脈沖等離子體推力器(PPT),是一種航天推力器,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、啟動(dòng)速度快、功率可調(diào)節(jié)、低功率下可實(shí)現(xiàn)高比沖、可靠性高等特點(diǎn)。
脈沖等離子體推力器屬于電磁式離子推進(jìn)器,也有部分產(chǎn)品是電熱式離子推進(jìn)器。脈沖等離子體推力器的工作原理是,利用脈沖放電電弧電離工作介質(zhì),形成等離子體,等離子體受自感磁場(chǎng)或熱動(dòng)力作用,加速后噴出從而產(chǎn)生推力。
脈沖等離子體推力器主要由殼體、放電組件、點(diǎn)火控制器等組成。其中,殼體包含收容腔,以收容工作介質(zhì);放電組件包括陰極、陽(yáng)極、點(diǎn)火器等組件;點(diǎn)火控制器與放電組件相連接,控制點(diǎn)火器工作。在工作過(guò)程時(shí),工作介質(zhì)(推進(jìn)劑)進(jìn)入陰極、陽(yáng)極之間,點(diǎn)火控制器向點(diǎn)火器充電,點(diǎn)火器放電引發(fā)陰極與陽(yáng)極之間產(chǎn)生電弧,使工作介質(zhì)電離形成等離子體。
脈沖等離子體推力器功率低、推力小,主要用于微小衛(wèi)星姿態(tài)控制、位置保持、阻力補(bǔ)償、軌道變動(dòng)等方面。但脈沖等離子體推力器存在效率低的缺點(diǎn),應(yīng)用范圍難以進(jìn)一步擴(kuò)大,因此現(xiàn)階段其工作介質(zhì)還在不斷改進(jìn)過(guò)程中,新型固體工質(zhì)脈沖等離子體推力器還在不斷研究。
商業(yè)航天通過(guò)商業(yè)化方式判斷市場(chǎng)需求,產(chǎn)業(yè)鏈條長(zhǎng)、帶動(dòng)作用強(qiáng),其發(fā)展受到航天大國(guó)重視。在商業(yè)航天快速發(fā)展背景下,低制造成本、低發(fā)射成本的微小衛(wèi)星市場(chǎng)空間大,為脈沖等離子體推力器帶來(lái)良好發(fā)展前景。
近年來(lái),我國(guó)商業(yè)航天發(fā)展速度加快,市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)快速增長(zhǎng),預(yù)計(jì)2023年將達(dá)到1.8萬(wàn)億元左右。我國(guó)商業(yè)航天相關(guān)企業(yè)數(shù)量不斷增多,目前已有400多家,在產(chǎn)業(yè)鏈上中下游均有分布,布局較為完善。我國(guó)商業(yè)衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量在航天器總發(fā)射數(shù)量中的占比已經(jīng)接近一半?偟膩(lái)看,我國(guó)商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展,利好脈沖等離子體推力器需求增長(zhǎng)。
脈沖等離子體推力器研制受到航天大國(guó)重視,2017年美國(guó)航空航天局(NASA)年報(bào)所列出的超高功率電推進(jìn)系統(tǒng)中,固體脈沖等離子體推力器包含在內(nèi)。在我國(guó),國(guó)防科技大學(xué)空天科學(xué)學(xué)院是代表性脈沖等離子體推力器研究機(jī)構(gòu),其先進(jìn)空間推進(jìn)技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)研制的脈沖等離子體推力器已經(jīng)裝備于多款衛(wèi)星中。