國內電推進已有了完整的産品線，而核心技術如磁屏蔽已經實現突破，為我國未來商業衛星的長壽命組網應用消除了關鍵的技術障礙。

文/徐鳴

編輯/樂艷娜

　　近期，根據媒體報道，阿布扎比衛星公司Yahsat旗下的4顆高軌衛星在進入地球同步軌道後，因推進系統出現故障，預計將引發超5000萬美元的保險索賠。什麼是衛星推進系統？

　　航天器推進系統基於反作用原理，為航天器飛行姿態和軌道調整提供動力支持。對於衛星來説，火箭一般只把它送至初始軌道，後期目標軌道的轉移以及壽命期間的維軌和離軌，都將通過其配置的推進系統來完成。

　　首先，在衛星入軌期間，衛星推進系統可以幫助衛星進入預定軌道。比如，2017年，“中星9A”在隨火箭飛出地球不久後，因火箭出現異常，距離預定軌道還有2萬多公里，這顆衛星憑藉自身的推進系統歷經10次變軌，耗時16天終於進入預定軌道。

　　其次，衛星推進系統可以在衛星的整個生命周期，幫助“跑偏”的衛星回到正常軌道，也可以幫助衛星通過變軌躲避複雜宇宙環境中的危險。

　　衛星推進系統主要分為冷氣推進系統、化學推進系統以及電推進系統。

　　冷氣推進系統就是以氮氣、氦氣等“冷氣”為工質（實現熱能和機械能相互轉化的媒介物質）的推進系統，通過釋放加壓罐中的氣體來産生推力。冷氣推進系統具有結構簡單、可靠性高、無污染和最小脈衝衝量小等優點。

　　化學推進系統是目前普遍使用的一個類型，其中燃燒推進是化學推進的一種常見形式，它使用自身攜帶的推進劑在燃燒室中燃燒分解，釋放化學能，燃燒産物經噴管高速噴射轉變成動能，産生反作用推力。

　　電推進系統則是利用電能加熱、離解和加速工質，使其形成高速射流而産生推力。近年來，電推進系統中應用日益廣泛的霍爾電推進器，其原理是利用外部電源生成強大的電場和磁場，形成霍爾效應，使推進工質（一般是惰性氣體）電離産生等離子體，通過離子的高速噴出産生反向的推力,從而推動航天器移動。

　　當前，更高效、節能、靈活的電推進技術，已成為全球衛星行業的核心競爭力之一，表現出以下三個趨勢：

　　首先，電推進系統正在成為低軌衛星星座建設的標配，加速衛星互聯網建設。

　　相比傳統的化學推進，電推進器能夠提供更高比衝的推力，非常適合在太空中對衛星進行長時間的軌道控制。在國際上，根據公開信息，超過5000顆“星鏈”衛星均採用電推進系統。

　　其次，氪氣和氬氣等電推進技術的突破，使低成本電推進加速發展。

　　電推進系統的成本與其推進工質密切相關，在相當長的時間裏，氙氣電推進技術是研發主流，但氙氣的成本高達每千克5萬~10萬美元。近年來，國際上氪氣和氬氣電推進技術取得突破，大幅降低了電推進的研製成本，儘管這兩種氣體的電離效率相對較低，但其成本效益極高，每千克僅需幾百至1000元人民幣。

　　第三，我國電推進技術發展迅猛，進一步推動我國航天事業的繁榮和發展。

　　在中國航天領域，電推進技術與國際先進水平同步。電推進製造商涌現，産品種類齊全，從霍爾推力器、射頻離子推力器，到脈衝等離子推進器及電阻式推力器都有所涉獵。國內商業衛星公司也成功地將電推進系統集成到組網衛星上，並且已在在軌試驗中取得了顯著成功。

　　值得一提的是，國內電推進已有了完整的産品線，而核心技術如磁屏蔽已經實現突破，為我國未來商業衛星的長壽命組網應用消除了關鍵的技術障礙。

　　可以預見，電推進系統將在未來星座建設中大量應用，進一步推動我國航天事業的繁榮和發展。

來源：2023年11月1日出版的《環球》雜誌 第22期

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