電推進系統，也稱電推進發動機，其工作原理是先將氙氣等惰性氣體轉化為帶電離子，然后把這些離子加速并噴出以產生推進力，進而完成航天器的姿態控制、軌道修正和軌道維持等任務。

行業發展關鍵因素

商業航天以通信、導航和遙感為支柱，以“敏捷快速、低價可靠、平臺共享、專注極致”等為原則，這就要求商業航天用小衛星（廣義小衛星重量為500kg以下）推進系統的成本低、重量輕、體積小、周期短、性能高，并且隨著小衛星逐漸承載了原來大衛星的部分任務，對推進系統的要求也在不斷變高，比如部分任務需要高比沖、長壽命，可以提供精確的微推力以及推力精確可調。

回歸商用電推進的商業屬性特征，有以下幾點需要著重把握：

1.掌握電離技術是核心

“全世界太空航天器都在使用氙氣霍爾離子推進器，馬斯克的SpaceX開始使用氪氣霍爾離子推進器了，全世界開始研究霍爾氪氣離子推進器，馬斯克開始用霍爾氬氣離子推進器了”因此只有從第一性原理出發，掌握電離技術的公司才有望突圍。（值得一提的是，氪氣，氙氣不僅是簡單的工質的替換，而是從陽極結構、氣路分配都需求進行重新的設計。

2.基于成本戰略設計打造產品

商業屬性要求首先圍繞“成本（cost）”設計產品，產品展示出的形態與傳統航天將“性能（performance）”放第一位的產品形態不同。

為了實現低成本，馬斯克首先采用當前最先進的全電推進衛星平臺，在商用電推進的選型上又放棄了美國人自己發明的性能更好的離子發動機，最后又摒棄了已經成熟應用二十年的氙氣霍爾電推進技術路線。

產品需要做到通用化、模塊化，通過模塊的自由組合實現靈活適應不同衛星 的要求和不同空間的布局。

馬斯克通過重新定義、設計和制造自己的商用電推進，才有了SpaceX的氬氣商用電推進產品。氪氣換氬氣同樣還是商業屬性要求下的供應鏈與成本管理結果。

氙氣是名副其實的稀有氣體，每年的產量僅在百噸上下。對于SpaceX“星鏈”計劃的體量，氙氣的儲備非常容易就會短缺，因此從公司戰略角度，氙氣并不合適。

氪氣價格約為氙氣的1/40，獲取難度要小于氙氣，但唯一的問題是，烏克蘭是氙氣和氪氣的主要出口國。自去年俄烏沖突爆發之后，氙氣及氪氣的價格就一路看漲，擁有氙氣與氪氣空分精煉提取設備的馬里烏波爾鋼鐵廠等稀有惰性氣體生產大戶剛好處在沖突戰區的核心地帶。雖然氙氣與氪氣的價格近期有所下調，但這種不穩定性并非SpaceX供應鏈管理希望看見的。

馬斯克的第一代氪氣霍爾電推進已經比傳統的高性能氙氣霍爾電推進大大節省了成本，但對高總沖的在軌任務來說，“油費”仍然在整個電推進系統占了相當可觀的比例。所以為了進一步減少二代“星鏈”的組網成本，節省“油費”而采用更便宜的氬氣，即使需要犧牲一些系統的綜合性能，也依然是一條可行的商業和工程路線。關于馬斯克為什么要去選擇氬氣作為工質，大家給出的一致的看法是氬氣獲取難度低，價格便宜。埃隆·馬斯克表示“向氬氣的過渡雖然很棘手，但有必要，因為氪氣太稀有了”。

在綜合考慮后，馬斯克選擇了氬氣。一些專業人士提出質疑，認為氪氣已經非常便宜，沒有必要再用氬氣，但據國外估算，考慮到氬氣在地球大氣中的含量和馬斯克自有工廠的空分能力，在其為“星艦”運載火箭配套的大產能液氮空分液化設備中，氬氣甚至可以從原本的空氣成分雜質直接搖身一變，成為“星鏈”星座在軌燃料的供應來源。使用氬氣可讓每顆“星鏈”衛星成本降低3-5萬美元，“星鏈”（或稱“星盾”）最終形態可能會達到4.2萬顆衛星，在一顆衛星上節省成本的努力將會得到4.2萬倍的回報。

反過來說，單顆衛星成本的上浮，也會放大4.2萬倍，而這種數量級的成本放大正是初代“銥星”計劃失敗的原因。

從流出的SpaceX的二代霍爾工作照片中的羽流顏色判斷，工質應為以氬氣為主的混合氣體。混合工質的好處是既可以降低電離氬氣所需的高電壓，增大工質密度，減小儲箱，又可以兼顧成本，從而達到了成本和性能上的平衡。

另外，火星大氣中的氬氣含量也不算太低，未來SpaceX在火星表面建設工廠、生產運載火箭所需的甲烷燃料的同時，也可以空分出氬氣，為未來更大推力的氬電推進提供來源，作為其往返火星的空間飛行器的動力。

中國商用電推進企業也應全自主掌握全系統技術和生產流程，將成本管理真正落實到設計、技術路線并延伸到每個器件。

3.腳踏實地分步前進

即便氙氣霍爾電推進在整個西方有20多年的應用經驗，馬斯克仍然采取了“分步走”策略在此基礎上開發氪氣/氬氣商用電推進，顯得“小心翼翼”。對于馬斯克而言，氬氣的應用是當下對于SpaceX的最佳選擇，是其“分步走”和長期試錯過程中得出的最佳方案。

從氙氣到氪氣，是馬斯克的第一代商用霍爾電推進最大的跨越。星鏈V0.9版本的衛星，在入軌后，有不少就沒能實現可靠的升軌，最終墜入稠密大氣而焚毀。可見，創新本身，需要足夠的勇氣去面對工程實踐中的大量問題。第一代霍爾推進器邁向成熟的道路上，灑滿了因衛星焚毀而流下的淚水。

第二代使用的氬氣，本質上也是氪氣一族的惰性氣體，氬氣霍爾電推進涉及的核心技術可以直接參考其一代霍爾電推進的技術，包括總體結構布局、精確的微流量控制、空心陰極技術、一代霍爾上天積累的使用經驗和在軌決策策略等等，大大縮短了研發周期。

關于氬氣的使用，第一，業內都知道氬氣的電離難度相比于氪氣和氙氣要大，考慮到離子加速，陽極電壓需要提至800V左右；因此二代霍爾的二次電源模塊需要升級，特別是耐高壓方面；推力器頭亦然。第二，氬氣密度小，即使考慮到綜合比沖增大帶來的燃料量減少，仍然需要更大的儲罐去容納工質。因此，其二代霍爾系統應該采用了更輕質的復合材料儲罐，才能抵消氬氣儲罐偏大帶來的結構廢重增加。

以SpaceX的一貫做事風格，一款新電推產品成功率期望值超過50%才會大規模搭星上天驗證使用，所以判斷SpaceX對其氬氣電推進的成熟度是相當有把握的。

4.更多的入軌驗證

更多寶貴的在軌運行數據積累

國內商業衛星對商用電推進的技術驗證和技術創新，從未停歇。對于我們來說，數據是我們實現霍爾電推進技術從設想到工程實踐再到大規模商業化應用的關鍵所在是腳踏實地迎頭趕上領頭羊的必備前提。

國內低軌商業衛星的參數（重量、功能指標）大多跟第一代“星鏈”衛星相當，但國內現在還沒有一顆衛星有全壽命周期霍爾電推進的使用經歷，可以預見，國內衛星還有相當一段時間需要使用氙氣/氪氣霍爾電推進，以積累飛行數據、提高產品可靠性、積累在軌使用電推進經驗。