Page 118 - 《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 657

图 14 为只有引出电极和带导引电极的推力器工作 公司（Busek）和 JPL 为 LISA 探路者（LPF/ST7-DRS）
原理示意图 。 任务研制了胶体微牛推力器（CMNT），CMNT 及系
[76]
统组成如图 集成了 4 个推力器，
15 所示。CMNT
单个推力器的推力调节范围为 5～30 µN，推力控制
0.5
精度优于 0.1 µN，推力噪声小于 0.1 µN/Hz ，寿命
[79]
验证达 3 700 h 。在 2015 年 12 月发射的 LPF 航天
器上对 CMNT 进行了低噪声控制和无拖曳控制空
间飞行试验，累计工作 2 400 h，性能满足要求 [80] 。
（a）FEEP-5推力器 （b）FEEP-150推力器
2019 年，Busek 制定了针对 2031-2034 年间 LISA 飞
图 13 Alta 公司研制的 2 款 FEEP 推力器
行任务的 CMNT 研制计划 。
[81]
Fig. 13 FEEP-5 and FEEP-150 thrusters

引出电极
发射源

（a）胶体微牛推力器
（a）只有引出电极的推力器工作原理示意图

发射源 导引电极 引出电极
中和器
推力器
电源处理单元 微控阀

贮供
集成系统
（b）带导引电极的推力器工作原理示意图
（b）胶体微牛推力器系统组成图
图 14 CIT 工作原理
图 15 CMNT 及系统组成
Fig. 14 Working mechanism of CIT
Fig. 15 CMNT and its components of system

对 CIT 的研究始于 20 世纪 60 年代，研究的重 1.2.5 磁静电约束离子推力器
点是提高推力密度，使其可以达到离子推力器的水 磁静电约束离子推力器（Magneto-electrostati-
平。研究者采用甘油（glycerol）作为推进剂，因其 cally Contained Ion Thruster，MECIT）是一种静电加
电导性弱，需要很高电压（10～100 kV）才能引出离 速类型离子电推进，工作原理类似 DIT，与 DIT 的

子液滴并达到较高的比冲，因此 CIT 技术发展逐渐 不同之处是放电室内增加了对碰壁电子和离子具
减缓，甚至搁置 [77-78] 。21 世纪初期，基于微小航天 有反射作用的特殊电磁场。对 MECIT 的研究主要
器对微小精确推力的推进技术新需求，在电导性好 在 20 世纪 70 年代前后 [82-84] ，20 世纪 80 年代后，随
的推进剂溶液和液体喷雾技术的支持下，离子液滴 着 DIT 的成功，MECIT 被淘汰，但是，近年来放电
引出和加速电压降低到了 5 kV 以下，胶体推力器 室同时施加电场和磁场的情况在微小离子推力器
技术研究被重新激活 [76-78] 。 和霍尔推力器中又有应用复兴的例子 [85-86] 。
可以通过控制电流或电压精确控制 CIT 的推 1.3 经典电磁类型电推进
力和比冲，因此 CIT 技术非常适合类似空间引力波 1.3.1 脉冲等离子体推力器
测量（LISA）任务的微推进应用需求。美国比约克 经典 PPT（Pulsed Plasma Thruster）是指固体推