黄文栋, 耿金越, 严 浩, 刘旭辉, 孙素蓉, 王海兴*

1. 北京航空航天大学宇航学院, 北京 100191 2. 北京控制工程研究所, 北京 100094

0 引 言

随着航天技术的迅速发展，近些年来有关微纳卫星的空间任务逐渐增加，多达数百颗乃至上万颗卫星组网计划的构想对卫星推进系统提出了新的要求，迫切需要配备结构简单、性能稳定、高可靠性、长寿命的推进系统.微阴极电弧推力器使用固体金属推进剂，结构紧凑，系统具有很好的安全性和可靠性.根据任务要求，这些设备可以承担微纳卫星主推进系统、姿态和轨道控制系统等空间任务.美国乔治华盛顿大学KEIDAR教授领导的研究组[1-9]首次将微阴极电弧放电装置应用到空间推进领域，并成功实现了在轨应用，极大地推动了空间微推进技术的发展.近年来，我国多家单位研制的此类推力器在轨测试也陆续取得了成功[10-12]，验证了其用于微推进系统、特别是宽范围可调推进[13]的可行性，进一步推动了微阴极电弧推力器相关应用研究的进展.

图1 微阴极电弧推力器工作原理示意图Fig.1 Schematic diagram of the micro-cathode arc thruster working process

微阴极电弧推力器的主要原理如图1所示，通常的点火起弧方式是在电极之间施加高压脉冲，在阴极和绝缘层界面附近某个电场较强的区域形成弧点，由弧点发射的高能电子与其附近强烈烧蚀产生的金属蒸气碰撞电离，进一步发展形成电弧，此过程产生的等离子体具有较高的能量和电离度，在磁场的作用下以万米每秒的速度喷射……