氙气在航天中的革命性应用
中国航天科技集团成功绘制了中国第一个氙气物理特性地图，获得了不同状态下氙气温度、压
力和密度的变化规律。到目前为止，中国首次掌握了氙气的物理特性
第一手资料为氙气在电推系统中的应用提供了有力的支撑。
高纯氙气是卫星电动推进系统中最常用的工质，其物理特性非常特殊。在电动推进系统的轨道
工作和地面试验过程中，氙气会随着储存压力和温度的变化而表现为气态、液态、饱和态和超
临界态。
在电推进系统工程的应用中，需要保证提供给推力器的氙气必须是气态；在加注过程中，氙气
有多种形式，需要合理控制氙气形式之间的转换；同时，氙气加注后，需要采取相应措施，确
保系统中氙气的压力和温度在安全范围内，确保卫星的安全。氙气的物理特殊性给氙气的状态
控制和卫星的安全带来了很大的困难。
电推进应用：
（1）目前应用的电推进类型包括肼电热、肼电弧、氙离子、氙霍尔、ppt等，包括现场发射、
胶体等，其中直流放电离子和spt霍尔是应用最广泛的主流产品，已经淘汰了肼电推力器、高
性能离子推力器和霍尔推力器逐渐取代的发展趋势。
（2）美国、俄罗斯、欧洲、日本、印度等国家正在制定或实施电力推广应用计划。
(3)电推的主要应用包括geo位置保持、深空探测、无拖曳控制、姿态控制、轨道转移等。其
中，geo轨道位置保持是主导应用，深空探测是快速扩展应用。
（4）应用电推进的航天器数量正在快速增长。目前，轨道上约有100台应用电推进的航天器，
离子电推进累计工作时间接近2万小时，霍尔电推进累计工作时间接近1万小时。
目前，我国开发应用的全电推广系统已达到国际先进水平，将全面进入工程应用阶段，满足通
信卫星系列平台、高轨遥感平台和深空探测器的发展需求。同时，我国已完成全电推广卫星平
台方案的详细设计。
全电推进技术是一种新型的航天器设计技术，用电推进系统代替化学推进系统作为航天动力。
由于其高比冲的优点，航天器的有效质量可以提高到90%左右，大大降低了卫星发射的重量，
降低了运载火箭的承载能力要求。
全电推广技术可以使人类以更低的成本进入太空领域，将深刻改变通信卫星的外观，甚至直接
影响高轨道运载火箭市场；同时，可以实现超远深空探测、多目标探测、取样返回等空间探测
任务，成本较低。
采用全电推技术后，卫星发射重量可大大降低，从目前主流的5-7吨减少到2-4吨，使通信卫星
发射更小、更便宜的火箭，减少用户的项目投资。
其次，全电推技术可以大大延长通信卫星的使用寿命。周志成表示，使用全电推技术后，燃料
携带将不再成为卫星寿命的限制，通信卫星的设计寿命将普遍超过15年的上限，达到18到20年。
全电推卫星大大提高了空间电源的发电要求。进入同步轨道后，多余的电能可以提供给通信负
荷，使通信能力更强，连接更多的用户。此外，借助卫星的独立监控和管理，卫星的长期运行
管理更加智能化，地面运行更加简单，提高了卫星运行的安全性和可靠性。
中国航天科技集团502研究人员自主开发了氙气物理特性试验系统，根据电推进系统工况设计了
试验方案，进行了氙气物理特性测量试验。试验涵盖-70~100℃的温度范围和0.2～2kg/l密度范
围，0～在15mpa的压力范围内，共选择了约20万个测量点，可满足电推系统空间应用的所有工
况要求。
