原標題：從發射場到熔岩洞——地震科技嵌入商業航天

海口雷瓊火山區熔岩洞外貌。海南省地震局供圖

科研人員在檢查熔岩洞內情況。記者 孫亞慧 攝

熔岩洞裏，研究人員正在調試設備。記者 孫亞慧 攝

我國首座航天發射場專用地震預警監測站“海南商發一體化地震監測站”。海南省地震局供圖

　　近日，中國地震局“防震減災高品質發展進行時”主題採訪來到海南海口、文昌。從商業航天發射“一號工位”振動監測系統到“火箭地震學”的創新理念，從雷瓊火山熔岩洞的類月試驗到全國首座商業航天發射場專用地震預警監測站建成投用——地震科技正嵌入商業航天發展，為火箭發射築牢“看不見的安全防線”。

　　為發射場“把脈問診”

　　穿過文昌的海風，海南商業航天發射場正被24小時“守護”著。

　　今年6月，由海南省地震局與海南國際商業航天發射有限公司合作共建的地震預警示範站——我國首座航天發射場專用地震預警監測站“海南商發一體化地震監測站”正式建成投用。這標誌著海南商業航天發射場地震安全保障邁入“專用保障”的新階段。

　　海南省地震局局長郭洪義表示，該省地震局與海南商業航天發射場密切合作，聯合國內頂尖科研團隊，在該發射場布設130余臺高精度地震儀，對發射塔架和周邊場地進行24小時不間斷的健康監測和預警。通過發揮多學科交叉優勢，合作構建“場地更安全、塔架更結實、環境更清晰”的全方位安全體系，為我國商業航天高品質安全發展提供堅實科技支撐。

　　2024年11月30日，海南商業航天發射場圓滿完成首次發射任務。首發任務成功後，海南省地震局科研技術團隊主動聚焦航天工程安全保障新課題：隨著商業航天發射任務日趨高密度化，發射塔架反復經受火箭發射的強衝擊載荷，其實際服役壽命該如何科學評估？

　　“我國商業航天事業正加速騰飛，海南商業航天發射場是國內首個商業航天‘母港’。面對這一新興領域，我們主動思考地震科技如何助力‘向天圖強’，著力挖掘地震監測技術服務航天工程的潛力，為我國航天事業築牢地震安全屏障。”據中國地震局地球物理研究所副研究員陳波介紹，商業航天發射既要追求任務效能和安全，也要算好綜合經濟賬：發射塔架的服役週期、可承受發射任務上限，以及高頻發射工況下塔架結構的健康演化規律。一系列關鍵工程問題，都必須依託翔實的實地觀測數據開展科學分析與研判。

　　在商業航天發射塔架上建設振動監測系統並不容易。與常規振動源不同，火箭發射的振動源處於持續時空位移狀態，動力輸入分析具有較高難度——它的能量不僅直接衝擊塔架，引發高頻振動，還涉及複雜的時空動態。據海南省地震局工程師朱釗利介紹，項目初期，團隊借鑒了地震系統成熟的工程結構健康監測經驗，但在海南商業航天發射場現場試用後發現，首批設備難以適配現場嚴苛工況。

　　“這些設備要經受高溫、衝擊和銹蝕疊加的多重考驗。”朱釗利説，“我們在這一年裏克服了很多困難，對設備進行了不銹鋼的保護處理，裏面還加裝了防爆箱。”

　　如今，這套系統已累計監測海南商業航天發射場“一號工位”13次發射的振動數據，形成了長效連續、品質穩定的實測數據庫，是國內商業航天發射塔架監測數據的重要補充。相關數據會定期共享給海南商業航天發射場，作為他們安全發射火箭的重要參考。

　　監測地震波，給地下結構做“CT”

　　服務發射場地面設施安全保障的同時，科研團隊還把目光投向更遠的深空探測領域，在海南本地火山熔岩洞開展類月環境模擬試驗。

　　在海南雷瓊火山群的一個熔岩洞裏，研究人員正通過監測地震波給地下結構做“CT”。這個洞的空間相對較大，寬度可達十幾米到幾十米。據陳波介紹，這種熔岩洞的形態和成因，與月球表面的熔岩管高度相似，可以看作是難得的類行星“天然實驗室”。

　　為什麼要在熔岩洞裏做實驗？這源於一個相對新穎的研究概念——火箭地震學。

　　為給海南商業航天發射場做好安全保障，海南省地震局與北京大學、南方科技大學、中國地震局地球物理研究所等高校和科研機構組建研究團隊。研究的核心思路並不複雜：依託常態化航天任務，可將火箭在地球發射起飛、超音速飛行、助推器再入，以及未來航天器在地外天體起降衝擊産生的高能振動，作為可重復利用的人工震源，結合密集臺陣觀測與高精度地震學反演演算法，實現地面場區與地外行星地下結構的高清成像。

　　月球表面晝夜溫差大、宇宙輻射強，在月表開展人類活動面臨極大困難。而月球早期地質活動形成的大量地下火山熔岩洞，可以阻隔一部分高能輻射，還能維持相對穩定的洞內溫度，具備得天獨厚的環境優勢。

　　“開展地下結構探測，火箭衝擊是一種時間可控、位置已知、覆蓋範圍可觀的震源。火箭地震學探索研究有望應用於月球結構探測，助力國際月球科研站建設。”陳波説。測算顯示，一枚中型火箭發射所釋放的振動能量，量級相當於一次芮氏1.0級左右的天然地震，在數十公里範圍內布設的高靈敏度地震儀器，能夠完整捕捉到清晰的震動波形。

　　南方科技大學理學院地球與空間科學系博士生劉沛鈺參與了本次實驗。她説：“我們利用震源車激發人工地震，將信號向地下傳播，經過地層介質折射、反射之後被地震儀器捕獲，再經由數據計算，就能反推出地下熔岩洞空腔的規模與形態。”

　　為還原熔岩洞的立體樣貌、厘清深部地質構造，科研團隊搭建起一套集成多項地震學前沿技術的立體化觀測網絡。在洞穴內部，搭載鐳射雷達的機器狗完成全域三維掃描，精細復刻洞壁的全部形貌特徵；探地雷達則聚焦探測頂板厚度，厘清岩體內部裂隙的發育分佈情況。地面之上，一台1.8噸的可控震源車持續向地下施加可控振動激勵，産生人工地震波，周邊布設的節點地震儀靈敏採集地層折返的振動信號。多項技術協同作業，最終生成了熔岩洞的高精度三維數字化模型。

　　為什麼是海南？

　　這些探索發生在海南，為什麼是現在？

　　2025年12月底，我國向國際電信聯盟提交新增20.3萬顆衛星的頻率與軌道資源申請，覆蓋14個衛星星座，創下我國申報數量新紀錄。低軌空間屬於稀缺戰略資源，按照國際電信聯盟相關規則，衛星頻軌資源實行先申報、再協調的工作機制，大規模申報是面向未來産業發展的戰略儲備佈局。

　　向太空要空間，全球多個國家和商業航天企業都在搶抓商業航天發展窗口期。“中國商業航天發展正駛入快車道，這就意味著，將來火箭發射的數量會更多、頻度會更高，成本控制也需更精準。”陳波説。

　　海南商業航天發射場在其中扮演著重要角色。高頻率發射對塔架和場地的穩定性提出了更高要求。

　　“對於極其精密的塔架和火箭，即便是人類感知不到的微弱震動，也可能帶來潛在風險。發射場對地面振動的敏感程度遠超普通建築，哪怕只是微小脈動，也需要在發射工序中予以充分考量。”海南地震臺臺長王惠琳説。

　　據海南省震災風險防治中心負責人趙軍衛介紹，過去的火箭發射塔架檢修，高度依賴人工目視巡檢，不僅耗時長、效率不高，還必須等到火箭發射結束、塔架完全靜置之後才能作業，難以捕捉發射暫態塔架的真實安全工況。“如今所應用的全天候健康監測系統，有效破解了過往塔架檢修的痛點。同時，系統形成的一整套技術方案與監測數據，還具備很高的復用價值，後續新建發射塔架時，可直接移植這套成熟方案，壓縮新項目的研發投入與成本。”趙軍衛説。

　　在未來，這套技術還可能走得更遠。跳出傳統防震減災的固有範疇，地震科技的邊界正在被重新定義。面向商業航天與深空探測的時代需求，地震科技正在不斷拓展應用場景，為我國重大工程建設與航天事業發展提供新的科技支撐。（記者 孫亞慧）