孙江宏, 邓若男, 苗鹏, 刘佳, 王园丁, 杭观荣
中国航天. 2026,(4): 47-53.
近年来霍尔电推进技术已实现大规模应用,随着后续低轨星座与太空算力建设加速,进一步降低霍尔电推进系统成本势在必行。传统氙资源稀缺价格高昂,面临供应风险。本文从经济性角度,考察5千瓦级霍尔电推进系统在氙、氪及氩下的总成本对比,量化发射与工质成本占比,评估工质经济性。构建包含气瓶、工质的经济性模型,分析不同卫星质量与速度增量下,3种工质的系统质量构成与成本构成差异,量化评估氪与氩替代氙在降低总成本方面的经济优势及其适用条件。氪因比冲优势使系统湿重低于氙;氩贮存密度低,气瓶质量大,因此相比氙湿重增加,但极低工质成本可抵消发射成本劣势。氪适合推进系统湿重严格受约束的任务,氩在高速度增量需求、大质量卫星条件下更具经济性,相比氙可降低总成本约24%。由于氩霍尔电推进系统总成本几乎全部由发射成本构成,在更低运载火箭发射成本下氩经济性将更突出,能显著降低总成本,具有替代氙的商业价值。