脉冲等离子体推力器(PPT),是一种航天推力器,具有结构简单、体积小、重量轻、启动速度快、功率可调节、低功率下可实现高比冲、可靠性高等特点。
脉冲等离子体推力器属于电磁式离子推进器,也有部分产品是电热式离子推进器。脉冲等离子体推力器的工作原理是,利用脉冲放电电弧电离工作介质,形成等离子体,等离子体受自感磁场或热动力作用,加速后喷出从而产生推力。
脉冲等离子体推力器主要由壳体、放电组件、点火控制器等组成。其中,壳体包含收容腔,以收容工作介质;放电组件包括阴极、阳极、点火器等组件;点火控制器与放电组件相连接,控制点火器工作。在工作过程时,工作介质(推进剂)进入阴极、阳极之间,点火控制器向点火器充电,点火器放电引发阴极与阳极之间产生电弧,使工作介质电离形成等离子体。
脉冲等离子体推力器功率低、推力小,主要用于微小卫星姿态控制、位置保持、阻力补偿、轨道变动等方面。但脉冲等离子体推力器存在效率低的缺点,应用范围难以进一步扩大,因此现阶段其工作介质还在不断改进过程中,新型固体工质脉冲等离子体推力器还在不断研究。
商业航天通过商业化方式判断市场需求,产业链条长、带动作用强,其发展受到航天大国重视。在商业航天快速发展背景下,低制造成本、低发射成本的微小卫星市场空间大,为脉冲等离子体推力器带来良好发展前景。
近年来,我国商业航天发展速度加快,市场规模持续快速增长,预计2023年将达到1.8万亿元左右。我国商业航天相关企业数量不断增多,目前已有400多家,在产业链上中下游均有分布,布局较为完善。我国商业卫星发射数量在航天器总发射数量中的占比已经接近一半。总的来看,我国商业航天产业蓬勃发展,利好脉冲等离子体推力器需求增长。
脉冲等离子体推力器研制受到航天大国重视,2017年美国航空航天局(NASA)年报所列出的超高功率电推进系统中,固体脉冲等离子体推力器包含在内。在我国,国防科技大学空天科学学院是代表性脉冲等离子体推力器研究机构,其先进空间推进技术研究团队研制的脉冲等离子体推力器已经装备于多款卫星中。