Page 111 - 《真空与低温》2026年第2期

230 真空与低温 第 32 卷 第 2 期

美国肯塔基大学研究了用于小功率电推进的 磁零点；第二步，在磁零点处形成两个等离子体环；
IEC 放电等离子源技术，包括球形、柱形螺旋电极， 第三步，两个等离子体环合并于中平面；第四步，
进行了等离子体诊断测试。图 116 为 60 W 功率推 等离子体被约束和定位；第五步，在偏滤器线圈
力器样机模型和引束流照片，2017 年评估的氮气 作用下等离子体离开系统，产生推力，如图 118 所
推进剂推力为 1 mN [378] ，2019 年验证的氩气推进剂 示 [352] 。
比冲达到 500 s、推力达到 1 mN [379] 。2004 年，美国
环形磁线圈
宾夕法尼亚大学和德国中子星系统公司对肯塔基 内部多级线圈
大学的推力器进行了束流发散特性研究，验证了技
术可行性和性能可重复性 [380] 。
螺线管 外部多级线圈

内部多级线圈
偏滤器线圈

等离子体束
čaĎSTT主要组成

1 2
3
（a）推力器样机模型 （b）引束流照片
4
14
图 116 肯塔基大学的 IEC 推力器及引束流工作照 5
Fig. 116 IEC thruster and its working photograph 13 6

3.2.7 球型托克马克推力器
英国帝国理工学院正在开发超高功率无电极 12
的球型托克马克推力器（Spherical Tokamak Thruster，
11 7
STT），目标功率为 6 MW、比冲为 45 000 s、脉冲工
作模式 [352] 。STT 的组成如图 117 所示 [352] ，圆柱型 10 8
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绝缘等离子体室的外部有 6 个环形磁线圈（TFC）、 1. 环形磁线圈；2. 中心杆；3. 推进剂注入孔；4. 线架；5. 上内部
内部有 5 个多级线圈（PFC/DNM），中心柱为 TFC 多级线圈；6. 上外部多级线圈；7. 中心螺旋管；8. 偏滤器线圈；
9. 中心杆盘；10. 下内部多级线圈；11. 推力器容器壁；12. 下外部
内极靴和 DNM 中心线圈，其中用 TFC 产生环形强 多级线圈；13. 绕组；14. 外部多级线圈架。
磁场，用中心线圈和偏滤器（Divertor）线圈的 DNM čbĎSTT剖面图
线圈可以实现等离子体成形和控制。 图 117 球型托克马克推力器组成
STT 的工作原理分为五步，第一步，形成两个 Fig. 117 Composition of spherical Tokamak thruster

第一步 第二步 第三步 第四步 第五步
磁重联 分界线

磁零点 等离子体 等离子体

X点

图 118 STT 推力器工作原理
Fig. 118 Working mechanism of spherical Tokamak thruster