电推进系统，也称电推进发动机，其工作原理是先将氙气等惰性气体转化为带电离子，然后把这些离子加速并喷出以产生推进力，进而完成航天器的姿态控制、轨道修正和轨道维持等任务。

行业发展关键因素

商业航天以通信、导航和遥感为支柱，以“敏捷快速、低价可靠、平台共享、专注极致”等为原则，这就要求商业航天用小卫星（广义小卫星重量为500kg以下）推进系统的成本低、重量轻、体积小、周期短、性能高，并且随着小卫星逐渐承载了原来大卫星的部分任务，对推进系统的要求也在不断变高，比如部分任务需要高比冲、长寿命，可以提供精确的微推力以及推力精确可调。

回归商用电推进的商业属性特征，有以下几点需要着重把握：

1.掌握电离技术是核心

“全世界太空航天器都在使用氙气霍尔离子推进器，马斯克的SpaceX开始使用氪气霍尔离子推进器了，全世界开始研究霍尔氪气离子推进器，马斯克开始用霍尔氩气离子推进器了”因此只有从第一性原理出发，掌握电离技术的公司才有望突围。（值得一提的是，氪气，氙气不仅是简单的工质的替换，而是从阳极结构、气路分配都需求进行重新的设计。

2.基于成本战略设计打造产品

商业属性要求首先围绕“成本（cost）”设计产品，产品展示出的形态与传统航天将“性能（performance）”放第一位的产品形态不同。

为了实现低成本，马斯克首先采用当前最先进的全电推进卫星平台，在商用电推进的选型上又放弃了美国人自己发明的性能更好的离子发动机，最后又摒弃了已经成熟应用二十年的氙气霍尔电推进技术路线。

产品需要做到通用化、模块化，通过模块的自由组合实现灵活适应不同卫星 的要求和不同空间的布局。

马斯克通过重新定义、设计和制造自己的商用电推进，才有了SpaceX的氩气商用电推进产品。氪气换氩气同样还是商业属性要求下的供应链与成本管理结果。

氙气是名副其实的稀有气体，每年的产量仅在百吨上下。对于SpaceX“星链”计划的体量，氙气的储备非常容易就会短缺，因此从公司战略角度，氙气并不合适。

氪气价格约为氙气的1/40，获取难度要小于氙气，但唯一的问题是，乌克兰是氙气和氪气的主要出口国。自去年俄乌冲突爆发之后，氙气及氪气的价格就一路看涨，拥有氙气与氪气空分精炼提取设备的马里乌波尔钢铁厂等稀有惰性气体生产大户刚好处在冲突战区的核心地带。虽然氙气与氪气的价格近期有所下调，但这种不稳定性并非SpaceX供应链管理希望看见的。

马斯克的第一代氪气霍尔电推进已经比传统的高性能氙气霍尔电推进大大节省了成本，但对高总冲的在轨任务来说，“油费”仍然在整个电推进系统占了相当可观的比例。所以为了进一步减少二代“星链”的组网成本，节省“油费”而采用更便宜的氩气，即使需要牺牲一些系统的综合性能，也依然是一条可行的商业和工程路线。关于马斯克为什么要去选择氩气作为工质，大家给出的一致的看法是氩气获取难度低，价格便宜。埃隆·马斯克表示“向氩气的过渡虽然很棘手，但有必要，因为氪气太稀有了”。

在综合考虑后，马斯克选择了氩气。一些专业人士提出质疑，认为氪气已经非常便宜，没有必要再用氩气，但据国外估算，考虑到氩气在地球大气中的含量和马斯克自有工厂的空分能力，在其为“星舰”运载火箭配套的大产能液氮空分液化设备中，氩气甚至可以从原本的空气成分杂质直接摇身一变，成为“星链”星座在轨燃料的供应来源。使用氩气可让每颗“星链”卫星成本降低3-5万美元，“星链”（或称“星盾”）最终形态可能会达到4.2万颗卫星，在一颗卫星上节省成本的努力将会得到4.2万倍的回报。

反过来说，单颗卫星成本的上浮，也会放大4.2万倍，而这种数量级的成本放大正是初代“铱星”计划失败的原因。

从流出的SpaceX的二代霍尔工作照片中的羽流颜色判断，工质应为以氩气为主的混合气体。混合工质的好处是既可以降低电离氩气所需的高电压，增大工质密度，减小储箱，又可以兼顾成本，从而达到了成本和性能上的平衡。

另外，火星大气中的氩气含量也不算太低，未来SpaceX在火星表面建设工厂、生产运载火箭所需的甲烷燃料的同时，也可以空分出氩气，为未来更大推力的氩电推进提供来源，作为其往返火星的空间飞行器的动力。

中国商用电推进企业也应全自主掌握全系统技术和生产流程，将成本管理真正落实到设计、技术路线并延伸到每个器件。

3.脚踏实地分步前进

即便氙气霍尔电推进在整个西方有20多年的应用经验，马斯克仍然采取了“分步走”策略在此基础上开发氪气/氩气商用电推进，显得“小心翼翼”。对于马斯克而言，氩气的应用是当下对于SpaceX的最佳选择，是其“分步走”和长期试错过程中得出的最佳方案。

从氙气到氪气，是马斯克的第一代商用霍尔电推进最大的跨越。星链V0.9版本的卫星，在入轨后，有不少就没能实现可靠的升轨，最终坠入稠密大气而焚毁。可见，创新本身，需要足够的勇气去面对工程实践中的大量问题。第一代霍尔推进器迈向成熟的道路上，洒满了因卫星焚毁而流下的泪水。

第二代使用的氩气，本质上也是氪气一族的惰性气体，氩气霍尔电推进涉及的核心技术可以直接参考其一代霍尔电推进的技术，包括总体结构布局、精确的微流量控制、空心阴极技术、一代霍尔上天积累的使用经验和在轨决策策略等等，大大缩短了研发周期。

关于氩气的使用，第一，业内都知道氩气的电离难度相比于氪气和氙气要大，考虑到离子加速，阳极电压需要提至800V左右；因此二代霍尔的二次电源模块需要升级，特别是耐高压方面；推力器头亦然。第二，氩气密度小，即使考虑到综合比冲增大带来的燃料量减少，仍然需要更大的储罐去容纳工质。因此，其二代霍尔系统应该采用了更轻质的复合材料储罐，才能抵消氩气储罐偏大带来的结构废重增加。

以SpaceX的一贯做事风格，一款新电推产品成功率期望值超过50%才会大规模搭星上天验证使用，所以判断SpaceX对其氩气电推进的成熟度是相当有把握的。

4.更多的入轨验证

更多宝贵的在轨运行数据积累

国内商业卫星对商用电推进的技术验证和技术创新，从未停歇。对于我们来说，数据是我们实现霍尔电推进技术从设想到工程实践再到大规模商业化应用的关键所在是脚踏实地迎头赶上领头羊的必备前提。

国内低轨商业卫星的参数（重量、功能指标）大多跟第一代“星链”卫星相当，但国内现在还没有一颗卫星有全寿命周期霍尔电推进的使用经历，可以预见，国内卫星还有相当一段时间需要使用氙气/氪气霍尔电推进，以积累飞行数据、提高产品可靠性、积累在轨使用电推进经验。