丛云天，李 永，汤海滨，周 成，王宝军，赵博强，王 戈

(1.北京控制工程研究所， 北京 100094；2.北京航空航天大学， 北京 100091)

0 引言

随着人类在太空探索领域的不断前行，航天任务对推进技术提出了更高的要求。化学推进技术因为比冲低，难以满足未来太空探索对动力系统的要求，因此需要一种高比冲的推进技术来取代化学推进。磁等离子体动力推力器(MPDT，Magnetoplasmadynamic Thruster)是大功率电推进技术的典型代表，其特点是比冲高、推力密度大，且易于实现大功率[1-3]，是一种理想的替代技术。以火星探测任务为例，假设有效载荷为100 t，所需的速度增量为6.6 km/s，如果采用化学推进(比冲450 s)，需要347 t推进剂；采用MPDT的推进系统(比冲8000 s)，仅需要8.78 t推进剂。应用大功率MPDT可大幅提高有效载荷比。相对于目前离子和霍尔电推进，MPDT可提供相对较大的推力，极大缩短任务周期。

目前，美国、俄罗斯和欧洲等世界主要航天强国正制定和实施多项远距离深空探测计划，所有计划均将高性能空间推进技术作为关键技术。国内也将逐渐开展载人登月、火星探测以及木星探测等深空探测任务，对推进系统提出了新的更高要求。对推进系统的要求主要体现在三个方面：一是高推进效率和高比冲，提高有效载荷质量；二是大速度增量和大推力，缩短任务周期；三是长寿命，支持航天器在不同轨道之间反复转移。大功率电推进在节省航天器质量、提高机动性等方面拥有传统推进技术无可比拟的巨大优势，已经成为航天器推进技术的必然发展方向。……