电力推进领域的努力既稳定又先进。本文讨论了过去、现在和未来的项目，以及这项最新技术所带来的已实现的和潜在的任务效益。
电推进（EP）是一类空间推进，其利用电力通过不同可能的电气和/或磁性装置加速推进剂。与传统化学推进器相比，电力的使用增强了EP推进器的推进性能。与化学系统不同，电推进需要很少的质量来加速宇宙飞船。推进剂的喷射速度高于经典的化学推进器的速度快，因此整个系统是多倍的质量效率。降低的推进剂批量消耗可以导致使命降低和/或可以允许在卫星上开始更多的实验。电动推进不受能量的限制，但仅受到航天器上的可用电力的限制。因此，EP适用于低推力（Micro和Milli-Newton），持续时间（高ISP）卫星应用。beplay平台是黑网
通常，电推进系统由连接到其电源处理单元（PPU）的一个或多个电推进器组成，并进入推进剂存储和馈送系统（包括罐，压力调节器，流量控制单元，阀门等）并指向机制。图1显示EP系统架构。
电力推进系统的开发和生产涉及大量的工业组织。虽然推进器和ppu是特定的技术，但压力调节器和指向机制不需要特定的技术，通常是根据个别任务的要求选择的。
电动推进器通常是根据用来加速带电粒子和产生推力的方法来描述的。按照这个逻辑，EP系统可分为三类:静电推进器、电磁推进器和电热推进器:
•电静电：网格离子发动机，场发射电动推进，胶体推进器
•电磁/静电推进器:霍尔效应推进器，HEMPTs
•电磁推进器:磁等离子体动力推进器，脉冲等离子体推进器
•电热:Arcjets, Resistojets
根据应用的规范，落入这三个类别中的一个的推进器可以或多或少有吸引力，具体取决于其特殊推力能力，电力消耗和其他推进性能特征（ISP）。
EP系统中使用的推进剂随着推进器的类型而变化，并且可以是稀有气体（即氙，氪或氩气），液态金属（即，铯或铟）或离子液体。
不同推进器类型的开发水平和流域的遗产可以随着显着的意义而变化。在欧洲，在过去四十年中，在所有不同的电动推进领域都开展了发展（见图2供应商）。网格子离子发动机（Gies）和霍尔效应推进器（HETS）在性能方面被出现为领先的电动推进技术。这些推进器在数百瓦的功率范围内运行，高达几十只千瓦，以千秒钟到数万秒，而且它们产生通常的牛顿部分一部分的推力水平。图3比较他们的表现。
在霍尔效应推进器中（见图4），来自外部阴极的电子进入由阳极吸引的环形加速通道。氙气将释放到通道中。在推进器结构内嵌入的永磁体或线圈产生磁场，其选择幅度，使得仅电子被激发并且忽略了对离子的影响。当气体穿过EXB场时，电子兴奋导致推进剂电离和离子加速度。将通道的加速离子产生推力。来自阴极的电子也用于避免航天器电荷。
在包装的离子发动机中（见图5.和6.），氙气通过电子轰击或通过射频电子兴奋电离。然后使用施加到网格系统的高静电电位提取离子并加速。外部中和剂发出中和所需的电子，以中和出新的离子束的空间电荷。
电推进应用beplay平台是黑网
启动推进功能在板上卫星可以提供多种用途：
•站保存：卫星应弥补扰动以维持所需的轨道地位：
◉轨道受到空气动力阻力的扰动
◉月亮和太阳的引力场影响南北地理卫星的倾向
◉地球赤道的非圆形形状导致东西方扰动
•态度管理：卫星应产生势头的势头，用于姿态控制的反应轮。
•轨道机动:从发射轨道转移/提升到运行轨道，在寿命结束时重新定位和处置。
自20世纪70年代以来，电动推进已被用于驻扎，轨道营养，并作为电信和科学任务的主要推进。越来越多地考虑地球观察，导航和轨道碎片去除。
最近，立方体卫星星座，即质量从一公斤到几百公斤不等的小卫星，也计划使用电力推进来提高它们的能力。
电信
商用地球同步轨道通信代表了电力推进的最大市场。在过去的20年里，随着北南站保持EP (NSSK)和电力轨道提升(EOR)的采用，这些卫星变得更具竞争力。发射装置将这些卫星送入地球同步转移轨道(GTO)，然后由机载推进装置执行到达地球同步轨道的轨道提升机动。使用化学推进，轨道上升需要一个星期，但大约一半的卫星湿质量是推进剂。使用电力推进，轨道上升需要6个月，但发射质量可以减少40%。使用EP的通信卫星具有更大的吸引力，因为节省的推进剂质量可以用于容纳更大和更复杂的有效载荷。此外，在过去十年中，地球同步轨道通信卫星的趋势已巩固为电力大幅度增加，以满足有效载荷的需要。这种高功率的可用性使得EP子系统的运行不需要额外的功率或改变平台设计。另一方面，EP推进器产生的低推力意味着更长的点火时间和更长的到达最终运行轨道的传输时间。这意味着短期收入减少，但从长远来看是重要的节省。
电力推进主要用于俄罗斯的商业卫星。1997年，波音公司制造了世界上第一颗美国EP电信卫星PanAmSat，使用XIPS网格离子引擎进行空间站保持，使用化学推进器进行轨道提升。
2001年，欧洲航天局（ESA）Artemis（先进的继电器和技术使命卫星，图7）提供了欧洲EP推进器的第一个欧洲飞行证明，用于营销轨道，在发射器异常之后将卫星恢复到最终轨道。
2005年，空间系统Loral开始使用俄罗斯SPT100霍尔效应推进站。
2010年，洛克希德马丁的先进极高频率（AEHF）卫星，经过异常的主要化学推进系统，用过的霍尔效应推进器，用于驻地，保持轨道轨道轨道。
2013年，泰利斯公司和空客公司交付了第一颗大型电信卫星AlphaSat，该卫星使用了一套四架赛峰航空发动机PPS1350推进器来保持基站(图8）。
2015年，波音公司成功演示了世界上第一个使用XIPS离子发动机的全电动航天器，用于空间站保持和轨道上升。
2017年，ESA-OHB Smallgeo平台（图9)发射时配备了8个SPT-100推进器，以完成15年的所有轨道机动。同年，欧洲通信卫星组织(EUTELSAT) 172B卫星，一颗由空中客车公司(Airbus DS)制造的“全电动”卫星，通过使用这些5千瓦霍尔效应推进器，在创纪录的时间内到达了地球静止轨道。
欧洲卫星制造商一直在使用电站的电动推进器，保持超过10年：在空中客车生产的欧洲之塔3000上，在麦玉亚利亚空间生产的太空船4000上，由OHB生产的小焦。所有欧洲青睐现在都在开发新的全电机平台，新岩和电子，使用EP为轨道升降和站保持。到2020年，据估计，销售的所有商业卫星的一半以上将是全电气或混合（携带化学和电气系统）。
欧洲航天局、国家航天局和工业部门已经投资SAFRAN飞机发动机(霍尔效应推进器)、SITAEL(霍尔效应推进器)、QINETIQ(离子发动机)、ARIANEGROUP(离子发动机)和THALES (HEMPT)为GEO市场开发了电动推进器。这些产品现在正与美国和俄罗斯的产品竞争。
导航
伽利略第二代（G2G）计划正在考虑在生命结束时使用EP进行星座部署和卫星处理。电动推进被认为提高了部署策略中的有效载荷能力和灵活性。发射车辆能力的全部开发和高效转移轨迹的设计是开发伽利略有效部署策略的主要组成部分。目前研究了多种卫星配置，找到了满足有效载荷，太阳阵列和推进剂的住宿要求的解决方案，证明了足够的机械和热性能，支持所需的模块化水平，并确保在欧洲发射器上适应多个航天器的能力。由于EP推进器的选择对卫星设计有很大影响，仍在进行详细的权衡来分析推进器类型，数量和操作点的组合，以便优化具有可接受的转移持续时间的卫星设计，以确保失败鲁棒性和技术成熟。
科学与探索
在科学航天器中使用电力推进是提高任务性能的重要途径。用电动推进器代替或增加化学推进作为主推进系统可以带来以下好处:
•净载荷质量的增加
•基于化学推进和复杂的重力辅助操作的使命减少了FLING时间
•独立于发射窗口约束，这些限制由经典重力辅助行星循环运营施加
•使用小型/中型发动车辆的可能性（提供实质性发射成本节省）
具体的任务要求，包括电力可用性、卫星质量和任务剖面，决定了所使用的特殊EP技术的选择。
深度空间1是第一次使用EP在行星际任务中，其主要目标是由NASA的NSTAR离子发动机成功地在20世纪90年代后期成功完成的。JAXA Science Mission Hyabusa使用了日本的ION发动机在2005年与小行星进行了会聚。
ESA的第一个月亮使命，Smart-1（图10），铺平了在欧洲科学和勘探任务中使用EP的道路。特派团在技术上和科学上取得了成功，有助于确保欧洲的技术能力以及农历探索。相对较小的卫星，配备了一个来自Safran飞机发动机的PPS-1350G HET，只需要82公斤的氙伸直和轨道。
欧洲航天局的基础任务“贝皮科伦坡”(BepiColombo)将通过研究和了解水星的组成、地球物理、大气、磁层和历史，提供迄今为止对水星最好的了解。水星是太阳系内部被探索最少的行星。BepiColombo于2018年10月推出，由4台5kW T6网格离子发动机推动，由QinetiQ (图11）。
未来的科学任务，如激光干涉空间天线(LISA) (图12）可能需要电微型器材作为非常精细的控制执行器，以确保在无阻力条件下的操作。这些推进器也应该有很长的一生。漂亮的，胶体推进器和小型化离子发动机是这些任务的主要候选者。
ESA目前正在研究勘探计划的未来演变，并评估实施技术使命的可能性，允许测试勘探任务所需的未来技术。高功率EP（15-20千瓦）被认为是执行行星际巡航的完美候选人。Cislunar等举措将需要12.5-20千瓦的霍尔效应推进器，以防止站在月球周围和/或将其转移到火星。20千瓦HET的第一个欧洲原型在Hiper项目的框架中建造和测试（高电源推进：未来的路线图）由欧盟在第七框架计划的空间主题下共同资助。从2015年开始，ESA还资助了Sitael S.P.A的20千瓦HET的开发..
地球观察
地球观察任务，如鼠（图13），也受益于使用EP。岩石特派团的主要目的是为地球的重力场和地幔提供独特的型号，以高空间分辨率和准确性。来自Qinetiq的T5 GIE系统几乎不断从2009年到2013年运营，以补偿空气动力学阻力。发动机性能超出了期望，并启用了不仅满足基线要求的特派团，而且因此，其持续时间从两年到四年增加一倍。
GOCE航天器中离子引擎的成功证明了该技术在近地轨道卫星飞行的精细控制方面的潜力。
下一代重力任务（NGGM）正在考虑从Arianegroup和Feep的小型化疾病，从Fotec享受赔偿。
此外，使用小型离子发动机，小型HET，羽毛或Helicon天线推进器将使地球观察卫星的运行能够在更低的高度轨道下进行。考虑到使用大气气体作为电推进器（RAM-EP）的推进剂，进行了研究和发展计划，以便在低于200公里的海拔地区进行连续操作。
最后，目前正在开发数以千计的卫星星座。这些卫星是成群发射的，需要低功率EP才能到达运行轨道，停留在那里，并在任务结束时进行处理。低成本和多功能电力推进系统将是必需的，因为系统的成本必须比当前价格低一个数量级。
太空运输
随着电力推进系统的日益成熟和电力推进装置能力的提高，人们对其在空间运输工具中的应用进行了越来越详细的研究。beplay平台是黑网今天，我们可以围绕以下两大类概念来收集不同类别的应用程序:beplay平台是黑网
•发射器的电动踢级以增加性能能力（例如，电动vega）
•用于GEO服务、LEO/MEO碎片清除、LEO/MEO到GEO的拖拉和月球货物运送的空间拖船
小立方体
欧洲目前正在开发众多EP微型推进系统，以通过实现拖累补偿，轨道保持，形成飞行，轨道转移和在生命结束时的脱轨来增强立方体的性能。他们的紧致性，良好的性能和低廉的价格越来越有吸引力，因为空间行业对小卫的兴趣（来自一到几百千克的质量）在世界各地增长。这些卫星通常以星座为单位，可以提供商业服务，例如全球互联网覆盖和监测空气和海洋交通或地球观察，以广播天气，并监测对自然灾害的反应。
用于立方体和小型卫星的铟的小型化版本，IFM纳米推进器（图14en推和FOTEC (A)正在开发中，以提供高度精确的推力，范围从10到400微牛顿，40瓦，Isp高达6000秒。
立方体卫星用脉冲等离子体推力器(PPT)图14右图）是由MARS Space（UK）领导的联盟开发的，以在2瓦特的24瓦的推力为600秒的ISP提供40微米。
由女王玛丽大学（英国）领导的联盟正在开发一个非常紧凑且高效的电喷雾胶体EP系统。
“电动推进创新与竞争力”（EPIC）欧盟委员会资助，作为地平线2020空间工作计划2014的一部分，一个计划支持活动（PSA）的实施“空间电力推进和空间站保持”战略研究集群(SRC)。SRC的目标是为空间运营和运输的电力推进，以便有助于保证2020-2030在2020-2030时间范围内的世界范围内的电动推进领导，始终保持一致国家，商业和ESA水平现有和计划的发展。该授予沿两行增量技术和破坏性技术构建。ESA是协调员，而团队是由几个国家空间机构和行业制作的。
增量技术是具有飞行遗产的最成熟的技术，物理主要良好理解，并具有既定性能。它们是霍尔效应推进器（HET），包装离子发动机（GIE）和高效多级等离子推进器（粗h）。在史诗下，这些增量技术应提高其目前的绩效并降低成本，以提高全球市场的竞争力。
颠覆性技术(Disruptive Technologies)是非常有前途的EP概念，通过提供性能和/或成本的根本改善，可以颠覆推进领域，使其成为某些应用/市场的首选技术，或使现有(增量式)技术无法实现的新市场或应用成为可能。beplay平台是黑网
所选择的增量技术合同是:CHEOPS用于HET, GIESEPP用于GIE, HEMPT- ng用于HEMPT技术。
所选中断技术合同是：PPU创新技术的格兰族，电喷雾胶体EP系统的Hiperloc-EP，电子回火谐振加速器推进器上的MINOTOR。
结论
自20世纪70年代以来，电动推进已用于卫星进行驻扎，轨道术，初级推进。它传统上具有电信和科学任务的应用，但越来越多地使用beplay平台是黑网EP的使用是考虑地球观测，导航和空间运输。
最近，小卫星的星座（例如，SpaceWeb）旨在使用电推动器来执行转移到操作轨道和其他功能。由于使用电动推进，因此可以在轨道上放置轨道的大规模节约，以轨道将星座放置，从而允许提供服务的重大成本。EP的使用也能够增强CubeSats提供的服务。
欧洲在电动推进领域具有很强的能力，从数十年的研发中源于源头。这种专业知识是通过ESA任务的成功，例如Artemis，Smart1，Gocce和AlphaSAT，这些是铺设了在Bepicolombo和欧洲商业电信平台上使用电动推进的方式，如Neosat和Electra。
电力推进目前被所有太空参与者视为新一代商业和科学卫星的关键和革命性技术。世界各地在这一领域的倡议旨在开发具有竞争力的新一代电力推进系统。在欧洲，包括欧洲航天局(European Space Agency)、国家航天局(National Space Agency)和工业参与者在内的所有利益相关方都在努力开发和提高欧洲EP技术的竞争力，以适应不同类型的市场。
ESA强烈涉及并在该技术领域致力于电动推进系统开发的发起者，并作为这项技术的新任务的用户。ESA的目标是通过确保有资格，经济效益和可靠的EP系统来保持欧洲行业的竞争力，并成为可能的新和挑战性的空间任务。
致谢
本文基于2017年6月绿色航天慕尼黑航空航天夏季峰会上提出的论文。
额外的资源
（1）Aguirre，M.，A. Tobias和M. Schuyer，“重力和海洋流通探险家的推进系统”，第二欧洲航天飞机推进会议（ESA-SP-398），论文B2/1, 1997年5月
（2)Goebel，D. M.和I. Katz，“电动推进基本面：离子和霍尔推进者”
(3）Gonzalez del Amo, J. et alia, Q/A -{[我们应该在这里列出所有作者吗?]}“ESA推进实验室(EPL)，”国际电动推进会议，2011年9月
（4）Gonzalez del Amo，J。，电动推进技术，技术档案，协调，ESA，2017
（5）Gonzalez del Amo，J.，“ESA的电动推进活动”国际电动推进会议，2017年10月
（6）《小型GEO平台推进系统概述》，空间推进，2008年5月
（7）Saccoccia, G.， J. Gonzalez del Amo, D. Estublier，《电力推进:新千年空间任务的关键技术》
作者
达维娜迪卡拉是自2006年以来欧洲空间机构电力推进部分的电动推进工程师。她在2004年在ESA毕业于电动推进部门的eSA时开始了她的职业生涯。她在意大利PoliteCnico diorino的航空航天工程中拥有硕士学位（Laurea）。她参与了电动推进监督工业发展的几项研发活动，并在ESA推进实验室进行了测试。她参与了许多ESA任务研究和项目，如Smart-1，Lisa-Pathfinder，小地理，EGEP，伽利略第二代，伽利略过渡卫星等。
JoséGonzalesdel amo自2004年10月以来ESA电动推进部分的负责人和ESA推进实验室经理。他于1991年至2003年的ESA电动推进部门的电动推进器。他在1989年开始了他的职业生涯，在ESA作为电力转换部门的毕业生学习。他在应用物理（大学Automa De Madrid）和太空系统工程（彼此大学）的硕士学位。他一直参与了许多关于电动推进的研究和开发活动，监督了自1991年以来在ESA推进实验室进行了工业发展和开展测试和研究活动的研究。他一直参与了许多ESA项目，如Artemis，Smart-1，Goce，Bepi Colombo，Lisa-Pathfinder，Alphabus，Neosat，小地理，电动，伽利略进化等。他也是ESA协调计划内电动推进技术的路线图以及所有推进系统的路线图准备负责推进2000.他在该领域有115篇论文。
他们。大学 - 教授。博士。Habil。H.C博士。Guenter W. Hein是大学FAF慕尼黑卓越的卓越教授。他是eSA eSA eGnos＆GNSS演变计划部门2008年至2014年，负责第2世代EGNOS和伽利略的发展。海恩教授仍在组织欧洲统计局/ JRC国际夏季GNSS。他是慕尼黑年度卫星航海峰会的创始人。海军教授已发布了300多个科学技术论文，开展了200多项研究项目，并受过70多个博士学位。D.。他于2002年获得了美国航行研究所的“持续和重大贡献”的着名约翰内斯奖，这是每年只给一个人的全球航行奖。G. Hein成为2011年美国离子的研究员。2013年1月，布拉格技术大学荣获他在卫星荣誉的卫星导航方面取得了成就。自2016年以来，他是慕尼黑航空公司执行局的成员。
