馬彥峰，邊炳秀

(北京控制工程研究所,北京 100190)

1 引 言

從1957年10月4日前蘇聯(lián)發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星Sputnik以來，衛(wèi)星已經(jīng)歷了50年的發(fā)展歷程。在這50年里，衛(wèi)星經(jīng)歷了一個(gè)從小到大又向微小型發(fā)展的過程。受技術(shù)的限制，當(dāng)時(shí)蘇聯(lián)發(fā)射的第一顆衛(wèi)星質(zhì)量為83.6kg，其功能也相當(dāng)簡(jiǎn)單，屬于微小衛(wèi)星范疇。后來，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)衛(wèi)星的功能需求也越來越復(fù)雜，衛(wèi)星體積和重量都逐漸增大，造價(jià)越來越高，于是人們又把目光投向微小衛(wèi)星。微小衛(wèi)星質(zhì)量輕、成本低、研制周期短、系統(tǒng)投資少、可以機(jī)動(dòng)發(fā)射、生存能力強(qiáng)，在許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，如月球、火星的無人探測(cè)，微小衛(wèi)星的科學(xué)研究、空間偵察，基于微小衛(wèi)星的組網(wǎng)、編隊(duì)飛行等。由于推進(jìn)系統(tǒng)的價(jià)格昂貴，系統(tǒng)復(fù)雜，所以早期的微小衛(wèi)星一般都采用無推進(jìn)系統(tǒng)。而隨著空間任務(wù)對(duì)微小衛(wèi)星要求的不斷提高，越來越多的微小衛(wèi)星采用推進(jìn)系統(tǒng)。微推進(jìn)技術(shù)朝著小型化、低功耗、低成本、高效、無毒化的方向發(fā)展，它可滿足微小衛(wèi)星的性能要求[1,2]。液化氣推進(jìn)系統(tǒng)順應(yīng)了微推進(jìn)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，因此成為微小衛(wèi)星推進(jìn)系統(tǒng)的首選。

液化氣推進(jìn)是指氣體推進(jìn)劑以液態(tài)貯存，通過加熱或氣化裝置使液態(tài)推進(jìn)劑氣化，再通過推力器噴射產(chǎn)生推力的推進(jìn)方式。它具有無毒、安全、響應(yīng)快、系統(tǒng)體積小、成本低以及性能較高的特點(diǎn)，可以彌補(bǔ)現(xiàn)有各種推進(jìn)模式的不足。與液化氣推進(jìn)系統(tǒng)相比，冷氣推進(jìn)系統(tǒng)體積大、效率低、能量密度低；化學(xué)推進(jìn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴；電推進(jìn)功耗大、質(zhì)量大；而正在研究的膠體推進(jìn)和微機(jī)電(MEMS)推進(jìn)技術(shù)等還未成熟[3,4]。

國際上對(duì)液化氣微推進(jìn)技術(shù)的研制始于上世紀(jì)60年代[4]，在近50年的研發(fā)中，先后有多種液化氣被用作推進(jìn)劑進(jìn)行了地面試驗(yàn)和在軌飛行驗(yàn)證，取得了一系列重要的成果。國內(nèi)對(duì)液化氣推進(jìn)的研究雖然開展較晚，但進(jìn)展較快。本文將對(duì)液化氣推進(jìn)劑的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜述，對(duì)液化氣推進(jìn)劑當(dāng)前應(yīng)用面臨的技術(shù)問題進(jìn)行分析，并推薦用一氧化二氮作為微小衛(wèi)星液化氣推進(jìn)系統(tǒng)的推進(jìn)劑。

2 常用液化氣推進(jìn)劑

并非所有的氣體都可用作液化氣推進(jìn)劑，作為液化氣推進(jìn)劑的氣體一般要具有下列性質(zhì)：可常溫下液化貯存，其液態(tài)密度遠(yuǎn)高于氣態(tài)密度；推進(jìn)劑的液化壓力較低，不需要配置高壓氣瓶和管路來貯存和輸送，從而可降低推進(jìn)系統(tǒng)的系統(tǒng)質(zhì)量；比沖較大，在達(dá)到相同總沖時(shí)所需推進(jìn)劑質(zhì)量較小；最好無毒性，不易燃，從而可免除推進(jìn)劑加注時(shí)的嚴(yán)格防護(hù)，降低發(fā)射和制造成本。

目前采用的幾種主流液化氣推進(jìn)劑有氨(NH3)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、丁烷(C4H10)、一氧化二氮(N2O)、二氧化碳(CO2)等[3]。這幾種推進(jìn)劑具有無毒、無污染、易貯存等特點(diǎn)，對(duì)航天器本身的敏感器件和環(huán)境影響很小。在一定溫度、壓力下，它們從氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，能夠減小推進(jìn)劑貯存系統(tǒng)體積，同時(shí)可降低系統(tǒng)復(fù)雜性，提高系統(tǒng)可靠性。這幾種液化氣推進(jìn)劑的性能比較見表1[3]。

表1 幾種液化氣推進(jìn)劑的性能

2.1 推進(jìn)劑性能比較

表1列出了各種推進(jìn)劑的理論比沖，但在實(shí)際應(yīng)用中，理論比沖不能完全反映推進(jìn)劑的綜合性能指標(biāo)，這里通過建立系統(tǒng)質(zhì)量模型引入系統(tǒng)比沖的概念，然后對(duì)比各種推進(jìn)劑的系統(tǒng)比沖、氣化熱及飽和蒸氣壓進(jìn)行推進(jìn)劑性能指標(biāo)的綜合比較。

系統(tǒng)質(zhì)量模型為

Mps=Mpd+Mp

(1)

式中，Mps為推進(jìn)系統(tǒng)質(zhì)量，Mp為推進(jìn)劑質(zhì)量，Mpd為推進(jìn)系統(tǒng)干質(zhì)量，Mp=ρpVp，ρp為推進(jìn)劑密度，Vp為推進(jìn)劑容積。

建立系統(tǒng)質(zhì)量模型后，引入系統(tǒng)比沖Issp的概念。

定義Issp為：

(2)

式中，Itot為系統(tǒng)總沖：

Itot=Ft=IspMp

(3)

再引入牛頓第二定律：

Ft=MΔV

(4)

可得：

(5)

式中，

(6)

注.△V為推進(jìn)系統(tǒng)對(duì)衛(wèi)星所產(chǎn)生的速度增量，Isp為推進(jìn)劑理論比沖，Vsp為單位系統(tǒng)干質(zhì)量的推進(jìn)劑容積(單位：m3/kg)。

這樣，通過引入系統(tǒng)比沖綜合考慮推進(jìn)系統(tǒng)的質(zhì)量、比沖、推進(jìn)劑容積等多種性能指標(biāo)，可更準(zhǔn)確地衡量推進(jìn)劑的性能。常用液化氣推進(jìn)劑系統(tǒng)比沖隨Vsp變化的情況如圖1所示，對(duì)微小衛(wèi)星而言，Vsp的變化范圍為0.0001～0.001 m3/kg。

圖1為常用液化氣推進(jìn)劑系統(tǒng)比沖隨單位系統(tǒng)推進(jìn)劑容積變化的情況，其中氨的系統(tǒng)比沖最高，丙烷、丁烷、一氧化二氮、二氧化碳次之，它們的Issp相近。此外，對(duì)微小衛(wèi)星推進(jìn)系統(tǒng)而言，還要考慮功耗，特別是推進(jìn)劑的氣化熱。圖2為這幾種液化氣推進(jìn)劑氣化熱的比較，氨的氣化熱較大，消耗的星上電能多，其應(yīng)用將受到微小衛(wèi)星功耗預(yù)算的限制；丙烷次之，二氧化碳、一氧化二氮的氣化熱較低，相應(yīng)消耗的星上電能也較少。圖3為這幾種液化氣推進(jìn)劑的飽和蒸氣壓的比較。一氧化二氮在-20℃的溫度下，飽和蒸氣壓仍達(dá)2MPa左右，可在較低的環(huán)境溫度下工作。

圖1 常用液化氣推進(jìn)劑的系統(tǒng)比沖隨Vsp的變化

圖2 氣化熱比較

圖3 飽和蒸氣壓比較

2.2 液態(tài)推進(jìn)劑的應(yīng)用

國際上目前已實(shí)際應(yīng)用的液態(tài)推進(jìn)劑有丁烷、丙烷、氨和一氧化二氮，本節(jié)將對(duì)它們的應(yīng)用情況及發(fā)展前景進(jìn)行介紹。而水作為推進(jìn)劑的研究也已經(jīng)得到廣泛的開展，文中還將介紹它的研究情況和發(fā)展前景。

2.2.1 丁烷

目前，丁烷是SSTL公司小衛(wèi)星推進(jìn)劑的選擇之一，它已應(yīng)用于英國Surrey公司的首顆納衛(wèi)星SNAP-1。該衛(wèi)星用于航天員和地面控制人員從外部觀測(cè)在軌航天器[3]。

SNAP-1衛(wèi)星于2000年6月28日發(fā)射，該衛(wèi)星總質(zhì)量6.5kg，裝載了目前世界上最小的推進(jìn)系統(tǒng)，該星推進(jìn)系統(tǒng)質(zhì)量450g，推進(jìn)劑為丁烷，質(zhì)量32.6g。丁烷以液態(tài)形式貯存在蛇形管里，利用一個(gè)小型加熱器使推力器噴出氣態(tài)推進(jìn)劑[3,5]。

丁烷推進(jìn)系統(tǒng)還應(yīng)用于SSTL公司的災(zāi)害監(jiān)測(cè)星座。這個(gè)星座由3顆衛(wèi)星——ALSAT-1、UK-DMC和NigeriaSat-1組成，它們的推進(jìn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)都和SNAP-1一樣。但不同于SNAP-1的是這3顆衛(wèi)星均裝載2.3kg的推進(jìn)劑，推進(jìn)劑的質(zhì)量比SNAP-1的多很多。因此推進(jìn)劑的貯存方式不同于SNAP-1所采用的蛇形管，而是采用裝有防止推進(jìn)劑晃動(dòng)裝置的貯箱。丁烷推進(jìn)系統(tǒng)中加熱器安裝在貯箱出口處和管道沿線，這樣可以保證到達(dá)推力器的推進(jìn)劑呈氣態(tài)[3]。

2.2.2 丙烷

1974年，英國發(fā)射的Miranda(X-4)[4]技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星首次采用液化氣推進(jìn)技術(shù)，所采用的推進(jìn)劑為液態(tài)丙烷。液態(tài)丙烷以0.69 MPa的壓力貯存在X-4冷氣推進(jìn)系統(tǒng)的圓柱貯箱內(nèi)，采用一個(gè)液態(tài)減壓閥將液態(tài)丙烷的壓力減至0.21 MPa，再經(jīng)過一個(gè)特殊結(jié)構(gòu)的熱交換器——螺旋式蒸發(fā)器使液態(tài)丙烷氣化，氣化后的丙烷蒸氣經(jīng)過氣體減壓閥后壓力減至 0.069MPa，經(jīng)減壓后的丙烷蒸氣經(jīng)過自鎖閥進(jìn)入電磁閥，最后由噴管噴出，產(chǎn)生控制力和力矩。推力器的推力為0.05N，比沖可達(dá)530～920N·s/kg，推進(jìn)系統(tǒng)的系統(tǒng)比沖提高到了440～679N·s/kg。由于液態(tài)丙烷作推進(jìn)劑系統(tǒng)較為復(fù)雜，需要特殊的氣化裝置，且推進(jìn)劑在噴管中易產(chǎn)生凝聚現(xiàn)象，因此限制了它的使用場(chǎng)合。

在80年代早期，歐空局(ESA)的Exosat衛(wèi)星也采用了丙烷作為推進(jìn)劑，星上推進(jìn)系統(tǒng)利用輔助加熱器和電子控制系統(tǒng)保證通過推力器的為氣態(tài)推進(jìn)劑并保持推進(jìn)劑的額定壓強(qiáng)，從而成功地實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星精確定位[5]。

2.2.3 氨

早在20世紀(jì)60年代末，美國就開展了液態(tài)氨氣化推進(jìn)系統(tǒng)的研究[4]。同期，英國也開展了這方面的研究工作。80年代中期，美國宇航局(NASA)劉易斯研究中心Wim de Groot對(duì)氨的研究表明，在噴管面積比(噴管出口截面積與喉部截面積之比)為50∶1，溫度為293K時(shí)，氨可以獲得約1000N·s/kg的比沖，推力范圍為0.0001～0.5N。

同表1中其他氣體相比，氨的理論比沖最大，因此，若要產(chǎn)生相同的推力，所需氨的質(zhì)量和體積較小。在20℃時(shí)，它的蒸氣壓為0.83MPa，而在入口壓力為0.5MPa情況下得到的推力范圍就可滿足大多數(shù)微小衛(wèi)星對(duì)推力的要求。因此，液態(tài)氨作為推進(jìn)劑可實(shí)現(xiàn)自擠壓，不需要另配備擠壓系統(tǒng)，從而減輕了系統(tǒng)的質(zhì)量。氨有特殊氣味，高密度的氨有毒。當(dāng)工作環(huán)境中氨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5×10-5時(shí)，工作人員可在這種環(huán)境下工作8 h。因此，氨的運(yùn)輸和測(cè)試不需要像肼那么嚴(yán)密的安全措施，而且，氨不存在丙烷和丁烷所存在的易燃問題，在加注過程中較易防護(hù)，可在衛(wèi)星總裝廠房直接加注，從而可降低發(fā)射成本[3]。

氨除了可用作冷氣推進(jìn)劑外，它和一氧化二氮或二氧化氮組合可作為雙組元推力器的推進(jìn)劑。

2.2.4 一氧化二氮

微小衛(wèi)星采用一氧化二氮作為推進(jìn)劑時(shí)，可以有兩種工作形式：冷氣推進(jìn)和電熱催化分解推進(jìn)。由于電熱催化分解推力器的比沖為冷氣推力器的3倍以上，故一氧化二氮電熱催化分解推力器更多的被國內(nèi)外各種研究機(jī)構(gòu)所關(guān)注，國外主要有英國Surrey空間中心，國內(nèi)主要是清華大學(xué)和北京控制工程研究所。據(jù)統(tǒng)計(jì)，這些科研機(jī)構(gòu)已成功地進(jìn)行了上百次一氧化二氮自維持分解試驗(yàn)，證明了一氧化二氮單組元推進(jìn)概念的可行性[5]。其中Surrey空間中心正在研究的單組元催化分解推力器將可產(chǎn)生1500～1700 N·s/kg的真空比沖。

1999年4月21發(fā)射的UoSAT-12小衛(wèi)星[5～7]上裝有氮?dú)饫錃馔七M(jìn)系統(tǒng)和液態(tài)一氧化二氮推進(jìn)系統(tǒng)(見圖4)。其中液態(tài)一氧化二氮推進(jìn)系統(tǒng)由SSTL研制，推進(jìn)劑供應(yīng)系統(tǒng)由Polyflex航天中心制造。UoSAT-12衛(wèi)星質(zhì)量350kg，一氧化二氮推進(jìn)劑總質(zhì)量為2.4kg，分別貯存在3個(gè)貯箱里。一氧化二氮以液態(tài)形式貯存時(shí)，室溫條件下其蒸氣壓大約為5.1MPa，不再需要單獨(dú)提供擠壓裝置。由于其蒸氣壓比推力器入口處的額定壓強(qiáng)大很多，故在貯箱和推力器之間要安裝一個(gè)穩(wěn)壓罐，系統(tǒng)通過“bang-bang”開關(guān)控制器控制電磁閥構(gòu)成一個(gè)壓力控制開關(guān)，從而將穩(wěn)壓罐內(nèi)的壓力控制在推力器工作所需的額定壓強(qiáng)范圍內(nèi)。這套推進(jìn)系統(tǒng)工作良好，驗(yàn)證了一氧化二氮推進(jìn)劑在軌使用的可行性。

一氧化二氮的電熱催化分解反應(yīng)的基本原理可用如下化學(xué)式解釋[6,7]：

(7)

其反應(yīng)過程可描述為：一氧化二氮進(jìn)入分解室在電熱催化絲上分解。其分解產(chǎn)生的熱量活化催化劑，使分解速率加快，產(chǎn)生更多的熱量。在這個(gè)過程中，溫度不斷升高，直至所有的催化劑都被活化。進(jìn)入穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)后，分解速率達(dá)到最大值。這個(gè)過程大約需要幾秒鐘。一氧化二氮催化反應(yīng)還可以實(shí)現(xiàn)自維持：在一氧化二氮催化反應(yīng)過程中，一氧化二氮受熱之后產(chǎn)生熱分解反應(yīng)，生成氮?dú)夂脱鯕?，同時(shí)釋放出熱量。催化劑降低了反應(yīng)的活化能，使反應(yīng)能夠在較低的溫度下進(jìn)行。一旦反應(yīng)釋放的熱量足以維持反應(yīng)的進(jìn)行，即反應(yīng)釋放的熱量大于或等于通過推力器外壁散失的熱量與噴出氣體帶走的熱量之和，反應(yīng)即可在無外界熱量輸入的情況下持續(xù)進(jìn)行，這種現(xiàn)象被稱為一氧化二氮分解反應(yīng)的自維持，從而可以減少星上電能的消耗。

圖4 UoSAT-12衛(wèi)星推進(jìn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.2.5 水

水是一種清潔且容易獲得的能源，目前國際上已廣泛開展將水作為航天器推進(jìn)系統(tǒng)推進(jìn)劑的研究[3]，它可用于從小衛(wèi)星到國際空間站的各種不同的空間平臺(tái)。用水作推進(jìn)劑時(shí)，在壓力作用下將水輸送到電解裝置中，這套裝置將水電解為氧氣和氫氣，并以氣體混合物形式貯存在一個(gè)高壓容器里。然后在推力器的推力室中通過電火花點(diǎn)火使混合氣體燃燒。這種水電解產(chǎn)生的混合氣體作為推進(jìn)劑時(shí)的比沖取決于混合燃料的干燥程度、推力器尺寸、材料和相關(guān)的損耗，在正常情況下產(chǎn)生的比沖約為2450 N·s/kg。水電解產(chǎn)生的混合氣體的貯存模式?jīng)Q定了其可以用作兩種推進(jìn)模式：一是用作冷氣推力器，直接將未點(diǎn)燃的推進(jìn)劑從噴管噴出，從而產(chǎn)生小推力和小比沖；二是用于熱氣推力器，將點(diǎn)燃后的氣體混合物從噴管噴出，得到較大的推力和比沖。

3 液化氣體推進(jìn)劑應(yīng)用中的問題

由于在液化氣推進(jìn)系統(tǒng)中推進(jìn)劑以液態(tài)形式貯存在貯箱中，經(jīng)過氣化從噴管噴出產(chǎn)生推力。因此在推進(jìn)劑的貯存和氣化過程中，不可避免地存在一些技術(shù)要求，但經(jīng)過系統(tǒng)設(shè)計(jì)，完全可以滿足這些要求。

3.1 推進(jìn)劑晃動(dòng)

由于推進(jìn)劑以液態(tài)形式貯存在貯箱中，在飛行過程中，不可避免地存在著推進(jìn)劑的晃動(dòng)現(xiàn)象，若不對(duì)推進(jìn)劑晃動(dòng)進(jìn)行抑制，則推進(jìn)系統(tǒng)會(huì)給衛(wèi)星姿態(tài)控制帶來困難。通過在推進(jìn)劑貯箱內(nèi)設(shè)置的導(dǎo)流板或蓄液器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)推進(jìn)劑晃動(dòng)的控制。內(nèi)置的蓄液器還可以防止液態(tài)推進(jìn)劑從貯箱出口流出[3,4]。

3.2 推進(jìn)劑管理

在液化氣體推進(jìn)系統(tǒng)中，推力是排出氣體作用在推力器上的合力，其數(shù)值和推進(jìn)劑質(zhì)量流率、噴管出口面積和噴管出口處的氣體壓力等有關(guān)[3]。由于液化氣推進(jìn)劑的飽和蒸氣壓隨溫度的降低而降低，推力器工作時(shí)，推進(jìn)劑的氣化需要吸收熱量，而熱量的喪失會(huì)使推進(jìn)劑的溫度降低，進(jìn)而引起液化氣推進(jìn)劑的飽和蒸氣壓降低，推力器的推力室內(nèi)氣壓也將隨之降低，使得推力器在非額定工況下工作，若熱量不能及時(shí)補(bǔ)充，有可能導(dǎo)致推進(jìn)劑溫度下降過多，使液化氣推進(jìn)劑飽和蒸氣壓過低，從而使得推力器的性能低到不能接受的一種狀態(tài)。同時(shí)，為保證推力器的比沖，推進(jìn)劑在進(jìn)入推力器時(shí)，必須充分氣化，否則將大大降低推力器的性能?；谝陨显?，必須充分研究推進(jìn)劑的氣化機(jī)理，在系統(tǒng)中適量采取溫控措施，并采取多種措施提高推進(jìn)劑的氣化效率，通過多種方法盡量減少噴出的推進(jìn)劑中的液態(tài)含量。這一問題可以通過以下方法解決：

1)內(nèi)置蓄液器以防止液態(tài)推進(jìn)劑從貯箱出口泄露。

2)設(shè)置定向的貯箱出口，利用離心力使液態(tài)推進(jìn)劑遠(yuǎn)離貯箱出口。

3)對(duì)貯箱下游的所有管道進(jìn)行加熱，使管道的溫度一直高于貯箱溫度，這項(xiàng)措施可以使管道里沒有液態(tài)推進(jìn)劑殘留。

4)將一個(gè)加熱器安置在推力器上或它的上游。若推進(jìn)劑經(jīng)過加熱器時(shí)已經(jīng)是氣態(tài)，加熱器可以作為一個(gè)電熱式發(fā)動(dòng)機(jī)并提高氣體溫度，從而提高推力器的比沖。

3.3 推進(jìn)劑冷凝

使用液化氣體作為推進(jìn)劑時(shí)，當(dāng)氣體通過噴管膨脹時(shí)會(huì)發(fā)生冷凝現(xiàn)象，這一現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致液化氣推進(jìn)劑產(chǎn)生的比沖比理論預(yù)測(cè)值要小。要得到要求的比沖，可以通過對(duì)噴管進(jìn)行預(yù)熱來減少冷凝現(xiàn)象的發(fā)生。

3.4 推進(jìn)劑余量測(cè)定

目前國際上測(cè)量推進(jìn)劑余量的常用方法有BK(薄記法),PVT(壓力-容積-溫度狀態(tài)方程法)和PGS(推進(jìn)劑計(jì)量法)3種。其中，BK和PVT兩種方法在發(fā)射初期階段可以得到較高的測(cè)量精度。使用 BK測(cè)量方法時(shí)，如果可以滿足測(cè)量過程中誤差不被累積的條件，可以達(dá)到較精確的測(cè)量精度。使用PVT測(cè)量方法時(shí)，如果可以實(shí)現(xiàn)大的推進(jìn)劑裝載量，也可以達(dá)到較精確的測(cè)量精度。而PGS方法在用于任務(wù)壽命初期時(shí)測(cè)量精度不太高，不過在壽命末期測(cè)量精度較高。這種方法通過在貯箱內(nèi)配置的一個(gè)小加熱器并使其非連續(xù)性的工作，然后將溫度傳感器測(cè)量到的溫度變化率和溫度變化的絕對(duì)值結(jié)合來確定推進(jìn)劑的剩余量。這項(xiàng)技術(shù)相當(dāng)準(zhǔn)確，曾被用在ESA的Exosat衛(wèi)星上判斷丙烷推進(jìn)劑的剩余量。文獻(xiàn)[8]對(duì)這3種方法進(jìn)行了比較并論證了PGS方法的優(yōu)越性。

4 結(jié)束語

通過對(duì)目前微小衛(wèi)星推進(jìn)系統(tǒng)的需求分析和各種推進(jìn)系統(tǒng)的比較得出液化氣推進(jìn)系統(tǒng)的特點(diǎn)：推進(jìn)劑均可以液態(tài)形式貯存，密度比沖高，貯箱體積小，適用于微小衛(wèi)星的推進(jìn)系統(tǒng)。通過對(duì)各種液化氣推進(jìn)劑的比較得出一氧化二氮具有飽和蒸氣壓較高，可實(shí)現(xiàn)自擠壓，無需額外氣瓶，功耗低，貯存密度大，無毒性，加注時(shí)安全簡(jiǎn)單，與通常的材料都相容，系統(tǒng)價(jià)格低廉，在軌貯存較容易等特點(diǎn)的結(jié)論。而且一氧化二氮作為推進(jìn)劑更可設(shè)計(jì)成多系統(tǒng)模式，如冷氣、單組元、電熱、雙組元推進(jìn)模式，且可作為應(yīng)急救生的氧氣來源，很適應(yīng)小衛(wèi)星的應(yīng)用。這種推進(jìn)系統(tǒng)可用來完成姿態(tài)控制、軌道調(diào)整、軌道轉(zhuǎn)移和精確定位等推進(jìn)機(jī)動(dòng)任務(wù)。一氧化二氮是目前用作微小衛(wèi)星推進(jìn)的最佳液化氣推進(jìn)劑。