澳科一号张可可：我们已经创立了中国首个实时地球磁场模型

“人类能够生活在地球上面是因为有地球磁场，地球磁场就像一个巨大的伞，挡在了太阳与地球中间，把太阳的高能粒子全部挡住了，使得我们有空气、有海洋，使得我们的生命能够存在。”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如是说。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性引力和高稳定光学频道的高精度地球磁场卫星，现在测量的地球磁场精度可能代表全世界最高的精度。

此外，张可可及其团队曾介绍，已经和18个国际顶尖研究所签定协议，共同交流，应用其团队的数据，开展重要的科学研究。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 ）也有进行交流，讨论将来怎样去做更紧密的合作。他说，欧空局有个Swarm卫星，2013年发射，发射到现在已经十多年了，他们主要的任务就是观测研究地球磁场。与其相比，从精度来说，澳科卫星可能是全世界最好的精度。

以下为张可可致辞全文：

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“现状科学应用”。

先介绍背景。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，非常精彩，十分钟以后，中央电视台宣布发射成功，真正的成功是两个小时以后，当卫星伸杆伸出来以后才是真正的成功。

这是卫星发射前的样子，可以看得到，“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星主要是研究太阳的活动，所以A星、B星共同协调作战的话，研究整个地球近空的电磁环境。A星是非常巨大的，一共有8.5米的长度，伸杆大概是4点多米，所以这是一个非常奇怪形状的卫星，因为主要是测量地球磁场，所以有一个很长的深杆，测量仪器是在伸杆的头部，可以援引屁股上的仪器，用来测量地球自然的磁场而不是卫星的磁场。

为什么要做这件事情呢？因为我们是要研究测量地球磁场，地球磁场是非常非常重要的科学问题。人类能够生活在地球上面是因为有地球磁场，地球磁场就像一个巨大的伞，挡在了太阳与地球中间，把太阳的高能粒子全部挡住了，使得我们有空气、有海洋，使得我们的生命能够存在。地球磁场主要是在什么地方产生？是在外核大概3000多公里以下，你自己如果钻到地底下3000公里，将会有一个非常高温的地球发电机，温度差不多5000多度，不断地把热能、动能转为电磁能，产生磁场，这个磁场用来保护我们人类，所以地球磁场是非常重要的物理现象。

人类生长在地球上面，地球是有很多的层圈组成，就是地球深部的液核、固态核、地球的地幔、地球的颜色圈、地球的海洋、地球的大气、电离层、磁层，所有这些圈层都是耦合在一起，科学家怎样研究这么复杂的耦合系统？地球磁场是非常重要的物理量，因为地球磁场包含了所有这些耦合系统的参数，科学家如果知道地球磁场的时空变化就可以用来研究地球磁场的演化、动力学、各个层圈之间的相互变化。

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性引力和高稳定光学频道的高精度地球磁场卫星，现在测量的地球磁场精度可能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，运行非常正常，所有的科学载荷都运行非常正常，已经围绕地球飞行了8000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，包括美国、法国、德国、意大利、丹麦，所有人都在用我们的科学数据，因为非常高精度、非常值钱。我们的数据是今年8月向全世界开始公布的。

大家可能比较感兴趣的，是我们在澳门的地面站，还有有澳门的数据中心，它们已经形成了一个科学产业链，就是卫星在天上飞，经过澳门的时候接收卫星的数据，然后到达我们的地面站大概100米的地方（在我们校园里面），进行科学处理，从零级、一级到二级数据，然后向全世界发布，科学家用来做研究、做应用。所以科学产业链也是一个非常有趣的链条。

刚才提到地球磁爆、太阳风暴的事情，我们正好赶上了地球磁暴、地球磁场的时间，测量很多相关的巨大变化。去年伦敦英国皇家科学学会专门为我们卫星举办了特别讨论会，十余个国家参加这样非常重要的科学讨论会，很少有国外重大科学团队机构为中国的科学卫星组织专题讨论会，这能够说明我们卫星在全世界这一领域的影响力。最近的哥本哈根会议上也有几个很重要的报告，在向全世界宣传和介绍我们“澳科一号”卫星的情况。最近，我们也在中关村做了介绍。现在我们和18个国际顶尖研究所签定协议，共同交流、应用我们的数据，开展重要的科学研究。前段时间，我也去了欧空局，跟卡尔也有进行交流和讨论，未来我们还会有更紧密的合作。除了澳科一号，澳科二号也正在准备，差不多两年以后发射，这样共有4颗卫星，“澳科一号”和“澳科二号”的A星和B星组成星座，测量和观测地球磁场的时空变化。

我想说一说这一年从科学的角度看都发生了什么事情：一个很重要的就是我们利用高精度的地球磁场数据建立中国第一个实时的地球磁场模型。地球磁场模型非常重要，因为在地球深部研究、地球海洋研究、地球空间研究都会起非常重要的作用，所以当前我们已经着手创立了中国首个这样的实时地球磁场模型。下个月，我们会向全世界发布这一模型。

刚才说到，地球内核的事情，地底下3000多公里有一个巨大的发电机每时每刻发电，产生电流、产生磁场，但它长什么样子却没人知道。科学家怎么把这些搞出来？怎么知道？就是通过地球磁场，所以通过地球磁场的变化，空间的结构，我们就可以倒推磁场是怎么发生的，动力学性质是什么样子。科学家能够通过地球磁场推导出来的地球深度3000多公里以下的动力学系统应该是什么样子，这是非常神奇的。我们建立起中国第一个海洋动力学结构，大家可能知道全世界海洋的71%都是水，29%是陆地，所以海水在不断运动，我们怎样揭示和知道海水流动情况？这可以靠我们地球的磁场。因为海水是导电的，当地球的总磁场里面运动的时候会产生感应磁场，卫星可以把感应磁场测量，通过我们测量的感应磁场，科学家有办法倒推整个海洋结构、海洋大规模运动。这些是用最近的数据做的全球海洋磁结构的结果，也是非常有代表性的结果。每个人的手机里面都会用到地球磁场，飞机也要用到地球磁场，所以地球磁场正广泛地应用在国民经济和我们的生活中。

“澳科一号”卫星非常成功，得到了全世界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，希望两三年以后，当“澳科二号”卫星发射以后，一号和二号就会组成中国高精度地球磁场的星座，这就是刚才提到的中国空间规划，中国高精度地球磁场星座已经被写入中国将来二十五年的空间发展规划，希望能够在三十年以后看到中国第一个高精度地球磁场星座，可能也是代表全世界最高分辨率的地球磁场卫星星座。

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南，有的时候指北，因为地球磁场每时每刻都在变化，所以怎么变化就代表了地球内部的一些情况、空间的情况。这是个非常非常复杂的科学问题。

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，2013年发射，发射到现在已经十多年了，他们主要的任务就是观测研究地球磁场。由于Swarm卫星和澳科卫星，现在有跟欧空局的很多合作，卡尔刚才也谈到过这件事情。我们跟欧空局有很多合作，但已经都持续了十几年，我们希望我们的卫星能够做更多的事情。事实上从精度来说，我们的卫星可能是全世界最好的精度。

凤凰主持人王峰：刚刚真的很诧异，英国皇家天文学院也有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：应用的广泛可能超过你的想象，很多我都没有说，几乎社会的每个领域都在应用地球磁场，大家都没有注意到。