颠覆传统电推！捕捉大气当燃料，国家队开启超低轨无限续航时代

2026 年 4 月 10 日，国家重点研发计划 “空间稀薄气体原位利用电推进技术” 项目启动会于中科院力学所正式召开。项目由所长黄河研究员担任负责人，集结中科院国家空间科学中心、航天空气动力院、北航、哈工大、易动宇航等产学研国家队力量，针对超低轨道专属动力开展全链条攻关。这套吸气式电推进（ABEP）技术跳出传统氙气电推进固有框架，实现轨道大气就地取材，被视作破解 100-350 公里超低轨长期驻留难题的颠覆性方案，全球多国同步布局赛道，我国国家级专项攻关已进入落地实施阶段。当前商业卫星广泛搭载霍尔、离子式传统电推进，核心依靠高压气瓶存储稀有氙气作为唯一推进工质，虽比冲优于化学推进，但先天短板完全无法适配超低轨场景。二者底层逻辑有着本质区别：传统电推进如同飞行器 “自带干粮”，卫星发射前一次性加注氙气，在轨寿命、轨道维持能力完全由储气量决定；而吸气式电推进实现 “就地取燃料”，依托前端专用进气道捕获轨道氮、氧稀薄大气，电离后电磁加速产生推力，理论上只要太阳能供电稳定，就能无限抵消大气阻力，永久驻留超低轨道。

在成本、载荷、寿命三大维度，吸气式电推进全面领先传统方案。氙气稀缺昂贵，大规模超低轨星座组网将推高巨额燃料采购成本；同时卫星需预留大量空间、重量安置储气罐，挤压遥感相机、通信终端等有效载荷。超低轨道大气阻力持续损耗推进剂，搭载传统电推进的卫星通常数月至一年便因燃料耗尽再入烧毁，超低轨高分辨率、低时延通信的天然优势难以发挥。吸气式系统取消氙气储罐，释放数百公斤载荷空间，卫星在轨寿命可延长 3 至 5 倍，大幅摊薄单星发射与运维成本，同等火箭运力可投放更多业务载荷。

但该技术工程难度远高于成熟氙气电推进。传统电推进只需解决单一氙气介质电离、稳定放电，而吸气式电推进横跨稀薄气体动力学、等离子体、耐蚀材料、精密控制多学科，五大世界级难题亟待国家队联合突破：7.8km/s 高速稀薄气体高效捕获、氮氧混合工质稳定电离、毫牛级推力与大气阻力动态平衡、带进气构型卫星一体化设计、超低轨极端环境地面模拟设施搭建。超低轨道高活性原子氧持续侵蚀进气与电离部件、大气密度随太阳活动剧烈波动、地面无法复刻超高真空高速气流环境，每一项都是现有电推进体系不曾面对的全新挑战。作为项目牵头单位，中科院力学所深耕稀薄气体动力学、等离子推进多年，黄河激团队已完成进气装置多项原创专利布局，依托高温气体动力学国家重点实验室搭建仿真体系，明确 172 公里为超低轨动力可行下限。项目整合国内航天院所、顶尖高校、商业航天企业资源，形成 “基础机理 - 地面样机 - 在轨验证” 完整攻关链条，区别于欧美机构分散式研究模式，以国家级专项统筹加速工程化落地。国际上欧盟 DISCOVERER 完成立方星原理在轨验证，美国 DARPA、空军持续拨款研发，但我国依托完整航天产业与国家队协同机制，有望实现技术弯道超车。

从产业价值来看，吸气式电推进将彻底打开超低轨产业天花板。依托永久驻留能力，我国可规模化部署超低轨遥感、卫星互联网、低空通信星座，成像分辨率提升数倍、通信时延大幅降低；同时可应用于在轨碎片受控离轨、轨道灵活机动，完善空间治理技术手段。传统电推进仅适配 500 公里以上中高轨道，超低轨长期组网始终存在成本与寿命瓶颈，吸气式技术成熟后将补齐产业关键短板，支撑我国抢占稀缺超低轨轨道频谱资源。此次国家级项目正式启动，标志我国吸气式电推进从理论仿真迈入系统样机研制阶段。

未来数年项目将依次完成地面全系统联调、原理样机试验、在轨演示验证，彻底打破传统氙气电推进的性能天花板。从携带氙气工质到捕获大气自持运行，这是航天动力领域一次范式级变革；以中科院力学所为核心的国家队攻关力量，正为我国超低轨商业航天、空天一体化发展筑牢自主可控动力底座。电推进基础科普原理传统化学火箭依靠燃料剧烈燃烧向后喷射产生推力，而电推进完全依靠电能驱动，原理有着本质区别。常规氙气电推进会在卫星内部储存氙气等稀有惰性气体，通过电离装置将气体拆分为等离子体，再利用高强电磁场对带电粒子加速，高速向后喷出形成持续微弱推力。

它推力虽仅有毫牛级别，但能量利用效率远超化学推进，适合卫星长期轨道维持、姿态调整，是当前低轨卫星主流动力方案。不过传统电推进存在先天局限：卫星携带的氙气储量固定，燃料耗尽就无法维持轨道，同时储气罐占用大量星体重量与空间，大幅压缩相机、通信设备等有效载荷。而本次攻关的吸气式电推进属于新一代电推进分支，无需自带氙气工质。卫星在 100—350 公里超低轨道高速飞行时，通过前端进气装置捕获迎面稀薄大气里的氮气、原子氧，直接作为推进原料完成电离、电磁加速，把轨道大气阻力转化为维持轨道的正向推力，理论上只要太阳能供电正常，就能实现卫星长期在轨自持运行。