Page 116 - 《真空与低温》2025年第5期

张天平等：空间电推进技术概览—经典电推进 655

表 3 经典 TAL 推力器性能汇总
Tab. 3 Performance of classical TAL thrsuter
供应商 推力器 推进剂 功率/kW 推力/mN 比冲/ks 数据源文献
TsNIIMASH D-38 Xe 0.1～1.5 6～100 1.0～2.85 [15]
TsNIIMASH D-38M Xe 0.074～0.3 4～15 0.69～1.55 [46]

TsNIIMASH TAL-WSF Xe 0.3～1.5 18～100 0.6～2.0 [15]
TsNIIMASH D-55 Xe 0.5～2.5 40～120 1.0～2.8 [15]
TsNIIMASH D-60 Xe 0.4～2.2 35～140 1.2～3.0 [47]
TsNIIMASH D-80 Xe 0.6～8.5 45～240 1.2～4.0 [47]
TsNIIMASH D-100 Xe 2.37～6.5 153～351 1.8～2.4 [48]

TsNIIMASH D-100 Kr 2.14～3.95 95～135 1.47～1.66 [49]
TsNIIMASH D-110 Xe 0.6～4.5 50～240 1.0～2.5 [46]
TsNIIMASH D-150 Xe 4.5～17.5 20～800 1.5～3.1 [46]
TsNIIMASH TM-50 Xe 2.0～25.4 147～966 1.45～3.32 [50]

[55]
1.2.3 场发射电推进 当前意大利的埃尔塔公司（Alta SPA） 、奥地利的
场发射电推进（Field Emission Electric Propul- FOTEC 公 司 和 ENPULSION 公 司 [56-57] ， 在 ESA 的
sion，FEEP）又称为场效应静电推进，起源于 20 世 STEP、MICROSCOPE、GOCE、DARWIN 等计划以
纪 70 年代初，基本工作原理为，发射器内的液态金 及 ESA 与 NASA 联合 LISA 计划等工程应用需求
属通过毛细作用到达针型或缝型发射器顶端，在加 牵引下，不仅完成了 FEEP 的空间科学试验任务，
速级和发射器之间施加的高电压产生的强电场 而且实现了 FEEP 的产品化飞行应用。
（10 ～10 V/m）作用下，发射器顶端液态金属表面 建于二战后的奥地利研究中心 ARC，四十多
9
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发生形变，形成凸起泰勒锥，金属离子从泰勒锥顶 年前就开展了铟液态金属离子源（In-LMIS）研究，
端被分离出来，再被加速引出并中和后产生推力， 1990 年后，120 多个 LMIS 产品在多个航天器上成
如图 9 所示 [51] 。FEEP 常用铯、铟等熔点低、功函 功用于电位控制 。1995 年，ARC 开始开发基于
[54]
数小、原子质量大、浸润性好的液态金属作为推进 LIMS 技术基础的 FEEP，1996 年完成 25 μN 样机研
剂。与铯相比，铟能够在大气环境下操作，真空饱 制，1999 年样机性能达到 100 μN，2001 年进行了
和蒸气压更低。FEEP 通过电压调节实现比冲和推 27 μN 下的 820 h 寿命试验验证 [58] ，2003 年，针对
力的精确控制，可连续工作，也可脉冲工作 。 GOCE 任务完成了 3 台推力器簇的 2 000 h 寿命验
[52]

[59]
针型或储型结构
证 ，2005 年，针对 LISA 探路者（LFP）任务研制了
发射器 加速器 最大推力可达 200 μN 的 2×2 推力器簇 [60] ，2007 年
离子束流 扩展到如图 10（a）所示的 4×4 推力器簇，并完成了
液态金属储存室 离子
3 000 h 寿命试验 。2009 年 ARC 更名为奥地利技术
[61]
− 研究院（AIT）。AIT 研制了如图 10（b）所示的工程
e
Ve Va
中和器 样机推力器簇组件（TCA） [62] 作为 LFP 工程应用的
备份（主份为意大利的缝式铯 FEEP），同时完成了
图 9 FEEP 工作原理
TCA 的鉴定试验和 3 200 h 寿命试验。TCA 为斜方
Fig. 9 Working mechanism of FEEP
六面体，每个侧面为 9 推力器簇，总计 36 个推力器。
FEEP 的发展主要在欧洲，从 20 世纪 70 年代 2011 年，针对 NASA MMS（Magnetospheric Multi-
的欧洲空间研究与技术中心（ESTEC）和法国 SEP scale）微小卫星星座的电位主动控制器研制需求，
公司、80 年代的意大利空间中心（CENTROSPAZIO） AIT 与成立于 1998 年，隶属于奥地利维也纳新城
实验室 、90 年代的奥地利研究中心（ARC） ，到 应用科技大学的 FOTEC 研究与技术转移公司合作，
[54]
[53]