Un dispositivo que mide la dirección (vector solar) o la presencia del Sol respecto a un vehículo, típicamente detectando la incidencia de la luz solar en fotodiodos, matrices fotodiode, detectores CMOS/CCD o mediante métodos de ocultación; se emplea principalmente para la determinación de actitud y el apuntado solar en naves.

Principio

Detectar la dirección del Sol midiendo la irradiancia relativa o la incidencia angular en múltiples elementos detectores o aperturas de ocultación; convertir la corriente fotovoltaica o el centroide de la imagen en un vector unitario en el marco del vehículo, con umbrales opcionales para detectar Sol/no-Sol.

Demostración

Un CubeSat 3U monta seis sensores solares fotodiodo de baja precisión en caras ortogonales y un sensor solar fino CCD de dos ejes en la cubierta superior. Durante el desespinado, los sensores gruesos proporcionan una estimación inicial del vector solar; una vez estabilizado, el sensor fino afina el ángulo solar para apuntar con precisión los paneles solares.

Aplicación incorrecta

Confiar en un sensor solar para proporcionar actitud precisa cuando el Sol está oculto, durante eclipses, en presencia de reflexiones especulares de superficies cercanas o cuando el sensor se satura con luz directa, produciendo vectores erróneos.

Consecuencia

Si se usa correctamente, los sensores solares proporcionan una referencia absoluta de bajo coste y bajo consumo para la dirección del Sol, permitiendo apuntado autónomo de paneles, determinación de actitud gruesa, adquisición segura en modo seguro y redundancia frente a sistemas inerciales o cámaras estelares.

Inversión

Invertir el concepto sustituyendo el sensor solar por un buscador de estrellas o un sensor de horizonte que proporcione actitud respecto a estrellas o al limbo planetario en lugar del Sol; esta inversión cambia la dependencia de la luz solar por mayor precisión en condiciones de oscuridad.

Límite

Se aplica solo a dispositivos que infieren dirección o presencia del Sol por medios ópticos/ fotométricos embarcados; excluye pirómetros de irradiancia, sensores térmicos sin resolución direccional y fotómetros solares de tierra. No funciona durante eclipse, en sombra profunda o cuando la luz solar está fuera del campo de visión o del rango dinámico.

Tensión semántica

Existe tensión entre 'sensor solar' como referencia direccional de actitud y 'sensor de irradiancia solar' como monitor de generación de energía: ambos miden luz solar pero difieren en propósito (dirección vs flujo) y en geometría de medida.

Síntesis

Un sensor solar es un instrumento óptico embarcado que genera un vector de dirección del Sol o un estado Sol/no-Sol comparando la irradiancia entre elementos detectores; es una referencia absoluta simple y eficiente en energía que debe fusionarse con otros sensores de actitud para superar limitaciones de eclipse, saturación y reflexiones.