【洞察】可变比冲磁等离子体火箭（VASIMR）在深空探索领域潜力大目前还存在技术瓶颈

2024-01-12 13:40

随着航天技术不断进步，宇宙深处探索需求越来越迫切，化学推进显然无法满足此需求。

可变比冲磁等离子体火箭，英文简称VASIMR，也可称为可变比冲磁等离子体推进器，是一种大功率、大推力、高比冲、比冲可变的航天推力器。

可变比冲磁等离子体火箭属于电推进系统，使用电能作为航天器主动力。传统航天推进系统是化学推进，采用化学燃料提供动力，比冲较低，仅推动航天器摆脱地球引力进入太空，就需要大量燃料，无法支撑航天器远距离太空飞行。随着航天技术不断进步，宇宙深处探索需求越来越迫切，化学推进显然无法满足此需求。

现阶段常见的电推进系统是霍尔推进器，其比冲高、燃料效率高，消耗极少燃料即可实现长距离飞行，但推力小，仅能运行在太空环境中，无法推动航天器摆脱地球引力，同样无法满足深空探索需求。

根据新思界产业研究中心发布的《2023-2028年中国可变比冲磁等离子体火箭（VASIMR）行业市场深度调研及发展前景预测报告》显示，可变比冲磁等离子体火箭功率大，与化学推进系统接近；比冲高，是霍尔推进器的3-4倍，且推力大。并且，可变比冲磁等离子体火箭的比冲可调节，能够在化学推进系统与传统电推进系统之间调整参数，可以实现高比冲、低推力，或者低比冲、大推力，满足航天器不同飞行情况需求。

由于比冲高，可变比冲磁等离子体火箭长时间持续加速后，最终速度高，可以大幅缩短前往火星以及其他更远星球的时间。例如从地球到火星之间的航程可由8个月缩短到40天。此外，高比冲可以指数级提高有效载荷质量比，采用可变比冲磁等离子体火箭，可以大幅降低航天器重量。

可变比冲磁等离子体火箭利用外部电磁场能量加速等离子体产生推力，只要提供足够的电力，即可电离燃料气体实现推进。在宇宙中，氢气资源丰富，可变比冲磁等离子体火箭长距离航行时，可以从太空中获取氢气进行电离。总的来看，可变比冲磁等离子体火箭是目前已经开发问世的、最有可能应用于深空探索领域的、适用于大型星际飞船的航天推力器，未来发展潜力大。

新思界行业分析人士表示，美国航空航天局（NASA）2017年年报中，将可变比冲磁等离子体火箭（VASIMR）列为超高功率电推进第一位。目前已开发问世的、具有代表性的可变比冲磁等离子体火箭，是美国研制的VX-200，其在真空室喷射试验中，最大功率可达200kW，离子喷射速度高达50000米/秒。

但可变比冲磁等离子体火箭目前在研制与应用方面还存在难题，例如，输出大推力时耗电量巨大、功率推力比低、热/磁管理难度大、体积大等，还有较多技术瓶颈需要突破，其中在耗电量方面，可以采用核动力来解决。

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