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上海卫星工程研究所，上海 201109

面向深空任务的电磁桨推力器设计

侍行剑，孙克新，祝竺*，孙凯鹏，廖鹤

上海卫星工程研究所，上海 201109

为解决深空任务需要大量推进工质的问题，提出了一种电磁桨推力器的概念，以恒星际等离子体为工质，利用带电粒子在正交匀强电场和磁场中的电漂移效应，产生对航天器的推力。根据带电粒子的漂移速度，分非相对论和相对论两种情况，推导了电磁桨推力器的推力公式，分析了电磁桨推力器的设计约束条件，并针对星际航行和无拖曳控制任务，结合实际工程技术水平，设计了初步电磁桨推力器方案和试验验证方案。计算结果表明，使用上述电磁桨推力器方案的航天器无需携带任何工质，在星际航行中每年可以得到1 056 m/s速度增量。

电推进；等离子体；电漂移；星际；相对论效应

进入21世纪以来，电推进系统已被广泛应用于多种类型的航天器上，包括地球同步轨道卫星的轨道转移、位置保持,深空探测的主推进,以及科学观测和试验航天器的超精指向、姿控与轨控和大气阻尼精确补偿(无拖曳控制)等[1-6]。电推进系统最大优点是比冲高。电推进完成同一飞行任务所需的推进工质与化学推进相比要少，更有利于增加有效载荷质量、降低发射成本、延长卫星使用寿命。

按加热及加速工质的原理划分，电推力器可被分为电热式、静电式及电磁式[7-10]。但这些电推力器仍然需要携带推进工质才能工作。采用现有电推力器在以下应用场合仍有缺憾：