《表1 NSTAR推进器和NEXT推进器的性能特征对比》

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《变比冲连续小推力轨迹优化方法综述》

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常见的采用电推进方式的发动机有三种，首先是美国艾德阿斯特拉火箭公司在研的磁等离子体火箭（VASIMR)[1]，它在恒定的大功率下工作，通过控制比冲来调节推力等参量的大小，计划采用核能作为其动力来源，因此有利用VASIMR完成30天到达火星的构想。另外两种电推进发动机———霍尔效应推进器和离子电推进发动机均已经应用于深空探测任务中。霍尔效应推进器利用基于电磁角力的霍尔效应原理来提供飞行动力[2]。2003年欧空局发射的第一个月球探测器“智慧”一号（SMART-1）就是将霍尔效应推进器作为主推进器，成功完成了月球探测任务[3]。而离子电推进发动机是在高温下将工质电离，再令离子在电场中加速喷出从而产生推力，目前普遍选择氙气作为工质。近几年，离子电推进发动机越来越广泛地应用于深空探测任务中，NASA先后研制了NSTAR（NASA Solar Technology Application Readiness）和NEXT(NASA Evolutionary Xenon Thruster）离子发动机，NEXT发动机在推进效能和燃料节省方面均优于NSTAR发动机，表1展示的是NSTAR和NEXT发动机的部分性能参数[4]。“深空”一号装载一个NSTAR发动机[5]，发动机工作的功率由太阳能帆板提供。“黎明”号携带3个NSTAR发动机先后探测了灶神星和谷神星[6]，成为了第一个环绕2颗地球外天体的探测器。NEXT发动机也在2010年测试成功，原定被应用于2024年探测彗星67P的“凯撒”号任务中，然而任务竞标失败。它的商业化版NEXT-C计划于2021年作为“双小行星重定向测试”任务（Double Asteroid Redirection Test，DART）[7]的主推进器。JAXA的小行星采样任务Hayabusa和Hayabusa2均采用μ10离子电推进发动机[8]，Hayabusa在2005年11月完成了对小行星Itokawa的采样任务，而Hayabusa2也于2019年11月在小行星Ryugu上进行采样，Hayabusa2所采用的μ10推进器是Hayabusa任务推进器的升级版[9]，它们均是变推力变比冲发动机。英国的T6离子发动机[10]正应用于在飞的Bepicolombo任务中，Bepicolombo借助一次地球、两次金星和六次水星引力辅助计划于2025年到达水星。