地震是一種常見的災害性自然現象。地震發生前,總要發生各種前兆,采用各種有效的手段對其前兆進行準確的觀測,是可以對地震進行預報的。

隨著空間技術的日益發展,近年來利用人造天體預測地震的問題也受到了人們的注意。國外已開始在研究空間測震技術。美國、前蘇聯、法國均曾利用激光測地衛星、激光動力學衛星、資源衛星和載人宇宙飛船等人造天體進行過探索空間測震的有效途徑。不過,目前利用人造天體作為預測地震的一種手段,尚處於試驗探索階段,都還是采用間接的方法,通過測量地殼的運動,來推測可能發震的地點,這僅能獲得預測地震的一些背景材料,隻有助於進行地震的中期和長期預報工作而已。因此還遠不能解決短期和臨震預報這一重大課題。如何運用空間技術,直接預測地震活動,特別是對發震前各種地球物理參數的變化,諸如地形變、地應力、地電、地熱和水文狀態的觀測,還有待研究解決。

當前國外已著手進行的一些空間測震的探索試驗工作,歸納起來,可以分為三個方麵。

第一,利用人造地球衛星對地球進行大麵積的觀測和攝影,研究地貌地質的宏觀特征,找出可能發生地震的地點。這種探索方法主要是利用人造天體上的多光譜照相機係統地拍攝地球的宏觀照片,從中分析和確定與地震活動密切有關的斷裂帶,尋找地震活動規律以預報地震。

地震有著其形成和發展的規律,它的發生與地質構造,特別是與斷層的分布有關。地球上90以上的地震均與地質斷裂構造有關。空間技術的發展為人們從高空上觀察地質和地貌、斷層分布難了新的方便手段。

60年代期間,美國從衛星和飛船上拍攝了大量的地球照片,經研究發現,這些照片不僅具有軍事和國民經濟方麵的價值,而且對地也有意義。例如,從“阿波羅7號”和“阿波羅9號”趴飛船上拍攝的加利福尼亞洲地區的照片,發現洛杉磯附近有條交叉的活動斷裂帶,並在1969年的一次天文會議上據此發出了地震預報。1971年2月洛杉磯果然發生了大地震。

1970年在美國製訂的地球資源衛星計劃中,觀測地質構造和地貌、了解斷層分布、探索地震預報的方法,也是一個重要試驗項目。1972年7月23日美國發射的首顆地球資源衛星進人太陽同步軌道,入軌後通過多光譜掃描儀所拍攝的全球各地質照片中,比較清晰地看出了地麵某些斷層的分布,結合曆史資料的分析,可發現新斷層以及斷層的活動情況。例如美國阿拉斯加曾發生過7次地震,但原有的地圖上隻有5條斷層,它隻能解釋其中兩次地震的發生,通過對衛星照片的分析,又找到了7條新的斷層,從而解釋了另外5次地震。1972年尼加拉瓜的馬那瓜大地震發生後,也從衛星照片上找到了在當地的交叉斷裂帶。

因此天體查淸活動斷裂帶的位置,研究它們的相互關係和活動曆史表現,鑒定它們的性質,分析它們所處的地質環境背景,對於認識發展的發生規律、發霣地點、布置監測站網都@重要的意義。這種重要的地震地質基礎研究工作,以往是靠通過一個又一個觀測點、一條又一條剖麵線進行地麵勘測而積累起來的。這樣不僅工作量大,而且有時難以掌握全局。特別是遇到高山深穀、人跡罕到的地方,就難免遺漏。而人造天體遙感技術的應用,給地震地質提供了有利手段。大範圍的人造天體照片,可以直觀地分析地球上某一個地區甚至洲際範圍的地殼運動,分析地殼的擠壓、伸脹和水平位移。有了人造天體的照片,人們才有可能發現一些新的地質構造特征’進一步揭示地震的地質構造機製。

除了通過從人造天體上利用多光譜照相機係統拍攝地球宏觀地質地貌照片外,加拿大的阿爾伯特大學,也曾通過彩色紅外攝影,分析水分、土壤的變化及其對植物、莊稼的影響,來判定斷裂帶的存在。另一種可能的方法是應用紅外掃描技術,1用波長4.5~5或8?14微米的紅外探測器,從飛機或人造天體上對地麵進行掃描,以便取得大麵積的地麵圖像,來顯示地森表溫度場的變化。冰島的紅外線異常和微地震活動在地區上非常吻合。這可能是因為活動斷裂帶附近的地下水循環對流,一把地殼深部的熱量通過斷裂帶破碎帶帶到地表,從而表現為紅外輻射的異常,這也為查明活動斷裂帶提供了一種標誌。

第二,利用發射激光測地衛星進行地球動力學的研究。這項研究就是利用空間技術與激光技術,進行空間測距,以測量地球地殼的微小變化,為中長期地震預報提供背景資料。

此外,還以此來驗證所謂的地球板塊學說,即大陸漂移說。

1976年5月4日美國發射了一顆球形激光測地衛星。該衛星進人了5800多千米高的圓形極地軌道。專門用來對地殼的微小變化進行髙精度的測量,監視地球自旋軸運動的異常變化和區域性斷層活動,以探索預報地震的可能性。這顆衛星星體結構比較簡單,是一個直徑60厘米的球體,重約140千克。由兩個鋁質半球製成,用銅製蠼栓固定在銅芯上,衛星球麵上裝有426個激光反射鏡,用以反射從地麵站發射來的激光束。由於衛星直徑小、重量大、軌道髙所以運行很穩定。進行測纛時,從激光測距地麵站發射激光束到衛星,衛星上的光射鏡把激光脈衝反射回地麵站。這樣,由地麵站測量激光脈衝往返的時間,就可算出地麵站所在地的實際運動。激光脈衝返回時間測量精度是十億分之一到億分之一秒,激光地麵站的初期測量精度約5厘米,到1980年可提髙到2厘米。衛星可測定區域性斷層的移動、地球自旋軸的異常擾動等。經調查發現,―自旋軸運動的異常擾―往與強烈地2有關。有人認為,麟自旋軸運動的異常變化可能是發生強烈地震的前兆。通過精確測量,一旦獲得這種地前兆,結合監測視活動斷層的形變,就有可能確定將發生地震的地點,從而達到預測地震的目的。

據報道,美國這顆激光測地衛星的全部測量工作要到1985年才能完成,依據所獲得的地殼運動的數學模式,可以繪製出全球的地震圖。在來來20年內有可能做出局部地震區的預報。這種測量技術的關鍵是要求衛星的軌道非常穩定,測軌非常精確。美國在80年代研製的一顆同步軌道激光測震衛星,可用來觀測地球的水位變化和斷層活動。

法國於1975年2月6日曾發射了一顆小型激光測地衛星,定名為小星。該衛星直徑24厘米,重47千克。衛星球麵上規則麵篕著60塊激光反射鏡。軌道高度近地點800千米,㈣點為1140千米。衛星的基本原理和所要達到的目的與美國的基本相似。