地球反照对低轨卫星太阳电池阵的影响分析

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1、V01．23No．3航天器工程第23卷第3期!!sPACECRAFTENGINEERING2014年6月232222222222222222222=========================一!；；：地球反照对低轨卫星太阳电池阵的影响分析李小飞乔明陈琦(北京空间飞行器总体设计部，北京100094)摘要从太阳电池阵接收的光源分析入手，进行地球反照辐射对太阳电池阵的影响分析，提出基于空间几何的地球反照辐射分析方法，建立地球反照辐射的影响程度模型，通过海洋二号(HY一2)太阳同步轨道卫星在轨遥测数据进行了验证。研究结果可为低轨遥感卫星太阳电

2、池阵在轨数据分析和太阳电池阵设计提供一定参考。关键词地球反照；低轨遥感卫星；太阳电池阵中图分类号：V442文献标志码：ADoI：10．3969／j．issn．1673—8748．2014．03．011EffectsoftheEarthRadiationonSolarArrayforLEOSatellite--to--earthLIXiaofeiQIAOMingCHENQi(BeijingInstituteofSpacecraftSystemEngineering，Beijing100094，China)Abstract：Thispapers

3、tartswiththereceivedlightbysolararray，analyzeseffectsoftheearthra—diationonsolararray，proposesananalysismethodbasedonspacegeometry，establishestheim—pactmodeloftheearthradiation，andverifiesthemodelbyin—orbittelemetrydataofasun—syn—chronousorbitsatelliteHY一2．Theresearchresul

4、tmightbeusedasreferenceforin-orbitdataa—nalysisanddesignofLEOsatellite—to—earthsolararray．Keywords：earthradiation；LEOsatellite-to—earth；solararray1引言随着卫星遥感领域技术的飞速发展和应用日益广泛，在轨遥感卫星数量日益增多，对卫星在轨寿命的设计要求普遍由3年提高到5～8年。太阳电池阵作为整星供电的关键设备，为满足长寿命要求，进行了大量寿命增长试验，这些试验均需要在轨数据的有力支持。太阳电池阵的在轨

5、数据，是太阳光源强度变化、温度变化、太阳入射角变化以及杂光干扰等众多因素叠加的结果[1]，在轨数据分析就是考虑各影响因素，计算得到太阳电池阵内在衰减程度，从而用于验证和完善地面试验，预测卫星未来能量平衡情况，指导电源系统的优化设计。遥感卫星多采用轨道高度小于1000km的太阳同步轨道，杂光主要由强烈的地球反照辐射组成，地球反照辐射可以通过低轨遥感卫星太阳电池阵产生额外输出电流，使太阳电池阵实际输出值与设计值出现偏差，影响太阳电池阵在轨性能评估的准确性。除杂光干扰外，其余干扰因素也可以通过在轨遥测或计算进行量化处理。目前，国内外地球反照辐射的

6、研究工作，大多集中在各类型轨道航天器外热流的影响分析、地球反照率反演及应用等方面，地球反照辐射对于低轨卫星太阳电池阵影响方面的研究较少。本文基于地球反照辐射强度和平均地球反照率的研究成果，使用空间几何方法，对低轨遥感卫星太阳电池阵所接收的地球反照辐射进行分析，建立了地球反照辐射强度与日一地一卫星相对位置的简化模收稿日期：2014一01—21；修回日期：2014—03—10基金项目：国家重大科技专项工程作者简介：李小飞，男，工程师，从事电源系统设计研究工作。Email：lixiaofeill6@163．COiTI。第3期李小飞等：地球反照对低

7、轨卫星太阳电池阵的影响分析型，然后使用数据分析方法，对我国海洋二号(HY一2)太阳同步轨道卫星的太阳电池阵在轨数据进行处理，利用该简化模型得到的太阳电池阵仿真数据与真实数据相符，表明该模型可以为后续低轨遥感卫星太阳电池阵在轨数据分析提供参考。2太阳电池阵光源分析低轨遥感卫星多采用降交点地方时6：00的太阳同步晨昏轨道或降交点地方时为10：30的太阳同步正午轨道，采用单轴对日定向的太阳电池阵。太阳电池阵正面始终受到光源照射，将太阳能转换为电能提供给卫星。太阳电池阵受到的辐射光源主要由3个部分组成：太阳的直接辐射、地球红外辐射和地球反照辐射。对

8、于太阳直接辐射，由于太阳光到达地球时发散角很小，可以近似认为是一种平行光辐射。当太阳平行光进入地球大气，太阳辐射能量在被大气中各种成分吸收和散射后到达地面。其中一部分通过散射辐射