什么是星敏感器，星敏感器的应用

　　什么是星敏感器——星敏感器介绍

　　星敏感器是以某一颗亮度高于+2可见星等的恒星为基准，测量其相对于航天器的角位 置，并同星历表中该星的角位置参数进行比较，来确定航天器的姿态。也即通过对恒星星光的敏感来测量航天器的某一个基准轴与该恒星视线之间的夹角。由于恒星张角非常小，因此星敏感器的测量精度很高。

　　一般说来，星敏感器是航天器姿态敏感器中最精确的敏感器，其精度比太阳敏感器高一个数量级，比红外地平仪高两个数量级，可达到角秒量级。但是由于星光非常微弱，其成像装置需要使用高灵敏度的析像管或光电倍增管。同时测量数据较多，数据的处理和识别只有计算机才能完成。

　　因此星敏感器结构复杂，功耗大，质量体积大，价格昂贵，而且每给出一次测量结果往往需要1～5 s时间。

　　星敏感器分星图仪和星跟踪器两种类型，星跟踪器又可分为框架式和固定式两种形式。

　　（1） 星图仪：又称星扫描器。一般都是狭缝式，用在自旋卫星上，利用星体的旋转来搜索和捕获目标恒星。

　　（2） 框架式星跟踪器：是把敏感头装在可转动的框架上，且通过旋转框架来搜索和捕获 目标。

　　（3） 固定式星跟踪器：这种跟踪器的敏感头相对航天器固定，在一定的视场内具有搜索和跟踪能力，例如采用析像管电子扫描和CCD器件成像。

　

　　星敏感器的应用——应用范畴

　　1、应用于科学实验气球的星敏感器

　　作为星敏感器的一种，星相机常用于科学试验气球的精确定位。通常，实验

　　气球工作的 40 km 海拔处仍有较为明亮的天空背景。因此，气球用星相机要成为自主式姿态敏感器，就要解决白天观星的问题［7］。Balloon-borne Large-Aperture Submillimeter Telescope（BLAST）的空中精确定位就使用了一对冗余的星相机 ISC 和 OSC。

　　其白天观星是通过选用大口径长焦距的镜头以及适当波长的红光滤光片，配合 4 英尺长的遮光罩解决的，冗余星相机保证了太阳在 任何方向都可观星。2005 年，BLAST 在瑞典基律纳成功飞行 4 天，证实了在典型的白天条件下，ISC 可提供绝对精度《5″， 输出频率 1 Hz 的实时定位。

　　High Energy Replicated Optics （HERO）［8］ 实验也使用了星相机进行定位。“HERO”的星相机如图 5 所示。2001 23 May 16:30 UT 进行升空实验，观测巨蟹座区域，理论计算的星等灵敏度为 9.7 Mv，实际识别 11 星，巨蟹座所有亮于 8 等的和一半 8~8.5 等的星在白天被识别。

　　2、应用于射电望远镜的星敏感器

　　ST 星跟踪器安装在 INAF-IRA（意大利国家天体 物理学院的射电天文学院）位于意大利 Bologna 的 32 m 射电望远镜上。用于射电望远镜高频率观测的高精度定位。其光学系统使用 Maksutov-Cassegrain 折反望远镜，18 cm 的孔径，f/10，因为在地面使用，所以 ST 的焦距与孔径设计的很大。有利于白日观星和暗星探测，并提高了分辨率。

　　因为可观星数足够多，射电望远镜转向速度很低，所以视场仅为 19.5 ′×19.5 ′。

　　对于暗星的观测，ST 可以靠增加积分时间实现，如Mv《12，10s 的曝光时间，则S/N》20。ST 在白天观星，通过附加两片截止在红外的高通滤光片实现。图6 给出使用IR PRO 809 滤光片在白天对金星的观测结果（July， 25， 15:00 UT Venus Mv=-3.6）。

　　

　　“HERO”的星相机

　　3、应用于导弹等军事领域的星敏感器

　　SED20 星跟踪器是 SODERN 公司专门为法国 M51 弹道导弹（计划于 2010年取代 M4）设计的，SED20 的研发在 2005 年底已经完成。2006 年 3 月，美国 Microcosm 公司宣布可在海平面白天观测 7.1 等恒星。

　　的 DayStar 系统研制成功。实验表明午后太阳位于天顶时，DayStar 系统仍能探 测到 7.1 等星。Microcosm 公司称即使在天空有薄云的情况下 DayStar 系统仍能可靠工作，比 DayStar 系统体积更小、性能类似的星敏感器系统将在飞机导航系统上得到应用，与惯导系统进行组合提供高精度的导航参数。

　　

　　SED20 星跟踪器

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