Page 118 - 《真空与低温》2025年第4期
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张天平等：离子电推进发展历史回顾与启示（下）                                       533


              T6 离子电推进的成熟度提升和               BepiColombo 航天      表面存在的氨和碳合物，疑似来自外太阳系；（4）实
              器飞行应用。中国离子电推进在                20 年的快速发展，          际上就太阳系的演化来说，黎明号的探测结果，给
              更是得益于工程应用和产品研制的相互促进。                              人们提出的新问题要远多于它能回答的老问题，更
                  离子电推进工程应用与产品研制的相互促进、                          多有价值的成果需要科学家们进一步挖掘。

              相互成就，也体现在技术效益与经济效益的日益                             6.1.5 离子电推进的工程化、产品化和商品化发展
              彰显上。XIPS-25 在      BSS-702 平台的全位保应用，              趋势及规律
              Atemis 卫星上   RIT-10 离子电推进完成非预期的轨                       离子电推进技术的发展主要体现在离子推力
              道转移任务，促使全电推进通信卫星的发展。随                             器产品上，而离子推力器的发展历程可以概括为原
              后诞生的全电推通信卫星平台                BSS-702SP  和  BSS-   理发明、样机开发、工程化（工业化）、产品化、商
              702MP+，最大程度地发挥了离子电推进的经济效                          品化（商业化）的持续演进过程，离子电推进的这一

              益和技术效益。ESA          的  GOCE  卫星上，应用      T5 离     发展规律及趋势，既具有一般商品的普适性，也具
              子电推进系统完成飞行方向无拖曳控制任务，获得                            有航天产品的特殊性。
              了截至目前最精密的地球引力场分布测绘图，体现                                 在初期和中期发展阶段，美国提出了直流放电
              了离子电推进独特的技术优势及技术效益。日本                             和表面接触式工作原理，德国提出了射频放电工作
              隼鸟一号独辟蹊径，在世界上首先应用离子电推进                            原理，日本提出了微波放电工作原理，分别开发了
              于小行星采样返回任务，尽管历经艰险，但依靠                             原理试验样机，在样机上进行了大量的性能改进与
              μ-10 离子电推进的出色性能及系统组合柔性，成功                         优化试验，完成了从原理可行到技术可行的蜕变。
              带回小行星的采样颗粒。隼鸟一号的离子电推进                             同样在初期和中期发展阶段，先后针对空间飞行试
              应用，又促使日本完成了             μ-10 离子电推进的改进             验和具体的航天器工程应用，进行了离子推力器的
              换代和隼鸟二号任务的实施，在隼鸟二号航天器上，                           工程化研制，包括产品的型号鉴定、寿命及可靠性
              改进的    μ-10A  离子电推进工作性能堪称完美，不仅                    试验验证、工业化生产等，完成了技术可行到产品
              顺利完成了原定任务，而且支持                JAXA  追加了航天         可用的跨越。
              器的扩展探测任务。日本的两次小行星采样返回                                  离子电推进的产品化研制始于发展中期，目前
              任务，实现了技术效益、经济效益、科学成果和社                            已接近完成。离子推力器的产品化主要分三个方
              会效益的四赢，显著提升了日本在离子电推进和小                            面：一是单台产品的通用化，通过性能上下限拓展、
              行星采样返回领域的国际影响力，仅隼鸟一号返回                            宽范围可调节或多模式工作、寿命增长等方式，最
              样品的研究成果，就在           Nature 等国际一流学术期刊             大化离子推力器的适用范围，使其成为多平台或多
              发表论文十多篇。                                          航天器任务能够通用的产品，目前通用性好的离子
                  航天工程应用离子电推进取得突出科学成果                           推力器包括      NSTAR-30、NEXT-C、T5、T6、RIT-2X、
              的另外一个实例是          NASA  的黎明号（DAWN）航天              LIPS-300 等；二是提高离子推力器的技术成熟度、
              器。黎明号在        NSTAR-30 离子电推进支持下历经                 制造成熟度或产品成熟度，通过薄弱环节改进、可
              6 年周期，不仅首次实现了一个航天器对主行星带                           靠性增长、再鉴定试验、工程应用实践检验等方式，
              Vesta 和  Ceres 两个相距遥远目标的同一仪器设备                    使得产品成熟度达到较高等级，能够让航天器总体
              探测，而且完成了人类首次对矮行星                  Ceres 的近距       放心选用，目前产品成熟度高的离子推力器包括
              离 探 测， 取 得 的 初 级 科 学 成 果 包 括 ： （1）在 环 绕           XIPS-25、XIPS-13、NSTAR-30、μ-10、NEXT-C、T5、
              Vesta 探测中，其高分辨图形揭示了以前未见过的                         T6、LIPS-200、LIPS-300 等；三是型谱产品或系列
              地质特性，如陨石、峡谷、火山口等，澄清了人类                            产品研制，单一规格的离子推力器不可能满足所有
              对这颗岩石星体的理解；（2）在环绕                 Ceres 探测中，      工程任务需求，需要研制几种规格的型谱产品才能
              通过光照射和重力测量，确认了其岩石核和富含冰                            满足，如美国       XIPS  系列  3 种规格离子推力器，德
              地壳结构，发现数百个盐沉积反光斑块，在火山口                            国  RIT  系列  3 种规格离子推力器，英国           T  系列  2 种
              发现了有机物的证据，发现了该行星可能还处于地                            规格离子推力器，中国            LIPS  系列  5 种规格离子推
              质活跃期的证据，在亚表层下可能存在冷的海水；                            力器等。通过产品化研制，离子推力器从可用产品
              （3）基于   Vesta 的岩浆成分及内部差异性结构，确                     升级为好用产品。
              定其起源于内太阳系，而            Ceres 的起源不很清楚，其                 目前所谓商品化电推进的概念较多，也容易混
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