离子推力器,采用电推进技术,是航天推力器的重要产品类型之一,也称为离子推进器、离子发动机。离子推力器的工作原理是,将气态工质电离,在强电场作用下,使带电离子加速喷出,以反作用力推动航天器。离子推力器可用于航天器姿态控制、轨道变动、长距离星际飞行等领域。
从姿态控制方面来看,离子推力器作为姿控系统执行机构来使用。航天器姿控执行机构按照原理来划分,可以分为动量交换类、质量喷射类两种,离子推力器属于质量喷射类。与飞轮等动量交换类执行机构相比,离子推力器的缺点是工作时需要消耗推进剂,具有一定的使用成本,优点是可以提供较大控制力矩,能够满足大型航天器三轴姿态控制要求,并且还可以实现轨道变动、完成长距离星际飞行。
从轨道变动、星际飞行方面来看,离子推力器作为动力装置来使用。航天器推进装置主要包括喷气发动机、离子推力器两种。与喷气发动机相比,离子推力器推力小,无法使航天器脱离地表,但在太空中能够满足姿态控制、轨道变动需求,其推进剂消耗极少、使用成本大幅降低,且姿态控制精度高、响应速度快、灵活性高,若长时间持续推进,还可以实现远距离星际飞行,航行时最终速度高于化学推进。
根据新思界产业研究中心发布的
《2023-2028年中国离子推力器行业市场深度调研及发展前景预测报告》显示,离子推力器种类较多,现阶段静电离子推力器、霍尔推力器(HET)已经应用在航天器中,其中,霍尔推力器受关注度高,我国天宫空间站即采用了LT-100型霍尔推进器;脉冲等离子体推力器(PPT)、磁等离子体动力推力器(MPDT)等已经在太空中完成试验,但尚未实际应用。
航天器在轨运行时,受天体引力、大气摩擦、自身结构件运动等因素影响,姿态会发生变化,轨道会发生偏移,前者会使太阳帆板、通信天线、观测窗口等面向发生改变,后者会使航天器运行轨道出现偏差,因此必须进行调整,离子推力器可以同时满足这些需求。并且离子推力器仅需要极少推进剂就可以达到很高最终速度,航天器在航行距离相同时可降低燃料携带量,在燃料重量相同时可延长飞行距离,因此受到关注。
新思界
行业分析人士表示,离子推力器可以广泛应用在包括空间站、卫星等在内的航天器中。我国航天产业蓬勃发展,预计“十四五”期间低轨卫星发射量将达到万颗左右;预计2023年航天器市场规模将达到4700亿元左右,未来5年将继续以11%左右增速增长。在此背景下,我国离子推力器市场发展空间大。