近日，“澳门科学一号”（以下简称“澳门科学一号”）卫星科学团队发布了我国首颗WM？ （澳门世界地磁模型）实时四维地磁场系列模型1.0版本。 “这是‘澳门科学一号’卫星工程科研和应用的重大进展，将对地球科学研究和地磁导航应用发挥重要作用。”澳门科技大学讲座教授、“澳门科学一号”卫星首席科学家、“奥科一号”卫星科学与应用系统总设计师张可可透露。记者就此采访了张可可。
张可可介绍，这个实时地磁场模型充分利用了“奥科一号”卫星等高精度地磁场数据。这是我国第一个自主可控的实时地球磁场模型。具有广泛而重要的科学和应用价值，可用于地球深部、地球海洋、地球空间的科学研究，也可用于航天、航空、航海、资源勘探、智能终端等。
大量高精度科学数据为建立实时地磁模型奠定坚实基础
“澳门科技一号”卫星工程由国家航天局和澳门特别行政区政府共同开展。这是内地与澳门联合研制的第一颗空间科学卫星。
成功发射一年多以来，“奥科一号”卫星产生了大量高精度科学数据，被各国相关领域科学家用于地球深部科学研究和应用、地球的海洋和地球空间。张可可表示，这为数据应用的这一重大进展奠定了坚实的基础。
“在高精度数据的情况下，建立实时地球磁场模型仍然是一项科学技术上具有挑战性的任务。”张可可解释说，这是因为地球是一个非常复杂的耦合球体系统。地球的主磁场是由位于地下 2,890 公里至 5,150 公里的地球外核中的流体产生的。然而，科学家们对地球外核铁镍混合物导电流体的动态时空结构知之甚少。因此，《科学》杂志对地球磁场的时空变化进行了报道。被选为最具前瞻性的科学问题之一。
地球固体核心的高温约为5000K（开尔文）。地球外核中铁镍混合物的导电流体产生强烈的热对流，使地球外核保持液态。通过非常复杂的非线性发生器效应，地球的液态外核被生成并维持。电流，从而产生随时间变化的地球内部磁场。
卫星测量的高精度地球磁场与地球系统的动力学、物理结构和化学性质密切相关。地球磁场是唯一能反映地球系统地核、地幔、海洋、岩石圈、电离层和磁层特征的物理场。 。 “因此，卫星测量的高精度地球磁场为科学家研究地球复杂系统提供了宝贵的信息。”张可可说道。
建立了世界首个地球外核流场三维结构和中国首个全球海洋运动磁场结构
基于“奥克一号”卫星的磁场数据和其他有效地磁数据，“奥克一号”卫星科学家团队采用人工智能物理信息神经网络新算法，描绘了三维流场。地球外核发电机，揭示了地球的液体外表面。核心流场结构呈现出东西半球显着的不对称性，在大西洋下方的液体外核中发现了自东向西的大规模环流，显示出三维流体的核幔耦合特征发电机在地球液体外核中的运动。 “这是一项突破性的科学发现，揭示了地球液体外核流场的奥秘，就像通过指纹认识一个人一样。”张可可形象地说。
地球的海洋由具有高电导率的流体组成。地球核心发电机产生的主磁场与大规模海水运动相互作用产生感应磁场。高精度“奥科一号”卫星可以观测地球海洋潮汐运动的感应磁场。由于海洋感应磁信号对海洋几何形状、海底结构、海水电导率和海洋流场敏感，因此感应磁场可用于研究海底地球物理和地质结构以及大规模海洋运动的性质。
“建立全球海洋运动的磁场结构是理论和计算上的另一个具有挑战性的问题。”张可可表示，由于海洋几何形状、大陆边界、洋流的复杂性，一般的球谐函数方法无法直接用于海洋感应磁场的计算。利用“奥克一号”卫星的磁场数据和其他有效地磁数据，“奥克一号”卫星团队利用现代算法，通过对海洋和陆地进行网格化、对海水潮汐速度进行网格化来求解方程，然后得到中国首个全球海洋运动磁场结构。
目前发布的实时地球磁场模型1.0版本是基于“奥克一号”卫星高精度磁场数据和其他有效地磁数据，采用核心技术、核心算法和核心软件由“奥克一号”卫星团队自主研发。 。 “随着‘奥克一号’卫星数据的不断积累以及算法和软件的更新，‘奥克一号’卫星团队将不断发布更新版本的实时地球磁场模型。”张可可说道。
未来将建立“全球高精度地磁场星座”
“建立‘全球高精度地磁场星座’已写入近期发布的《国家空间科学中长期发展规划（2024-2050年）》。”张可可表示，在澳门回归25周年之际，至中国，“澳科二号”卫星项目也已获得澳门特区政府批准，“澳科二号”卫星与“澳科一号”卫星组成高精度卫星。地磁场星座并形成观测网络，提供全球高精度地球磁场时空变化数据。
“奥科二号”卫星与“奥科一号”卫星的主要科学任务相同：对地球磁场时空变化进行高精度观测和研究。张科科透露，“奥科二号”卫星将是一颗大型椭圆极轨道卫星，近地点约200公里，远地点约2000公里。
“随着全球高精度地磁场星座的建立，澳门将成为高精度地磁场测量、数据和应用中心，提升澳门在科技界的影响力，为澳门的高精度地磁场测量提供可行的高科技途径。澳门适度多元化发展。 ”张可可向前看去。
《人民日报》（2024年12月09日第20页）
