法的低频电磁波传播模型与张衡一号卫星观测比较（修改自Zhao et al., 2019, 2021）Fig.5 The full-wave propagation model of the low-frequency electromagnetic waves model and comparison with CSES's observations (modified from Zhao et al., 2019, 2021)

大气层的闪电活动也能被张衡一号卫星清晰记录下来，为了有效从海量电磁场数据中识别闪电事件，袁静等（2021b）建立了机器学习训练库，分别提出了计算机图像视觉自动识别闪电算法（袁静等，2021a）、智能语音技术智能识别闪电算法（袁静等，2022），极大提升了基于张衡一号卫星电磁场数据开展闪电哨声波电离层研究的效率.Liu等（2021）对南北半球VLF 信号发射功率最大的澳大利亚NWC 站（1 000 kW）和美国NAA 站（885 kW）引起的电离层加热扰动现象进行了研究，发现等离子体多种参量在发射站上空区域均同步出现了影响范围约数百千米的加热扰动现象.另外张衡一号卫星观测能够良好地反映出岩石圈磁异常特征（Wang et al., 2021），位于非洲中部Bangui 磁异常、中国陆域分别位于塔里木盆地、四川盆地、松辽盆地附近的3 个高值磁异常和1 个位于青藏高原南部的低值磁异常都能够被张衡一号卫星清晰地反映出来，其观测结果与CHAOS-7 地磁场模型具有良好的一致性.

7 讨论及结论

张衡一号电磁卫星是中国地震立体观测体系的天基观测平台，其科学目标是获取全球电磁场、电离层等离子体、高能粒子观测数据，对中国及其周边区域开展电离层实时动态监测和地震前兆跟踪，弥补地面观测的不足，探索地震监测预测新途径.张衡一号卫星系列的第一颗科学试验卫星于2018年2月发射，目前在轨稳定运行4年多，产出了翔实的地球物理场观测数据；第二颗卫星是业务卫星，预计2023年初发射.张衡一号卫星数据定标和质量控制方面已有大量工作，分别论证了电磁场、等离子体、能量粒子和电离层结构观测载荷的可靠性，这些研究结果表明张衡一号电磁卫星与其它观测结果一致，具备良好数据质量.

在科学产出方面，基于张衡一号的全球地磁场参考模型空间分辨率达3 000 km，经国际地磁与高空物理联合会组织评估认定，该模型符合国际全球地磁参考场（IGRF）建模精度要求并选择其参与2020年的第十三代IGRF 模型计算，成为自IGRF构建一个多世纪以来唯一由中国科学家牵头制作且唯一采用中国数据制作的全球地磁场参考模型.另外我们利用张衡一号掩星数据构建了电离层电子密度3D 模型CSES_ionPrf_model，可以描述电子密度随太阳活动水平、地方时、经纬度以及季节的变化.这两个模型可以作为参考工具，为认识地球物理场变化提供背景依据.

地震预测作为一个世界性科学难题，其主要原因之一在于大地震的小概率特性.张衡一号卫星以其全球观测能力，能够有效捕捉到比地面观测系统多得多的观测震例，从而为探索地震预测科学理论和方法，提供全新的数据和方式.张衡一号卫星团队科研人员对全球7 级以上、全国6 级以上地震开展跟踪研究，在保证科学客观的前提下探索地震前后电离层响应变化信息特征及其机理.根据震例的跟踪研究及统计分析，初步认为对于绝大部分强地震，张衡一号卫星均记录到了与地震相关的电磁波和等离子体异常扰动现象，其中，7 级以上地震的探测概率比较高，并且随着发震时刻临近，可能检测到的概率也明显提高.

对于空间天气事件，我们利用多载荷联合研究了空间天气物理过程，证实了该卫星具备了对空间天气灾害事件及时精准响应的能力.当前，空间天气灾害已经成为影响现代技术系统稳定运行和社会经济可持续发展的重要因素.1989年加拿大魁北克大停电事故、2011年日本3·11 地震后GPS 导航信号中断、2017年北美飓风灾害期间应急通信系统失效等多起重大灾难事故表明：输电线路、油气管线、在轨飞行器等安全运行，应急通信导航环境管理，越来越依靠空间天气环境和空间天气灾害的动态监测预警.张衡一号卫星在轨运行及其系列发展，将配合我国其他已有和在建观测系统有效形成高压输电线路等生命线工程的空间天气灾害效应和极端条件下应急通信导航环境监测预警能力.

张衡一号卫星观测数据能够良好地反映出岩石圈磁异常特征、甚低频发射站及闪电活动.基于张衡一号卫星海量观测，开展了大量数学物理模拟，构建了基于全波方法的低频电磁波跨圈层传播模型.证实地下低频电磁波能够穿透岩石圈和电离层到达卫星高度，精细仿真了低频电磁波传播渗透特征，发展了低频电磁波跨电离层传播渗透模型，为提升张衡一号卫星数据应用效能、发展天基隐伏地物探测技术、规划发展下一代地球物理场探测卫星、完善地球系统科学理论奠定了科学基础.

综上，这些研究结果表明张衡一号电磁卫星与其它观测结果一致，具备良好数据质量，可为地球物理、空间物理等相关领域持续提供数据支撑.