地球敏感器,姿态敏感器的一种,属于光学敏感器,功能是确定航天器姿态,主要包括地球反照敏感器、红外地球敏感器两大类。地球反照敏感器性能提升受到限制,应用较少。红外地球敏感器,也称为红外地平仪,是目前应用广泛的一种产品类型。
红外地球敏感器的工作原理是,利用红外技术,采用二氧化碳吸收带(14-16微米)作为工作波段,测量地球大气辐射圈所形成的地平圆,最大程度地减少昼夜变化、季节变化、地表辐射差异等因素对测量精度的影响,再对获取信息进行处理,从而得到航天器的姿态信息。
红外地球敏感器主要包括地平穿越式、辐射平衡式两种。地平穿越式视场大、精度略低,又包括圆锥扫描式、自旋扫描式,圆锥扫描式扫描视场大、响应速度快、适应性强,但寿命有限,自旋扫描式只能测量一个姿态角。辐射平衡式也称为静态地平仪,视场较小、精度较高、寿命长,但测量精度易受组件温度、季节变化等因素干扰。
在航天器中,姿态敏感器是重要组成部分。以卫星为例,其由有效载荷、卫星平台两大部分组成,姿轨控系统在卫星平台中价值占比最高,可以实现姿态控制、轨道控制。姿态敏感器是姿轨控测量子系统的核心组成部分,包括多种产品,红外地球敏感器是其中常见产品之一。
在航天器姿轨控系统中,常用的姿态敏感器有星敏感器、太阳敏感器、地球敏感器、陀螺仪、磁强计等,由于单一敏感器不能满足航天器高精度、高稳定性的姿态控制需求,因此通常需要采用多种不同的产品。
新思界
行业分析人士表示,从近地航天器角度来看,除太阳以外,地球是可以观察到的最亮的天体,因此地球成为航天器姿态控制的重要参照物之一。但对于近地航天器而言,地球作为参照物体积过大,因此通常采用航天器所处地的地平作为基准方向。预计“十四五”期间,我国低轨卫星发射量将达到万颗左右,在此背景下,红外地球敏感器市场发展空间大。