【聚焦】磁等离子体动力推力器（MPDT）是航天推力器发展方向之一研制受到多国重视

2024-01-11 15:29

电推进不依赖化学燃料，有望取代化学推进，成为航天器主动力，因此受到航天大国的重视。

磁等离子体动力推力器（MPDT），是一种航天推力器，采用电推进技术，以电场向推力器注入能量，工作介质是等离子体，利用洛伦兹力原理，将通过磁场的等离子体加速，反向推动航天器。

航天推进系统按照原理来划分，可以分为化学推进、电推进两大类。化学推进利用化学燃料燃烧产生推力，电推进不依赖化学燃料即可产生推力，一般是利用太阳帆板产生电能，电能转化为机械能。离子推力器是最常见的电推进系统，又包括静电式、电磁式两种。磁等离子体动力推力器属于电磁式离子推力器。

化学推进过程中，需要消耗大量燃料以提供动力，来使航天器摆脱地球引力进入太空。但在长距离星际飞行领域，化学推进弊端突出：需要携带大量燃料，造成航天器重量过高；燃料需要定期补充，使用成本高；无法实现过远距离航行。电推进不依赖化学燃料，有望取代化学推进，成为航天器主动力，因此受到航天大国的重视。

根据新思界产业研究中心发布的《2023-2028年中国磁等离子体动力推力器（MPDT）行业市场深度调研及发展前景预测报告》显示，现阶段最常见的离子推力器是霍尔推进器，霍尔推进器比冲高但推力小。与之相比，磁等离子体动力推力器比冲更高，且推力大，可实现大功率，被视为航天推力器未来发展方向之一。预计2023-2028年，全球航天推进系统市场规模年复合增长率将达到13.8%。若磁等离子体动力推力器研制、试验顺利，能够替代化学推进与霍尔推进器，未来市场发展空间大。

根据磁场来源不同，磁等离子体动力推力器可以分为自身场磁等离子体动力推力器（SF-MPDT）、附加场磁等离子体动力推力器（AF-MPDT）两种。SF-MPDT磁场方向为周向，要获得满意性能，其放电电流要求高，因此产品要实现长使用寿命挑战大；AF-MPDT磁场方向以轴向为主，也有径向磁场，其能量转换率高、磁场强度可调节，低功率、高性能的特点突出，适应性更强，是研制主流产品。

新思界行业分析人士表示，现阶段，磁等离子体动力推力器已有产品开发问世，部分型号已经过太空实验。在海外，美国、俄罗斯、日本等国家对磁等离子体动力推力器研制极为重视，美国航空航天局曾在2017年将磁等离子体动力推力器列入超高功率电推进第二位。在我国，北京控制工程研究所、北京航空航天大学联合设计出MAT-20、MAT-100两款磁等离子体动力推力器。

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