海口雷琼火山区熔岩洞外貌。 海南省地震局供图
科研人员在检查熔岩洞内情况。 本报记者 孙亚慧摄
熔岩洞里，研究人员正在调试设备。 本报记者 孙亚慧摄
我国首座航天发射场专用地震预警监测站“海南商发一体化地震监测站”。 海南省地震局供图
近日，中国地震局“防震减灾高质量发展进行时”主题采访来到海南海口、文昌。从商业航天发射“一号工位”振动监测系统到“火箭地震学”的创新理念，从雷琼火山熔岩洞的类月试验到全国首座商业航天发射场专用地震预警监测站建成投用——地震科技正嵌入商业航天发展，为火箭发射筑牢“看不见的安全防线”。
为发射场“把脉问诊”
穿过文昌的海风，海南商业航天发射场正被24小时“守护”着。
今年6月，由海南省地震局与海南国际商业航天发射有限公司合作共建的地震预警示范站——我国首座航天发射场专用地震预警监测站“海南商发一体化地震监测站”正式建成投用。这标志着海南商业航天发射场地震安全保障迈入“专用保障”的新阶段。
海南省地震局局长郭洪义表示，该省地震局与海南商业航天发射场密切合作，联合国内顶尖科研团队，在该发射场布设130余台高精度地震仪，对发射塔架和周边场地进行24小时不间断的健康监测和预警。通过发挥多学科交叉优势，合作构建“场地更安全、塔架更结实、环境更清晰”的全方位安全体系，为我国商业航天高质量安全发展提供坚实科技支撑。
2024年11月30日，海南商业航天发射场圆满完成首次发射任务。首发任务成功后，海南省地震局科研技术团队主动聚焦航天工程安全保障新课题：随着商业航天发射任务日趋高密度化，发射塔架反复经受火箭发射的强冲击载荷，其实际服役寿命该如何科学评估？
“我国商业航天事业正加速腾飞，海南商业航天发射场是国内首个商业航天‘母港’。面对这一新兴领域，我们主动思考地震科技如何助力‘向天图强’，着力挖掘地震监测技术服务航天工程的潜力，为我国航天事业筑牢地震安全屏障。”据中国地震局地球物理研究所副研究员陈波介绍，商业航天发射既要追求任务效能和安全，也要算好综合经济账：发射塔架的服役周期、可承受发射任务上限，以及高频发射工况下塔架结构的健康演化规律。一系列关键工程问题，都必须依托翔实的实地观测数据开展科学分析与研判。
在商业航天发射塔架上建设振动监测系统并不容易。与常规振动源不同，火箭发射的振动源处于持续时空位移状态，动力输入分析具有较高难度——它的能量不仅直接冲击塔架，引发高频振动，还涉及复杂的时空动态。据海南省地震局工程师朱钊利介绍，项目初期，团队借鉴了地震系统成熟的工程结构健康监测经验，但在海南商业航天发射场现场试用后发现，首批设备难以适配现场严苛工况。
“这些设备要经受高温、冲击和锈蚀叠加的多重考验。”朱钊利说，“我们在这一年里克服了很多困难，对设备进行了不锈钢的保护处理，里面还加装了防爆箱。”
如今，这套系统已累计监测海南商业航天发射场“一号工位”13次发射的振动数据，形成了长效连续、质量稳定的实测数据库，是国内商业航天发射塔架监测数据的重要补充。相关数据会定期共享给海南商业航天发射场，作为他们安全发射火箭的重要参考。
监测地震波，给地下结构做“CT”
服务发射场地面设施安全保障的同时，科研团队还把目光投向更远的深空探测领域，在海南本地火山熔岩洞开展类月环境模拟试验。
在海南雷琼火山群的一个熔岩洞里，研究人员正通过监测地震波给地下结构做“CT”。这个洞的空间相对较大，宽度可达十几米到几十米。据陈波介绍，这种熔岩洞的形态和成因，与月球表面的熔岩管高度相似，可以看作是难得的类行星“天然实验室”。
为什么要在熔岩洞里做实验？这源于一个相对新颖的研究概念——火箭地震学。
为给海南商业航天发射场做好安全保障，海南省地震局与北京大学、南方科技大学、中国地震局地球物理研究所等高校和科研机构组建研究团队。研究的核心思路并不复杂：依托常态化航天任务，可将火箭在地球发射起飞、超音速飞行、助推器再入，以及未来航天器在地外天体起降冲击产生的高能振动，作为可重复利用的人工震源，结合密集台阵观测与高精度地震学反演算法，实现地面场区与地外行星地下结构的高清成像。
月球表面昼夜温差大、宇宙辐射强，在月表开展人类活动面临极大困难。而月球早期地质活动形成的大量地下火山熔岩洞，可以阻隔一部分高能辐射，还能维持相对稳定的洞内温度，具备得天独厚的环境优势。
“开展地下结构探测，火箭冲击是一种时间可控、位置已知、覆盖范围可观的震源。火箭地震学探索研究有望应用于月球结构探测，助力国际月球科研站建设。”陈波说。测算显示，一枚中型火箭发射所释放的振动能量，量级相当于一次里氏1.0级左右的天然地震，在数十公里范围内布设的高灵敏度地震仪器，能够完整捕捉到清晰的震动波形。
南方科技大学理学院地球与空间科学系博士生刘沛钰参与了本次实验。她说：“我们利用震源车激发人工地震，将信号向地下传播，经过地层介质折射、反射之后被地震仪器捕获，再经由数据计算，就能反推出地下熔岩洞空腔的规模与形态。”
为还原熔岩洞的立体样貌、厘清深部地质构造，科研团队搭建起一套集成多项地震学前沿技术的立体化观测网络。在洞穴内部，搭载激光雷达的机器狗完成全域三维扫描，精细复刻洞壁的全部形貌特征；探地雷达则聚焦探测顶板厚度，厘清岩体内部裂隙的发育分布情况。地面之上，一台1.8吨的可控震源车持续向地下施加可控振动激励，产生人工地震波，周边布设的节点地震仪灵敏采集地层折返的振动信号。多项技术协同作业，最终生成了熔岩洞的高精度三维数字化模型。
为什么是海南？
这些探索发生在海南，为什么是现在？
2025年12月底，我国向国际电信联盟提交新增20.3万颗卫星的频率与轨道资源申请，覆盖14个卫星星座，创下我国申报数量新纪录。低轨空间属于稀缺战略资源，按照国际电信联盟相关规则，卫星频轨资源实行先申报、再协调的工作机制，大规模申报是面向未来产业发展的战略储备布局。
向太空要空间，全球多个国家和商业航天企业都在抢抓商业航天发展窗口期。“中国商业航天发展正驶入快车道，这就意味着，将来火箭发射的数量会更多、频度会更高，成本控制也需更精准。”陈波说。
海南商业航天发射场在其中扮演着重要角色。高频率发射对塔架和场地的稳定性提出了更高要求。
“对于极其精密的塔架和火箭，即便是人类感知不到的微弱震动，也可能带来潜在风险。发射场对地面振动的敏感程度远超普通建筑，哪怕只是微小脉动，也需要在发射工序中予以充分考量。”海南地震台台长王惠琳说。
据海南省震灾风险防治中心负责人赵军卫介绍，过去的火箭发射塔架检修，高度依赖人工目视巡检，不仅耗时长、效率不高，还必须等到火箭发射结束、塔架完全静置之后才能作业，难以捕捉发射瞬时塔架的真实安全工况。“如今所应用的全天候健康监测系统，有效破解了过往塔架检修的痛点。同时，系统形成的一整套技术方案与监测数据，还具备很高的复用价值，后续新建发射塔架时，可直接移植这套成熟方案，压缩新项目的研发投入与成本。”赵军卫说。
在未来新手配资，这套技术还可能走得更远。跳出传统防震减灾的固有范畴，地震科技的边界正在被重新定义。面向商业航天与深空探测的时代需求，地震科技正在不断拓展应用场景，为我国重大工程建设与航天事业发展提供新的科技支撑。
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