【导读】全球领先的先进成像解决方案供应商Teledyne Technologies Incorporated 近日宣布，推出三款专为严苛太空环境设计的工业级CMOS图像传感器。分辨率覆盖130万像素至6700万像素，这三款产品——Ruby 1.3M USV, Emerald Gen2 12M USV, 和 Emerald 67M USV——均通过了严格的Delta空间认证方法及全面的辐射测试筛选。在法国格勒诺布尔和西班牙塞维利亚完成设计、制造与测试后，它们于格勒诺布尔的专用设施中接受了航天级筛选。这些传感器旨在满足快速发展的新型航天市场（NewSpace）对高可靠性、高性能且具成本效益成像解决方案的迫切需求，应用范围涵盖地球观测卫星、恒星跟踪器、太空监视相机乃至用于宇航服、月球探测器、月球巡视车的摄像机，以及太空领域态势感知。
面临的技术难题
在太空探索领域，成像设备面临着地面应用难以想象的极端挑战：
1. 强辐射环境： 宇宙射线和带电粒子可导致传感器出现单粒子闩锁（SEL）、单粒子效应（SEE）、单粒子功能中断（SEFI）等严重故障或数据错误，造成设备永久损坏或功能失常。
2. 极端温度波动： 太空中的剧烈温差对传感器的材料、封装和电子性能稳定性构成严峻考验。
3.真空环境： 影响散热和材料特性，可能导致放气污染光学元件。
4.发射震动与冲击： 要求器件具备极高的机械坚固性。
5.长生命周期与不可维修性： 太空设备通常要求长达数年甚至数十年的可靠运行，且几乎无法进行在轨维修，对器件的初始质量和长期稳定性要求苛刻。
6.SWaP-C限制： 卫星等平台对有效载荷的尺寸、重量、功耗和成本（SWaP-C）有着严格限制。
7.商用货架(COTS)风险： 直接采用未经专门筛选的商用工业传感器进入太空，故障风险极高，可能导致整个任务失败。
Teledyne的解决方案与产品优势
针对上述挑战，Teledyne e2v提供的航天筛选工业传感器（USV）系列提供了关键优势：
1.航天级可靠性保障： 通过Delta认证和严格辐射测试（SEL, SEE, SEFI等），显著降低在轨故障风险，提供批次验证证书和辐射测试报告。
2.符合航天标准： 可按任务要求提供U1（类欧空局ESCC9020）或U3（NASA Class 3图像传感器专用）筛选等级交付。
3.降低系统集成风险： 提供完整的开发工具套件（评估套件、参考设计、资质报告）和专业的技术支持团队，加速集成与产品上市。
4.长生命周期支持： 承诺对需要长期供应的客户提供产品生命周期保障。
5.性能与成本平衡： 在保证航天可靠性的前提下，利用工业级设计基础和规模效应，相比传统宇航级器件更具成本效益。
6.丰富的嵌入式功能： 集成子采样、多ROI、缺陷像素校正、高动态范围（HDR）等先进功能，提升系统灵活性。
核心技术亮点
1. Ruby 1.3M USV:
● 核心优势： 极致优化的SWaP-C。1.3MP (1280x1024) 全局快门，专为小型化、低功耗设计。
● 关键参数： 5.3µm像素，12.7mm CLCC封装，兼容低成本1/1.8英寸镜头，功耗≤200mW (极低)，提供单色/彩色。
● 适用场景： 恒星敏感器（星跟踪仪）、小型监控摄像机、SWaP严格受限的载荷。
2. Emerald Gen2 12M USV:
● 核心优势： 卓越图像质量与紧凑性。12MP (4096x3072) 全局快门。
● 关键参数： 2.8µm像素，读出噪声<3e- (优异低光性能)，支持ROI输出（可配置为8.9MP），LVDS/MIPI接口简化集成。提供单色/彩色。
● 独特价值： ROI功能允许工程师选用更小光学器件，打造更紧凑相机。
3. Emerald 67M USV:
● 核心优势： 超高分辨率与大范围覆盖。67MP (8192x8192) 全局快门，业内领先的紧凑性。
● 关键参数： 2.5µm像素，噪声<3e- @12位，高达65fps @10位输出，支持单色/彩色及多光谱成像。
● 核心价值： 8K分辨率极大提升地球观测单幅图像覆盖范围，也适用于需要大视场的空间态势感知。
竞品对比分析
分析： Teledyne USV系列在关键的抗辐射性和航天可靠性上远超普通商用工业传感器，显著降低了新型航天任务的风险。相比传统昂贵的宇航级器件，USV系列利用经过验证的工业平台结合严格的航天筛选，在保证足够可靠性的前提下，提供了更优的成本效益和SWaP特性，特别适合成本敏感、快速迭代的商业航天和部分政府项目。其高分辨率型号（如67MP）在性能上已比肩甚至超越许多传统宇航级产品。
应用场景
1. 地球观测(EO)与遥感： 高分辨率（如67M USV）实现大范围精细成像，中低分辨率用于特定监测。
2. 恒星敏感器(星跟踪仪)： Ruby 1.3M USV凭借低功耗、小尺寸和高可靠性成为理想选择，用于航天器姿态确定。
3. 太空态势感知(SDA)与监视： 需要大视场或高分辨率监测太空目标（卫星、碎片），Emerald系列（尤其67M）提供强大能力。
4. 在轨服务与交会对接： 需要高性能、可靠的视觉导航传感器。
5. 深空探测与载人航天： 用于月球/火星巡视器、宇航服外置相机、空间站监控等，所有型号均有适用场景。
6. 技术验证与科学实验载荷： 为各类太空实验提供可靠的成像平台。
典型应用案例设想
● 案例1 (Ruby): 某立方星星座项目，使用Ruby 1.3M USV作为其高性价比的星敏感器核心，确保在有限的体积和预算内实现精确的姿态控制。
● 案例2 (Emerald 12M): 一款中型商业遥感卫星，采用Emerald Gen2 12M USV作为主载荷，利用其ROI功能和优异成像质量，灵活获取不同区域的中分辨率图像，同时保持相机尺寸紧凑。
● 案例3 (Emerald 67M): 下一代高分辨率商业光学遥感卫星，搭载Emerald 67M USV，单次过境即可获取超大幅宽、极高细节的地表影像，极大提升数据获取效率和价值。或用于新型太空监视望远镜，以高帧率和大画幅追踪近地轨道目标。
市场前景分析
● 新航天(NewSpace)驱动： 商业航天公司、立方星/小卫星星座的爆炸式增长是核心驱动力。这些项目对成本、开发速度和SWaP极其敏感，USV系列精准匹配其需求。
● 政府项目需求： 即使是传统政府项目，在预算压力下也寻求更具成本效益的可靠解决方案，USV提供了介于COTS和传统宇航级之间的优质选项。
● 太空经济扩展： 随着在轨服务、太空制造、月球探测等活动增加，对可靠太空视觉传感器的需求将持续增长。
● 技术迭代加速： 工业CMOS技术发展迅猛，性能不断提升。通过航天筛选将其引入太空，能更快地将地面技术进步惠及航天领域。
● 竞争格局： 虽然存在其他航天传感器供应商，但Teledyne e2v凭借其在成像领域的深厚积累、完整的航天筛选流程和产品组合，尤其在超高分辨率全局快门领域，具备显著竞争优势。其“工业基础+航天认证”的模式可能成为行业趋势。
● 挑战： 仍需持续证明其在超长寿命任务（如10年以上）中的绝对可靠性，并应对不断涌现的新竞争对手。
结语
Teledyne e2v此次推出的Ruby和Emerald USV系列工业图像传感器，通过严格的航天级筛选和辐射加固，为蓬勃发展的新型航天市场提供了兼具高可靠性、卓越性能和出色成本效益的成像解决方案。它们有效解决了商用货架产品太空应用的高风险难题，填补了传统宇航级器件成本过高、灵活性不足的空白。覆盖从微型星敏感器到超高分辨率地球观测相机的广泛需求，这三款传感器凭借其针对性优化设计和Teledyne强大的技术支持，有望成为商业卫星星座、太空监视系统和深空探测任务的关键“视觉之眼”，助力全球太空探索与应用进入一个更高效、更经济的时代。
推荐阅读：
功耗减半，安全翻倍！英飞凌第四代磁传感器助力汽车功能安全应用
开源代码加速开发，大联大诠鼎携手Synaptics推出机器视觉AI Hub方案
小体积大效能！Abracon全新冲压金属Niche天线突破空间限制助力可穿戴与医疗电子
Qorvo发布两款高输出功率倍增器，助力DOCSIS 4.0网络升级
TDK推出汽车级高电压3端子滤波器，助力系统小型化与可靠性提升
