推进系统作为火星探测器的关键分系统,为探测器在轨任务各阶段轨道机动提供速度增量,为探测器姿态调整提供控制力和力矩,为火星软着陆时探测器悬停、避障和火星轨道交会对接提供所需的平移推力。推进系统能否正常、可靠地工作,对探测器任务的成败至关重要。此外,推进系统性能的优劣决定了探测器携带的有效载荷比例及最远飞行距离,因此对探测器推进系统进行研究具有巨大的科学和工程价值。本文对近期已飞行的及在研的国内外火星探测器推进系统进行了分析,希望对我国火星探测推进技术的发展提供参考。

电推进具有比冲高、推力小、寿命长等优势,可以应用于地球静止轨道（GEO）卫星、低轨（LEO）卫星、深空航天器和微纳卫星等几乎所有的推进任务。本文首先对电推进的空间应用现状进行综述,接着对其未来发展趋势进行展望,最后给出了我国电推进发展的建议。

为了满足未来太阳系边界探测、深空轨道转移和载人往返火星等空间任务的多元化需求,空间核动力技术应运而生,其可以突破常规能源推进方式的限制,大大提高推进系统的比冲,同时克服太阳能受限于太阳距离的问题,在深空探测领域具有广阔的前景。空间核动力技术可以为航天器提供多种新型推进方式,主要包括核电推进、核热推进,以及核热、核电、化学能等的组合动力推进,还有一些正在论证的核能推进方式,如核裂变碎片、核脉冲、核冲压。空间核动力通常包括核反应堆、能量转换模块和配套的推进系统,以及热力和电力控制等辅助系统与桁架等结构模块。

目前国外已经完成和正在研制的载人登月飞行器有“阿波罗”飞船、“猎户座”飞船和美国太空探索技术公司（SpaceX）的“星舰”。推进系统为飞行器提供在轨飞行所需的推力和冲量,是飞行器的重要组成部分。本文对国外载人登月推进系统的方案进行了分析,以对我国载人登月推进系统的研制提供借鉴和参考。

在低成本、重复使用、大规模深空探测等需求牵引下,液氧/甲烷姿轨控推进技术因具有性能高、空间可贮存、重复使用维护方便、经济性好、星表原位资源制备等优点,逐渐成为重要的研究领域。本文对液氧/甲烷姿轨控推进系统的应用优势、国内外研究进展情况进行了全面梳理,提出了液氧甲烷重复使用运载火箭辅助动力系统、高性能多星多轨道部署上面级动力系统和经济型深空探测飞行器动力系统3个未来应用场景。

在轨补加技术利用服务航天器对目标航天器进行推进剂补给,为目标航天器提供了全新的生命力,提升了任务适应能力,拓展了任务范围,为航天事业发展带来了新机遇。本文介绍了国内外卫星在轨补加技术的进展,并对卫星补加技术发展趋势进行了展望。

霍尔电推进主要包括稳态等离子体推进和阳极层推进两类,前者是目前广泛应用的霍尔电推进技术,后者的比冲性能较为突出。目前,中小功率霍尔电推进已步入全面空间应用阶段,大功率成为霍尔电推进研发的主阵地,多通道嵌套、双级加速、新型工质及推力器簇等成为大功率霍尔电推进的重要发展方向。

功率为1~100W甚至更小的电推进装置具有推力小、比冲高、寿命长、可调节、冲量精准等特点,近年来快速应用在微纳卫星、低轨星座、深空探测器上,以及用于引力波探测器和重力梯度卫星的超静平台上,效益显著。微功率电推进技术种类众多,各有特点。本文介绍了微功率电推进技术的分类、技术特点、发展现状及关键技术,并对其未来发展进行了展望。

卫星体积小、组网数量多是近年来互联网卫星星座发展的趋势,对推进系统的要求向体积小、质量轻、成本低发展,而电推进是近年来兴起的新型推进技术,相比较于传统化学推进,电推进推力小、比冲高,相同速度增量需要的推进剂质量小,适合卫星星座对空间推进的需求。本文介绍了卫星星座及使用电推进的情况,并分析了后续电推进在卫星星座中的发展趋势。

在空间推进领域,采用增材制造技术可以实现一体化成型,提升模块化和集成化程度,在制备结构复杂、昂贵的构件方面具有明显的优势。目前国内外主要航天机构正在积极开展增材制造技术在空间推进系统的应用。常用的增材制造技术包括激光选区熔化技术、定向能量沉积技术、电子束熔化成型技术和立体光固化成型技术等。本文主要介绍在空间推进领域通过增材制造技术制备的各类构件,包括推力室喷注器、再生冷却身部、阳极和贮箱等。同时,总结了增材制造在这些应用中的技术优势,探讨了其在空间推进领域应用的挑战和潜在机遇。