霍尔推力器点火过程研究现状及展望

魏立秋，李文博，蔡海阔，孙建宁，杨鑫勇，于达仁

(1. 哈尔滨工业大学能源科学与工程学院，哈尔滨 150001；2. 航天等离子推进技术工业和信息化部重点实验室，哈尔滨 150001)

0 引 言

霍尔推力器(Hall thruster，HT)，又称稳态等离子体推力器(Stationary plasma thruster，SPT)，是一种典型的电推进装置。由于其具有结构简单、比冲和效率较高等优点，被广泛地应用于卫星的南北位保和轨道转移等空间推进任务[1]。

俄罗斯是最早开展霍尔推力器研究工作和进行空间应用的国家，其综合技术水平在世界上处于领先地位。俄罗斯研制的霍尔推力器功率范围很广(50 W～50 kW)[2]，其典型的代表产品SPT-100是目前在轨运行数量最多的推力器型号[3]。

自20世纪90年代随着苏联的解体和冷战的结束，霍尔电推进技术迅速扩散进入欧美国家，由于其具备优越的性能，该技术引起了美国众多研究机构的重视。到目前为止，其典型的产品BPT- 4000被应用于美国A2100地球同步航天器卫星平台[4]，Busek公司的BHT-200在2006年12月已成功应用于TacSat-2号卫星上[5]。

欧洲针对霍尔推力器进行研究的国家主要是法国[6]，法国涉足霍尔推力器的研究领域始于20世纪90年代初SNECMA公司与俄罗斯Fakel的技术引进合作，通过技术消化和改进，在1996年研制出了性能参数比SPT-100稍高的产品PPS 1350，并将其成功应用于2003年发射的探月卫星SMART-1上[7-10]。

日本对于霍尔推力器的研究起步较晚，但近几年在工程化研究方面进展较快。各研究机构在中、低功率霍尔推力器的放电特性实验研究上做了大量的工作[11-13]。

上海空间推进研究所是我国最早开展霍尔推力器研究的单位，该所自行设计了霍尔推力器推力测量地面实验系统，开展了SPT-70、SPT-100推力器的研究，并开发了和推力器配合使用的钡钨空心阴极[14-15]。哈尔滨工业大学于2002年开始，同俄罗斯MIREA大学展开合作，建立了等离子体推进技术实验室，在该领域上开展了全面的理论和实验研究工作[16-18]。同时经过和北京控制工程研究所的深度合作，已经成功研制出了HET-100 MF型号工程样机，并于2016年11月13日随长征5号火箭首发星发射升空完成在轨验证试验[19]。

霍尔推力器稳定工作的前提是确保其可靠点火，尤其在应用于小卫星的编队飞行任务[20]或高精度的脉宽调制模式时，推力器将频繁地经历点火与关机过程[21]。这一瞬态过程关乎到推力器能否稳定运行，如若点火失败，则一切优化的稳态性能参数将没有任何意义。并且随着霍尔推力器逐渐从卫星平台的辅助推进系统变为主推进系统[22]，一旦点火失效，将对整个卫星平台带来不可估量的经济损失。

因此，对现有的霍尔推力器点火启动过程研究现状进行总结，并梳理未来推力器点火启动过程方面的研究方向很有必要。本文首先对推力器的点火启动过程进行了详细地分析，然后对阴极电子源效应对点火启动过程的影响、点火启动条件、点火启动过程、点火过程中出现的冲击电流及其抑制方法以及点火过程向稳态放电过程转换进行了详细的文献总结，最后，针对未来霍尔推力器的应用和研究方向，给出了推力器点火启动过程方面的研究展望。

1 霍尔推力器点火启动过程分析

霍尔推力器的点火电路如图1所示。霍尔推力器的点火启动过程主要包括以下几个步骤：首先对阴极进行供气并闭合加热电源开关S4给阴极发射体加热，使其达到发射电子的温度；其次，闭合励磁电源开关S2，对励磁线圈进行供电，闭合放电电源开关S1给推力器阳极施加电压并供给工质气体(通常为氙气)，在阴极和阳极之间形成轴向电场；然后，闭合点火回路的点火开关S3，瞬间在阴极触持极上施加一个高电压，使得阴极发生气体击穿点火同时将电子从阴极引出。随后，从阴极发射的电子会被推力器出口附近强磁场区域的磁力线所捕获，然后在正交电磁场下做霍尔漂移运动，并通过碰撞和扩散向放电通道内运动。在这个过程中电子会在阴极和阳极之间的轴向电场获得能量，并会和先前聚集在推力器羽流区和放电通道内的中性气体发生碰撞电离，产生电子和离子。离子会受到轴向电场的加速作用迅速向推力器出口移动，而这些新产生的电子会继续向阳极运动并电离工质气体；最后，在没有外界条件的限制下，就会发生工质气体的雪崩电离过程，并形成一个数倍于稳态放电电流的点火冲击电流，此时霍尔推力器的点火过程就基本结束了，而放电电流会以低频振荡的状态逐渐向稳态放电过程进行过渡。

图1 霍尔推力器点火回路Fig.1 Ignition circuit of Hall thruster

由上述分析可知，霍尔推力器的点火启动过程是一个机理复杂且多因素耦合的非定常过程，包括阴极点火、瞬态时刻的电子传导过程、中性气体瞬间电离和加速以及等离子体建立和外部电磁场以及滤波回路耦合等过程。推力器点火过程可能会发生异常，如出现阴极启动失效、点火启动延迟、点火冲击电流峰值较大导致放电电源保护熄火等。因此，总结霍尔推力器点火启动过程中主要的研究点如下：1)阴极电子源效应对点火启动过程的影响；2)点火启动条件；3)点火启动过程及等离子体演化过程；4)点火冲击电流及其抑制方法；5)点火过程向稳态放电转换过程。

2 霍尔推力器点火启动过程研究现状

2.1 阴极电子源效应对点火启动过程影响

霍尔推力器的点火启动过程首先从阴极发射电子开始，而阴极不同的安装位置和所处的磁场环境会对阴极初始发射的电子进入放电通道的路径和能量获取过程产生重要的影响。Ellison等[23]采用一台Phantom v7.3高速相机得到了点火启动过程中推力器羽流区正面的图片。结果显示，由于阴极的存在导致霍尔推力器的点火图像存在周向不对称性。Ermilov等[24]对采用热发射阴极的非自持放电的霍尔推力器点火过程进行了研究，结果表明在点火时刻，总放电电流可能超过稳定状态的10～20倍；放电电流的峰值和持续时间取决于阴极的发射能力。并且发现推力器通道中的磁场值对点火电位有一定的影响，当磁场处于某一范围时，推力器的点火电位存在最小值。

Li等[25]采用高速相机拍照和PIC数值模拟相结合的方法研究了阴极轴向位置改变对霍尔推力器点火启动过程的影响，发现主要存在两个方面的差异：1)当阴极轴向位置距离推力器出口平面更近时，点火启动过程初始阶段推力器出口附近产生的离子密度更多；2)当阴极轴向位置距离推力器出口平面更近时，点火启动过程中的工质雪崩电离过程会提前发生，并且会形成峰值更高的点火冲击电流。然后，Li等[26]采用高速相机拍照的方法研究了阴极位于不同的磁场环境对推力器点火启动过程的影响，结果显示主要存在三个方面的差异:1)在点火初始时刻，与阴极位于磁分界面外相比，阴极位于磁分界面内时阴极和推力器出口附近的光强亮度较弱；2)当点火开始之后，与阴极位于磁分界面外相比，阴极位于磁分界面内可以在阴极出口和推力器内磁极之间看到明显的等离子体桥现象；3)与阴极位于磁分界面内相比，阴极位于磁分界面外时点火过程向稳态过程转换中可以观察到典型的低频振荡现象。造成二者点火启动过程不同的主要原因是阴极和磁分界面相对位置不同使得阴极发射电子传导的路径不同。当阴极位于磁分界面内时，阴极发射的电子通过阴极和推力器之间的等离子体桥进入放电通道内部；当阴极位于磁分界面外时，阴极发射的电子首先在磁分界面外做霍尔漂移运动，然后横向穿越磁力线进入放电通道内部。

同时，Li等[27]通过实验研究了不同阴极工作参数对霍尔推力器点火电压阈值的影响，如图2所示。由图2(a)～图2(b)可知，霍尔推力器的点火电压阈值随着阴极触持极电流增大而降低，尤其是阴极流量较大时。由图2(c)可知，霍尔推力器的点火电压阈值随着阴极流量增大而降低；与阴极触持极电流较低时相比，当阴极触持极电流较大时，这种降低的效果会更加明显。造成这种现象的原因主要是由于阴极触持极电流和质量流量增大导致点火过程中阴极初始发射电子的密度显著增大。

图2 阴极工作参数对霍尔推力器点火电压阈值的影响[27]Fig.2 Effects of cathode operating parameters on the ignition voltage threshold of Hall thrusters[27]

2.2 霍尔推力器点火条件研究

霍尔推力器的点火启动过程是一个多因素耦合的过程，只有多个因素满足一定条件下，霍尔推力器才能够点火成功。Oghienko等[28-29]分析磁场强度、放电电压和质量流量对推力器点火启动过程的影响，初步得到了推力器点火电压与磁场强度和质量流量的理论表达式，并在一台SPT M-70推力器上进行了实验验证。理论和实验结果均表明，推力器点火电压与磁场强度成正比，与质量流量成反比。

推力器点火启动过程中电子雪崩之前，阴极发射的电子与壁面和少量中性粒子碰撞会形成一个微小的电子传导电流(暗电流)。魏立秋等[30]通过实验测量了暗电流随质量流量和励磁电流的变化特性，如图3所示。结果显示，放电电压越大，质量流量越大，励磁电流越小，点火前暗电流越大，达到电离雪崩发生的条件时间越短，推力器点火成功机率越大。

图3 暗电流随宏观放电参数变化特性[30]Fig.3 Variation characteristics of dark current with macro discharge parameters[30]

2.3 点火启动过程及等离子体演化过程研究

当电子进入放电通道内部后，会发生瞬态时刻的电子传导过程、中性气体瞬间电离和加速以及等离子体建立过程。这一过程中不同时刻的等离子体参数变化，以及推力器羽流区和放电通道内点火过程的转化对于整个过程十分重要。Ellison等[23]采用一台Phantom v7.3高速相机得到了点火启动过程中推力器羽流区正面的图片，如图4所示。结果表明推力器的点火启动过程约为50 μs，大致可以分为三个不同的阶段。第一个阶段为0～7 μs，阴极附近的工质气体首先被电离；第二阶段为7～28 μs，工质原子的雪崩电离过程发生；第三阶段为28～50 μs，推力器逐渐向稳态放电过程进行转换。

图4 霍尔推力器点火羽流区正面图像[23]Fig.4 Frontal image of Hall thruster ignition plume[23]

Vial等[31]使用高速相机拍摄了推力器点火启动过程中羽流区侧面的图像。结果显示点火启动过程中推力器羽流区离子束的图像显示出与“呼吸”不稳定性有关的等离子光强度的振荡。Yan等[32]采用相似的方法研究了点火启动瞬间推力器放电通道内的等离子体参数变化特性。结果显示工质气体中的激发和电离过程开始在通道出口附近，然后沿着通道向阳极上游传播。朝阳极移动的电子的能量变化导致电离过程和激发过程交替出现，这是推力器启动过程中通道不同区域的光强度变化的主要原因。

同时，为了更好地理解霍尔推力器点火启动过程中等离子体参数的变化特性，Taccogna等[33]采用二维轴对称PIC模型计算了推力器点火过程中等离子体参数随时间的变化特性。但是，他在模型中并未充分考虑到点火过程与稳态放电过程的差异性，因此未能再现点火启动过程中的点火冲击电流。

Liu等[34]对其模型进行了改进，成功再现了推力器点火启动瞬间的冲击电流。并且更加细致地将点火过程中等离子体密度的变化过程分为三个阶段：第一阶段，1 μs左右，最大等离子体密度出现在了羽流区，并且在此形成了等离子体桥来传输电子；第二阶段，20 μs左右，随着电离逐渐发生，羽流区和靠近通道出口处的中性气体密度逐渐降低，电离区在通道内部形成；第三阶段，50 μs左右，推力器进入稳定和正常工作模式，羽流区和靠近通道出口处的中性气体密度再次降低。

考虑到PIC模型[33]中，模拟中不包括阴极区域和模拟时间太短，无法显示整个点火过程，而在第二项研究中[34]，每个区域中的电子具有与实际工作条件不相似的最小数量，Wei等[35]对二者的PIC模型进行了进一步的改进。然后通过这个新模型，得到了推力器点火过程中等离子体参数的变化特性，如图5所示。结果表明：在点火初始阶段(见图5(a))，产生的离子密度较低，主要分布在推力器出口羽流区；随着点火过程逐渐增强(见图5(b)～图5(d))，原子和电子碰撞电离产生的离子密度显著增高，在图5(d)所对应的工质原子雪崩电离时刻达到最大值；之后点火过程逐步减弱(见图5(e)～图5(f))，放电通道内的离子受到轴向电场的加速作用运动到推力器出口外，离子密度显著降低。

图5 等离子体密度在点火不同阶段的空间分布[35]Fig.5 Spatial distribution of plasma density at different stages of the discharge ignition[35]

2.4 霍尔推力器点火冲击电流及其抑制方法研究

1)点火冲击电流研究

由于霍尔推力器在点火启动瞬间产生的电流量级可能高于百安培，远高于稳态放电电流。这一瞬态点火冲击会对整个推力器的电路和卫星平台母线产生强烈的电磁干扰特性。因此，有必要了解点火冲击电流的变化特性。

Zhakupov等[36]和Vial等[31]分别在霍尔推力器的放电试验中发现，在点火启动过程中存在一个远高于稳态放电电流的点火冲击电流。不同的是，Zhakupov等[36]的实验结果表明推力器点火瞬间存在两个冲击电流峰值，第一个冲击电流峰值约为140 A，主要与滤波回路的电容放电相关；第二个冲击电流的峰值为20 A左右，主要和大量的氙气原子电离相关。

Li等[37]实验研究了宏观放电参数(放电电压、质量流量和励磁电流)对推力器点火冲击电流的影响。结果表明励磁电流对冲击电流峰值和持续时间无明显影响；随着放电电压增加，点火冲击电流峰值增加，同时冲击电流持续时间减小；随着质量流量增加，点火冲击电流峰值增加，同时峰值持续时间变大。

鲁海峰[38]在一台200 W永磁霍尔推力器上研究了不同宏观放电参数下氙工质和氪工质的点火冲击电流特性。研究表明，氪工质点火冲击电流随宏观放电参数的变化规律近似一致，但氙工质冲击电流达到峰值时间晚于氪工质。高前[39]在一台10 kW大功率霍尔推力器上研究了放电电压等宏观放电参数对点火冲击电流初始阶段的影响。结果表明,放电电压与阳极流量能够将点火启动阶段的上升斜率增大，而磁场强度增大却将其斜率压低。Li等[26]实验测量了阴极位于磁分界面内外时霍尔推力器的点火冲击电流。结果显示与阴极位于磁分界面内相比，当阴极位于磁分界面外时，点火冲击电流峰值较小，但是持续时间会略微延长。

目前，商业航天发展迅速，商业通信卫星的全球低轨卫星星座建设等任务(鸿雁星座，虹云工程)均需要小功率的霍尔推力器作为卫星平台的动力装置[22]。但是对于小功率平台的霍尔推力器来说，霍尔推力器点火过程产生的冲击电流对于卫星的扰动程度更大。如果以霍尔推力器点火启动过程冲击电流的积分电荷和推力器功率之比表征推力器点火冲击对卫星平台的扰动程度。通过计算可以得出，尽管200 W霍尔推力器的功率相对1.35 kW霍尔推力器较小，但是其点火冲击电流对卫星平台的扰动程度是1.35 kW推力器卫星平台的600倍左右，非常值得引起研究者的重视。

霍尔推力器初始在轨点火时是处于冷态的，其放电陶瓷通道内可能会残存一些水蒸气等杂质气体，这些因素对于霍尔推力器的点火启动过程的冲击电流也有着重要的影响。Hargus等[40]在一台BHT-200-X3的推力器上发现点火启动过程会出现瞬态阳极电流，该阳极电流最多持续500 s，在暴露于实验室环境条件后的初始启动过程中导致阳极电流增加50%。阳极电流瞬变似乎是由于在氮化硼绝缘体的表面层上吸水的结果。Santos等[41]对在外界放置了一段时间的推力器进行点火试验研究，得到了不同残余杂质气体对推力器点火瞬间冲击电流的影响，如图6所示。结果发现推力器点火冲击电流的增大和放电通道陶瓷壁面中存在的水分、氢气和氮气相关，并且杂质气体不会在电子上产生更多的导电性。

图6 点火启动过程中不同残余气体对点火冲击电流峰值的影响[41]Fig.6 Influence of different residual gases on the peak value of ignition pulse current during ignition process[41]

颜世林等[42]对霍尔推力器点火启动阶段陶瓷壁面的放气特性进行了光谱研究，结果发现在推力器从大气环境转移到真空罐中后的首次点火中，除了工质氙的谱线外，在陶瓷壁面附近还存在氮、氧的谱线，并且两种元素的谱线强度随时间的变化趋势与放电电流强度的变化趋势相一致。

2)点火冲击电流抑制方法研究

杜建华等[43]通过解析分析和变参数试验的方法研究了外回路参数与电源侧脉冲电流峰值之间的规律。结果表明，随着外回路电容和电感的增大，电源脉冲电流峰值减小。Wei等[44]通过公式推导推力器点火启动瞬间电源侧的冲击电流峰值进行了理论预测，计算公式表明点火启动瞬间电源侧的脉冲电流峰值只和放电外回路滤波单元中电容两端的电压降相关，并进行了实验验证。同时根据实际点火情况给出了一些建议，为了降低电源侧的点火冲击电流可以采用在一定范围内增大滤波器电容值或者降低放电电压和质量流量的办法。

Li等[45]研究了不同滤波回路线圈参数对霍尔推力器点火启动过程电源侧冲击电流峰值的影响，结果显示在相同电感值下，线圈匝数较多，导磁环较大的电感更有利于减小霍尔推力器点火启动过程中电源脉冲电流的峰值。

杨子怡[46]从工程应用角度出发，综合评估点火可靠性和点火冲击电流的设计矛盾，通过点火裕度实验评估各个影响因素对点火可靠性的影响程度，最后以参数组合形式给出合理的点火参数优化结果。

2.5 霍尔推力器点火过程向稳态转换过程研究

当霍尔推力器点火成功后会逐渐向稳态放电过程进行转换，这一转换过程时间的长短、不同点火参数路径调整对转换过程的影响十分重要。

Oghienko[47]研究了面向航天器定向推进系统的低功率霍尔推力器从点火过渡到稳态放电过程的积分特性，并计算了霍尔推力器积分参数(推力、比冲和推力器效率)。结果表明,在霍尔推力器放电开始之后，过渡到相对稳定推力的模式大约不超过1.5 ms。稳定推力效率模式的转换大约在2.5 ms内。

在霍尔推力器中，点火过程向稳态放电转换中合理的参数调整路径显得尤为重要，不仅能够降低点火参数所带来的点火冲击影响，而且能够保证点火过程的可靠性并且在向稳态工况过渡的过程也能够平稳地进行。因此，高前[39]通过模拟的方式对单一变量在点火转换过程的影响进行研究，结果表明质量流量能够提升稳态电流。其次，在模拟过程中通过更改阳极边界的电压值，观察到阳极电流具有超调的趋势。在经过前期模拟研究后，进一步通过实验的方式对点火转换过程进行研究。结果发现先调节励磁电流再增加放电电压的模式对于转换的稳定性以及降低电流振荡方面具有促进作用。

夏国俊[48]通过实验研究了不同点火方式下点火瞬态冲击电流的变化特性。结果发现采用先将电压加到350 V，再将流量从0 sccm逐渐加到42 sccm自发点火方式造成的放电电流峰值最小，进而对霍尔推力器系统损害最小。

3 讨 论

从目前的文献调研来看，国内外霍尔推力器技术经过半个世纪的发展，已经进入了全面工程化应用的阶段。我国已经基本解决了霍尔推力器性能优化的问题，目前的核心是如何提高可靠性和寿命的问题。总体来看，针对霍尔推力器点火启动过程，国内外研究人员采用实验和数值模拟等手段对阴极电子源效应对点火过程的影响、点火启动条件、启动过程、点火冲击电流及抑制方法和转换过程等方面做了大量的研究工作，但是也存在以下不足和继续深入解决的问题：

1)制约点火启动过程的内部物理参量的量化表征仍需开展深入研究工作。在推力器点火启动条件的研究中尽管世界各国的学者都发现改变如放电电压等宏观放电参数会改变推力器点火启动的难易程度，但是大家并没有深入研究制约推力器点火启动的内在物理参量和给出点火启动临界条件，后期研究中需要结合实验和数值模拟方法完善这部分。

2)点火启动过程中等离子体参数的时空分布特性需要进行进一步测量。针对点火过程的实验研究主要以高速相机为手段的唯象实验测量为主，并且受限于相机设备的限制，研究者所能获得的点火图像数量也是有限的，无法得到每一时刻的变化特性。因此，后期需要开展将霍尔推力器点火图像和等离子体参数相结合的研究，真正了解霍尔推力器点火启动过程的等离子体变化特性。

3)霍尔推力器点火启动PIC模型需要进一步完善和优化提升。目前，针对推力器点火启动过程研究还只是定性化的描述，对于点火启动的物理过程，只是通过等离子体参数的变化大致将其分为三个阶段。并且目前模拟所得的冲击电流的持续时间与实际点火过程也存在一定的差异。因此，需要不断地去完善和优化霍尔推力器点火启动PIC模型，使其内部物理过程尽量和推力器实际点火过程一致，从而获得更加准确的模拟结果。

4)关于推力器点火冲击电流的参数化表征及受控控制方法还未开展详细的研究。尽管一些学者在研究过程中也涉及到霍尔推力器点火冲击现象，但针对点火脉冲形成机制的认识仍停留在定性理解层面上，对点火脉冲峰值/持续时间的影响因素，点火脉冲与点火参数之间的耦合以及点火脉冲电流的参数化表征和控制方法尚无系统的研究报道，因此后续研究过程中需要深入分析。

5)关于推力器点火启动过程与外部滤波单元及电源母线单元的耦合特性探究还没有引起相关研究者的重视。推力器点火启动过程与外部回路耦合过程明显，目前只是看到滤波器参数对点火冲击电流峰值影响的研究，但同时在实验中发现点火启动过程中滤波器单元的电容两端会产生一个较强的电压波动，影响着点火稳定性和电器绝缘性。同时推力器点火冲击对电源母线会产生较强的冲击扰动，其频率和强度如何，和电源网络如何匹配都未见研究。

6)有关推力器点火可靠性评估方法方面研究呈现空白性。目前对于可靠性评估理论主要应用于阴极组件及性能的可靠性评估方面，推力器在轨点火主要依赖于地面工程经验，文献调研发现国内外尚没有提出或建立对于推力器点火可靠性的评估体系和标准。针对目前我国霍尔推力器即将进入在轨应用的背景，急需建立相关的可靠性评估理论，设置合理的在轨点火参数裕度，同时给出增长点火可靠性的建议，最大程度地保证霍尔推力器点火可靠性。

随着霍尔推力器技术不断发展，中等功率霍尔推力器的研究和工程化应用已经日渐成熟，未来霍尔推力器的发展和应用主要向小功率、大功率、变工质和长寿命及多模式可调方向进行发展，因此关于霍尔推力器点火启动过程研究要点主要表现为：

1)霍尔推力器点火冲击电流抑制技术。如上所述，无论是小功率霍尔推力器，还是大功率霍尔推力器，其点火启动过程中都会形成一个高于稳态电流数十倍的点火冲击电流。这一强烈的点火冲击电流不仅会导致供电电源保护动作，电源输出关闭，导致放电失败；而且对推进系统绝缘设计和电磁兼容设计提出前所未有的挑战，甚至会形成瞬态不平衡力矩影响卫星姿态。因此，需要研究推力器点火冲击形态的形成机制和参数化表征方法，并给出推力器点火冲击电流抑制方法。

2)霍尔推力器自励磁点火技术研究。霍尔推力器在轨运行过程中通过将励磁电路与主放电电路串联连接的自励磁模式可以大大提高推力器的放电稳定性。但是，当同时建立自激模式磁场和放电时，点火过程将更加复杂，点火引发的研究具有更深的物理内涵。

3)变工质霍尔推力器点火技术。随着世界各国大力发展氙气电推进技术，对于氙气的消耗会显著加剧。因此，急需寻找和发展其余工质气体作为推进剂。与氙气相邻的氪气不仅储量丰富，价格低廉，而且其原子量相对氙较小，未来可以作为理想的推进剂工质气体。并且美国商业航天Space X公司已经于2019年5月24日将60颗星链计划(Starlink)卫星送入太空，这些卫星的动力装置全部采用氪工质霍尔推力器，其应用前景巨大。因此，需要开展氪工质下的霍尔推力器点火技术。

4)霍尔推力器点火可靠性技术。霍尔推力器点火启动过程的高可靠性是保证推力器安全性和降低卫星平台故障率的关键。目前推力器在轨点火主要依赖于地面工程经验，对于如何保证在轨点火的高可靠性并没有相关的评估标准和指标体系。因此需要从本质上综合分析推力器点火启动过程，给出其主要的失效模式、失效机理和严重程度，确定点火启动过程主要影响因素及其对点火可靠性的影响，建立并完善霍尔推力器点火可靠性评估方法。

4 结束语

霍尔推力器的点火启动过程是其安全在轨运行的第一步，也是最关键的一步，点火启动过程的研究是霍尔推力器技术的核心问题之一。霍尔推力器的点火启动过程是一个机理复杂且多因素耦合的非定常过程，涉及到多个相互耦合的子过程。经过近50年的发展，国内外霍尔推力器技术已相当成熟，随着各国低轨通信卫星组网计划的逐渐展开，正在实现大规模的应用。那么对于霍尔推力器点火启动过程问题的研究显得更为重要。近年来，我国在霍尔推力器点火启动技术方面取得了一定的成果，但是和国外相比仍然具有一定的差距。未来需要国内的科研工作者紧盯国际前沿发展趋势，结合国内外应用背景，扎实开展基础研究，为我国霍尔推力器的点火启动技术的发展提供坚实的支撑和保障。