全電推進(jìn)GEO衛(wèi)星離子與霍爾電推進(jìn)系統(tǒng)效能對比分析

趙志偉 張雪兒,2 張?zhí)炱?2 冉文亮 李璇

(1 蘭州空間技術(shù)物理研究所 真空技術(shù)與物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，蘭州 730000)(2 甘肅省空間電推進(jìn)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，蘭州 730000)

全電推進(jìn)GEO衛(wèi)星(簡稱全電衛(wèi)星)正在成為高通量商業(yè)通信衛(wèi)星市場的主流[1-4]，由于采用電推進(jìn)完成衛(wèi)星發(fā)射后的全部軌道轉(zhuǎn)移、位置保持及壽終離軌等任務(wù)，大幅降低了衛(wèi)星初始質(zhì)量并實(shí)現(xiàn)一箭雙星發(fā)射，從而具備了衛(wèi)星技術(shù)性能提升和經(jīng)濟(jì)成本降低的雙重競爭力[5-7]，近年來世界各國都在開發(fā)研制全電推進(jìn)GEO通信衛(wèi)星[3-8]，我國也不例外[9-10]。從目前全電衛(wèi)星應(yīng)用的電推進(jìn)類型看，離子和霍爾電推進(jìn)由于技術(shù)成熟度最高、工程應(yīng)用最多、產(chǎn)品功率均已覆蓋了百瓦到十千瓦范圍而成為首選[11-14]。但就具體全電衛(wèi)星工程任務(wù)設(shè)計(jì)分析而言，究竟選用哪一種電推進(jìn)類型更為合適仍然是一個(gè)需要深入探討的問題[14-15]，因?yàn)槌吮娝苤膬煞N電推進(jìn)在比沖、推力、效率、尺寸、電氣供應(yīng)等方面的差別外，全電衛(wèi)星最為關(guān)心的是應(yīng)用電推進(jìn)的整星質(zhì)量效益和完成軌道轉(zhuǎn)移周期，只有通過針對質(zhì)量效益和軌道轉(zhuǎn)移周期這兩個(gè)關(guān)切問題的具體分析與對比才能給出解答。

為了提供一種全電衛(wèi)星工程通用的優(yōu)選離子或霍爾電推進(jìn)的對比分析方法，在假設(shè)電推進(jìn)產(chǎn)品成熟度高、衛(wèi)星配置推力矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、整星電功率足夠等前提條件下，本文針對全電衛(wèi)星電推進(jìn)系統(tǒng)組成，直接利用離子和霍爾電推進(jìn)工程產(chǎn)品質(zhì)量和性能模型[16]，得到了離子和霍爾電推進(jìn)系統(tǒng)的全質(zhì)量模型表達(dá)式(模型)。區(qū)分是否考慮一次電源質(zhì)量、軌道轉(zhuǎn)移周期約束等不同情況，應(yīng)用系統(tǒng)全質(zhì)量模型分別進(jìn)行了全電衛(wèi)星軌道轉(zhuǎn)移任務(wù)和全壽命(軌道轉(zhuǎn)移和全位保)任務(wù)中兩種電推進(jìn)質(zhì)量效益的對比分析，獲得了支持全電衛(wèi)星優(yōu)選應(yīng)用電推進(jìn)類型的工程設(shè)計(jì)參考結(jié)果。

1 全電推進(jìn)GEO衛(wèi)星的系統(tǒng)模型

1.1 電推進(jìn)系統(tǒng)組成

全電推進(jìn)GEO衛(wèi)星的電推進(jìn)系統(tǒng)一般由4臺推力器(TH)和4臺電源處理單元(PPU)組成[17-18]，如圖1所示，其中2臺TH和PPU工作、2臺TH和PPU為備份，每臺TH均配套對應(yīng)的流率單元(FU)、電纜(C)、管路(B)、推力器支架(TM)等，每臺PPU均配置推力器選擇單元(TSU)?？刂茊卧?CU)、氣瓶(TK)、調(diào)壓單元(PRU)等系統(tǒng)共用。在衛(wèi)星軌道轉(zhuǎn)移任務(wù)階段，系統(tǒng)正常情況下，圖1中TH1和TH2為工作推力器，分別由PPU1和PPU2供電。如果發(fā)生主份(工作)推力器或PPU的失效，則啟用備份TH3和TH4推力器，分別由PPU3和PPU4供電完成工作任務(wù)。在衛(wèi)星入軌位置保持階段，系統(tǒng)正常情況下，圖1中TH1和TH3為工作推力器，分別由PPU1和PPU3供電。如果發(fā)生主份(工作)推力器或PPU的失效，則啟用備份TH2和TH4推力器，分別由PPU2和PPU4供電完成工作任務(wù)。另外，圖1中還包含了空間一次電源(太陽陣)(PP)。

圖1 GEO衛(wèi)星全電推進(jìn)系統(tǒng)組成

1.2 電推進(jìn)系統(tǒng)質(zhì)量與性能模型

由文獻(xiàn)[18]可知，GEO全電推進(jìn)系統(tǒng)的的干質(zhì)量MEP的一般表達(dá)式為

MEP=(kM1+kM2·λPP)·PTH+kM3·MPRO+b

(1)

式中：kM1、kM2、kM3、b為系數(shù)，根據(jù)文獻(xiàn)[16]中的工程應(yīng)用數(shù)據(jù)，對于離子全電推進(jìn)系統(tǒng)，取kM1=25.686，kM2=5.0，kM3=0.059，b=114.826，而對于霍爾全電推進(jìn)系統(tǒng)，取kM1=43.207，kM2=5.0，kM3=0.059，b=62.488。由式(1)可知系統(tǒng)干質(zhì)量為推力器功率PTH和推進(jìn)劑量MPRO的函數(shù)，λPP為一次電源的功率比質(zhì)量，其取值對當(dāng)前太陽陣為20 kg/kW、核電為40 kg/kW[19]。如果再加上推進(jìn)劑的質(zhì)量，則成為電推進(jìn)系統(tǒng)全質(zhì)量MEPT的表達(dá)式為

MEPT=(kM1+kM2·λPP)·PTH+(1+kM3)·

MPRO+b

(2)

電推進(jìn)完成工程任務(wù)所需的推進(jìn)劑量，由航天任務(wù)速度增量ΔV、航天器發(fā)射(初始)質(zhì)量M0和電推進(jìn)比沖決定，應(yīng)用火箭方程容易得到推進(jìn)劑量具體計(jì)算公式為

(3)

式中：ηMF為推力器使用效率，主要與推力方向和速度增量方向之間夾角相關(guān)，典型取值對位置保持任務(wù)為0.85，軌道轉(zhuǎn)移任務(wù)為0.90，全位置保持任務(wù)為0.80。

電推進(jìn)的推力FTH和比沖ISP，同樣直接引用文獻(xiàn)[16，18]中基于工程產(chǎn)品數(shù)據(jù)得到的性能經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，表達(dá)式分別為

FTH=βF·PTH+γF

(4)

(5)

式中：βF、γF、αSP、βSP、γSP為系數(shù)，根據(jù)文獻(xiàn)[16]中的工程應(yīng)用數(shù)據(jù)，對于離子全電推進(jìn)系統(tǒng)，取βF=33.07，γF=2.667，αSP=-0.010 25，βSP=0.262 2，γSP=2.787 5，而對于霍爾全電推進(jìn)系統(tǒng)，取βF=48.697，γF=13.303，αSP=-0.007 33，βSP=0.195 7，γSP=1.277。以上各式中，推力單位為mN、功率單位為kW、比沖單位為ks。

2 GEO衛(wèi)星軌道轉(zhuǎn)移任務(wù)的電推進(jìn)質(zhì)量效益對比分析

2.1 不考慮一次電源的質(zhì)量效益分析

目前全電推進(jìn)GEO衛(wèi)星的一次電源功率主要由有效載荷功率需求決定，由于軌道轉(zhuǎn)移階段有效載荷不工作，軌道轉(zhuǎn)移的電推進(jìn)功率不需增加額外的一次電源，也就是可以不考慮一次電源質(zhì)量對電推進(jìn)質(zhì)量效益的影響，為此在式(1)、(2)中取λPP=0即可。將式(3)、(4)、(5)代入式(2)可分別得出離子與霍爾全電推進(jìn)系統(tǒng)中初始全質(zhì)量與速度增量、推力器功率、衛(wèi)星初始質(zhì)量的關(guān)系。

取軌道轉(zhuǎn)移任務(wù)的典型速度增量ΔV1=2800 m/s，單臺推力器功率分別取3.0、4.0、5.0 kW，衛(wèi)星初始質(zhì)量1000～3000 kg范圍。則在離子和霍爾推力器功率相同的情況下，電推進(jìn)系統(tǒng)全質(zhì)量與衛(wèi)星初始質(zhì)量的關(guān)系如圖2所示。由此可見：離子電推進(jìn)系統(tǒng)的質(zhì)量總是小于霍爾電推進(jìn)，也就是離子電推進(jìn)的質(zhì)量效益更好，且隨衛(wèi)星初始質(zhì)量增大，離子電推進(jìn)相對霍爾電推進(jìn)的質(zhì)量效益更加顯著。因此從工程任務(wù)的質(zhì)量效益角度看，離子電推進(jìn)優(yōu)勢明顯。

如果衛(wèi)星功率充足，則可以打破離子和霍爾推力器功率相同的前提條件。這里考慮完成軌道轉(zhuǎn)移時(shí)間約束，即應(yīng)用兩種電推進(jìn)完成軌道轉(zhuǎn)移的時(shí)間相同(例如都是6個(gè)月)。為簡化分析計(jì)算，考慮軌道轉(zhuǎn)移階段兩種電推進(jìn)工作在恒定推力下，推力器工作占空比(典型取值0.85)和推力效率(典型取值0.90)也相同。最簡單計(jì)算為假設(shè)兩種電推進(jìn)推力相同，根據(jù)式(4)中系數(shù)分別針對離子與霍爾系統(tǒng)的取值，可得兩種推力器的功率關(guān)系為

PTH1=1.4725PTH2+0.321

(6)

式中：PTH1為離子推力器功率；PTH2為霍爾推力器功率。把式(6)帶入式(2)，并重新計(jì)算和繪制對應(yīng)于圖2中的曲線，結(jié)果如圖3所示。由此可見，在相同的轉(zhuǎn)移周期約束下，盡管離子推力器的功率總是大于霍爾推力器的功率，但在初始質(zhì)量1000～3000 kg范圍內(nèi)，離子電推進(jìn)質(zhì)量效益仍然好于霍爾電推進(jìn)。

圖2 等功率條件下離子與霍爾電推進(jìn)系統(tǒng)的全質(zhì)量對比

圖3 等推力條件下離子與霍爾電推進(jìn)系統(tǒng)的全質(zhì)量對比

略為復(fù)雜些的計(jì)算為嚴(yán)格考慮軌道轉(zhuǎn)移時(shí)間相同，完成軌道轉(zhuǎn)移時(shí)間可以通過推進(jìn)劑消耗量和流率及推力器工作占空比(0.85)計(jì)算，具體表達(dá)式為

ISPgn/(2FTH)

(7)

式(7)最右端分母出現(xiàn)因子2是由于2臺推力器同時(shí)工作。把式(4)、(5)帶入式(7)并通過周期相等求解離子和霍爾推力器功率關(guān)系時(shí)，由于沒有解析解，采用數(shù)值計(jì)算方法得到表1中的具體結(jié)果，可見式(7)計(jì)算結(jié)果比式(6)結(jié)果略大，但由于最大功率差別僅為4%左右，可以判斷圖3的等推力條件對比結(jié)果與等周期條件對比結(jié)果不會有大的差異。

表1 等推力和等周期條件下推力器功率計(jì)算結(jié)果

基于式(7)并應(yīng)用式(4)、(5)，可得轉(zhuǎn)移周期180天條件下離子和霍爾推力器功率需求與衛(wèi)星初始質(zhì)量的關(guān)系曲線，如圖4所示。由此可見：離子推力器功率始終大于霍爾推力器功率，衛(wèi)星初始質(zhì)量越大所需功率越大，且離子與霍爾功率差別也越大。在1000～3000 kg初始質(zhì)量范圍，對應(yīng)單臺離子推力器的功率在3.28～10.07 kW范圍，對應(yīng)單臺霍爾推力器的功率在1.89～6.39 kW范圍。因此從工程任務(wù)周期效益的角度看，霍爾電推進(jìn)明顯占優(yōu)。

圖4 180天轉(zhuǎn)移周期條件下推力器最小功率與初始質(zhì)量變化關(guān)系

2.2 考慮一次電源的質(zhì)量效益分析

如果對應(yīng)有效載荷的功率需求不足以支撐軌道轉(zhuǎn)移階段的電推進(jìn)功率需求，則需要考慮衛(wèi)星一次電源的質(zhì)量影響。最為嚴(yán)酷的情況是所有電推進(jìn)功率的一次電源質(zhì)量都納入電推進(jìn)系統(tǒng)質(zhì)量模型，且一次電源為太陽陣，即λPP=20 kg/kW。代入式(2)可得此時(shí)等功率條件下離子與霍爾電推進(jìn)系統(tǒng)的全質(zhì)量對比。下面直接給出對應(yīng)的計(jì)算結(jié)果。

圖5所示為離子和霍爾推力器功率相同情況下，電推進(jìn)系統(tǒng)全質(zhì)量與衛(wèi)星初始質(zhì)量的關(guān)系，可見：離子電推進(jìn)系統(tǒng)的質(zhì)量仍然總是小于霍爾電推進(jìn)。隨衛(wèi)星初始質(zhì)量增大，離子電推進(jìn)相對霍爾電推進(jìn)的質(zhì)量效益更加顯著。另外由于一次電源的貢獻(xiàn)，兩種電推進(jìn)系統(tǒng)的質(zhì)量都顯著增大。

圖5 等功率條件下離子與霍爾電推進(jìn)系統(tǒng)的全質(zhì)量對比

圖6所示為等推力條件下電推進(jìn)系統(tǒng)全質(zhì)量與衛(wèi)星初始質(zhì)量的關(guān)系，由此可見：在相同的轉(zhuǎn)移周期約束下，離子推力器功率總是大于霍爾推力器，且在初始質(zhì)量1000～3000 kg范圍內(nèi)，霍爾電推進(jìn)質(zhì)量效益好于離子電推進(jìn)，對比圖3來看出現(xiàn)了兩種電推進(jìn)質(zhì)量效益的反轉(zhuǎn)，這就意味著離子電推進(jìn)功率增大帶來的一次電源質(zhì)量增加，已經(jīng)無法用其高比沖帶來的推進(jìn)劑質(zhì)量節(jié)省補(bǔ)償了。

圖6 等推力條件下離子與霍爾電推進(jìn)系統(tǒng)的全質(zhì)量對比

由于一次電源僅影響電推進(jìn)系統(tǒng)全質(zhì)量，而電推進(jìn)系統(tǒng)全質(zhì)量有包含在衛(wèi)星初始質(zhì)量中，從式(7)可見，在兩種電推進(jìn)推力和比沖性能模型沒有變化的情況下，180天完成軌道轉(zhuǎn)移所需推力器功率關(guān)系圖4仍然成立，不會受到考慮一次電源質(zhì)量的影響。當(dāng)電推進(jìn)系統(tǒng)功率相等時(shí)，離子推力器的推力小于霍爾推力器，導(dǎo)致使用離子推力器時(shí)軌道轉(zhuǎn)移時(shí)間長于霍爾推力器，此時(shí)由于衛(wèi)星穿越地球輻射帶使得太陽翼功率衰減量高于使用霍爾推力器，導(dǎo)致太陽翼重量進(jìn)一步增加，這一因素使得軌道轉(zhuǎn)移時(shí)間成為電推進(jìn)系統(tǒng)選用的重要依據(jù)之一，然而這種情況僅在電推進(jìn)系統(tǒng)電功率受限時(shí)需要考慮，當(dāng)系統(tǒng)電功率足夠時(shí)，顯然以等推力或等周期條件進(jìn)行對比分析更為合理。此外，即使在等功率條件限制下，具體的軌道轉(zhuǎn)移時(shí)間也會受到推力以外其他因素的制約，需要根據(jù)具體任務(wù)的類型和需求合理取舍，此處暫不作深入分析。

3 GEO衛(wèi)星全壽命任務(wù)的電推進(jìn)質(zhì)量效益對比分析

3.1 全位保電推進(jìn)質(zhì)量效益分析

在衛(wèi)星入軌后的15年服役期，南北位保和東西位保(統(tǒng)稱為全位保)任務(wù)中，電推進(jìn)的工作策略包括兩臺推力器同時(shí)工作(如波音衛(wèi)星系統(tǒng)BSS-702平臺)[20]和僅單臺推力器工作(如實(shí)踐-20衛(wèi)星)兩種，為討論方便這里選擇第二種工作策略。平均和等效來看，其每年全位置保持速度增量為52 m/s，推力效率取0.80，15年的總速度增量為780 m/s。另一方面，由于衛(wèi)星有效載荷開始工作，全位置保持時(shí)的推力器功率相對軌道轉(zhuǎn)移時(shí)降低一半左右，正因?yàn)榇?，全位置保持任?wù)階段不再考慮一次電源的質(zhì)量，因?yàn)檐壍擂D(zhuǎn)移階段的功率已完全覆蓋。全位保期間電推進(jìn)全質(zhì)量表達(dá)式(2)仍然使用，只需將速度增量變更為ΔV2=780 m/s和衛(wèi)星初始質(zhì)量變更為入軌質(zhì)量M1和M2即可，盡管衛(wèi)星發(fā)射質(zhì)量相同，但由于軌道轉(zhuǎn)移中兩種電推進(jìn)消耗推進(jìn)劑量不同，導(dǎo)致入軌質(zhì)量M1和M2不相同。由于在推力器功率相同和入軌質(zhì)量相等情況下的兩種電推進(jìn)質(zhì)量效益已經(jīng)有過分析[13-14]，這里不再重復(fù)，而直接進(jìn)入后面全壽命任務(wù)(軌道轉(zhuǎn)移+全位保)的質(zhì)量效益分析。

3.2 不考慮一次電源質(zhì)量的全壽命任務(wù)的電推進(jìn)質(zhì)量效益對比分析

取λPP=0，并且考慮到推進(jìn)劑總量為軌道轉(zhuǎn)移消耗量和全位保消耗量之和，即可得出此時(shí)的全壽命電推進(jìn)系統(tǒng)全質(zhì)量表達(dá)式(5)，推導(dǎo)中已經(jīng)應(yīng)用了位保功率為軌道轉(zhuǎn)移功率一半的條件。這里仍然對比等功率條件和等推力條件下的兩種電推進(jìn)質(zhì)量效益。

離子和霍爾推力器功率相同情況下，完成全壽命任務(wù)時(shí)電推進(jìn)系統(tǒng)全質(zhì)量與衛(wèi)星初始質(zhì)量的關(guān)系如圖7所示，由此可見：離子電推進(jìn)系統(tǒng)的質(zhì)量總是小于霍爾電推進(jìn)；隨衛(wèi)星初始質(zhì)量增大，離子電推進(jìn)相對霍爾電推進(jìn)的質(zhì)量效益更加顯著。因此從工程任務(wù)質(zhì)量效益出發(fā)，應(yīng)優(yōu)選離子電推進(jìn)系統(tǒng)。

圖7 等功率條件下全任務(wù)電推進(jìn)系統(tǒng)的質(zhì)量對比

離子和霍爾推力器推力相同情況下，完成全壽命任務(wù)時(shí)電推進(jìn)系統(tǒng)全質(zhì)量與衛(wèi)星初始質(zhì)量的關(guān)系如圖8所示，其中等推力對應(yīng)的功率換算關(guān)系為式(6)及表1中數(shù)據(jù)。由此可見：在相同推力條件約束下，離子推力器功率總是大于霍爾推力器，但在初始質(zhì)量1000～3000 kg范圍內(nèi)，仍然是離子電推進(jìn)質(zhì)量效益好于霍爾電推進(jìn)。

圖8 等推力條件下全任務(wù)電推進(jìn)系統(tǒng)的質(zhì)量對比

3.3 考慮一次電源質(zhì)量的全壽命任務(wù)的電推進(jìn)質(zhì)量效益對比分析

考慮一次電源情況下，完成全任務(wù)的電推進(jìn)系統(tǒng)質(zhì)量表達(dá)式與3.2中類似，只是其中第一項(xiàng)的功率常數(shù)不同。圖9所示為離子和霍爾推力器功率相同情況下，完成全任務(wù)電推進(jìn)系統(tǒng)質(zhì)量與衛(wèi)星初始質(zhì)量的關(guān)系，可見在1000～3000 kg初始質(zhì)量范圍內(nèi)：離子電推進(jìn)系統(tǒng)的質(zhì)量仍然總是小于霍爾電推進(jìn)，且隨衛(wèi)星初始質(zhì)量增大，離子電推進(jìn)相對霍爾電推進(jìn)的質(zhì)量效益更加顯著。

圖9 考慮一次電源和等推力條件下電推進(jìn)系統(tǒng)的質(zhì)量效益對比

圖10所示為等推力條件下電推進(jìn)系統(tǒng)全質(zhì)量與衛(wèi)星初始質(zhì)量的關(guān)系，由此可見離子推力器功率總是大于霍爾推力器。在初始質(zhì)量1000～3000 kg范圍內(nèi)，霍爾電推進(jìn)與離子電推進(jìn)的質(zhì)量效益出現(xiàn)競爭性：高功率下霍爾的質(zhì)量效益好于離子，但在小功率下出現(xiàn)了兩種電推進(jìn)的質(zhì)量交叉點(diǎn)，隨初始質(zhì)量增大，質(zhì)量效益從霍爾好于離子轉(zhuǎn)變?yōu)殡x子又好于霍爾的情況。因此在綜合考慮工程任務(wù)質(zhì)量效益和周期效益情況下，需要進(jìn)一步結(jié)合具體航天器初始質(zhì)量確定優(yōu)選離子還是霍爾電推進(jìn)系統(tǒng)。

圖10 考慮一次電源和等推力條件下電推進(jìn)系統(tǒng)的質(zhì)量效益對比

4 結(jié)論

基于離子和霍爾電推進(jìn)產(chǎn)品性能及質(zhì)量經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，針對全電衛(wèi)星電推進(jìn)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)配置，推導(dǎo)出了電推進(jìn)系統(tǒng)全質(zhì)量模型表達(dá)式，在1000～3000 kg衛(wèi)星初始質(zhì)量范圍，基于系統(tǒng)全質(zhì)量模型進(jìn)行了全電衛(wèi)星任務(wù)的兩種電推進(jìn)質(zhì)量效益對比分析，獲得的主要結(jié)論包括如下方面：

(1)在不考慮一次電源質(zhì)量和等功率條件下完成軌道轉(zhuǎn)移任務(wù)時(shí)，離子電推進(jìn)的質(zhì)量效益總是好于霍爾電推進(jìn)，且隨衛(wèi)星初始質(zhì)量增大，離子相對霍爾的質(zhì)量效益更加顯著；在考慮一次電源質(zhì)量和等推力條件下完成軌道轉(zhuǎn)移任務(wù)時(shí)，離子電推進(jìn)的質(zhì)量效益仍然要好于霍爾電推進(jìn)，但相對等功率條件下的質(zhì)量效益有明顯降低。

(2)在考慮一次電源質(zhì)量和等推力條件下完成軌道轉(zhuǎn)移任務(wù)時(shí)，離子推力器功率要明顯大于霍爾推力器功率，且衛(wèi)星初始質(zhì)量越大所需功率越大、離子與霍爾功率差別越大。對應(yīng)單臺離子推力器的功率范圍3.28～10.07 kW、單臺霍爾推力器的功率范圍1.89～6.39 kW。

(3)在不考慮一次電源質(zhì)量和等功率條件下完成軌道轉(zhuǎn)移和全位保任務(wù)時(shí)，離子電推進(jìn)的質(zhì)量效益總是好于霍爾電推進(jìn)，且隨衛(wèi)星初始質(zhì)量增大，離子相對霍爾的質(zhì)量效益更加顯著。

(4)考慮一次電源質(zhì)量時(shí)，離子電推進(jìn)和霍爾電推進(jìn)的系統(tǒng)質(zhì)量顯著增大，且系統(tǒng)質(zhì)量增大的主要來源是一次電源的質(zhì)量?？紤]一次電源質(zhì)量和等推力條件下完成軌道轉(zhuǎn)移和全位保任務(wù)時(shí)，離子推力器功率總是大于霍爾推力器，但霍爾電推進(jìn)與離子電推進(jìn)的質(zhì)量效益出現(xiàn)競爭性：高功率下霍爾的質(zhì)量效益好于離子，但在小功率下存在離子質(zhì)量效益好于霍爾的衛(wèi)星初始質(zhì)量區(qū)域。