“商用”电推进的兴起与SpaceX成本战略（一）

氩气来了，星链开启“狂飙”模式？

北京时间2023年02月27日，美国SpaceX公司公布了他们第二代星链卫星mini版（后称“V2 mini”）的相关技术参数。虽冠以mini的后缀，但其单星质量已经达到了750 kg，是第一代星链卫星的两倍多。据消息源称V2 mini峰值功率可以达到5 kW，巨大的太阳能板尺寸加上不小的质量体积，在近地轨道算是小巨人级别了。正式版的第二代“星链”卫星重量将可能达到1.75 t，甚至2 t，已接近地球同步轨道的星重量。虽然中低轨的轨位资源相对富裕，但SpaceX这些小巨人发射之后，隐隐有霸占中低轨的趋势了。随着卫星参数一同公布的还有其使用的新一代霍尔电推进（后称“二代霍尔”）的相关参数，最引人关注的是其霍尔电推进的工质由氪气换成了氩气，又在业内引发了一波“电推热潮”。

我们最近陆续收到身边小伙伴们对Space X二代星链及其4.2 kW氩气霍尔电推进的咨询。首先感谢国内外朋友们第一时间给我们发来的消息，我们所掌握的目前基本与其报道一致，但也有些信息跟Space X官方报道出来的有所不同。大家都很关心商用电推进的发展趋势。我们的团队也进行了讨论，下面给小伙伴们分享我们的观点，欢迎拍砖。本文尽量用通俗的语言来讲，有些地方也会科普下，以至于全文有点长，分成了四部分连载。

在开始讨论前，我们先明确概念和讨论的范畴，这样大家会更容易理解马斯克的技术思路。每次我们在讨论Space X的电推进时，其实是在讨论商用电推进。对于商用电推进，商业属性是第一位的，其次才是性能属性。商业属性要求首先围绕“成本（cost）”战略设计产品，产品展示出的形态与传统航天将“性能（performance）”放第一位的产品形态不同。所以我们能看到马斯克的商用火箭采用的是可重复使用、发动机阵列的低制造及低发射成本路线；为了降低卫星组网成本，最大限度增加单次发射的卫星数量，马斯克的卫星采用了扁平状的刀片式结构。这一系列激进的技术创新其实都来源于商业属性的要求和驱动。

Performance & Cost设计对比——火箭&卫星

Performance & Cost设计对比——汽车

所以当看到马斯克的第二代霍尔电推进采用更低廉的氩气作为工质时，我们一点都不感觉到惊讶。马斯克的第一代氪气霍尔电推进已经比传统的高性能氙气霍尔电推进大大节省了成本，但是对于高总冲的在轨任务来说，“油费”仍然在整个电推进系统占了相当可观的比例。特别是自2021年开始，氪气价格不断增长；2022年2月后，受俄乌战争及俄罗斯限制出口稀有气体价格飙升，氪气价格翻了一倍。因此为了进一步减少二代“星链”的组网成本，节省“油费”，采用更低廉的氩气（即使牺牲部分系统综合性能）是一条可行的商业和工程路线。同时我们也看到有一些专业人士对马斯克采用氩气电推进的疑问，认为氪气已经非常便宜，没有必要再用氩气替代。这里我们想提醒一下读者，马斯克的“星链”（或叫“星盾”）的最终形态可能会达到4.2万颗卫星，因此在一颗卫星上节省成本的努力将会得到4.2万倍的回报；或者反过来说，没有围绕“商业”属性设计的产品所带来的单颗卫星成本的上浮，最终都会放大4.2万倍而使得整个星座工程可能进行不下去（此前美国铱星计划因成本过高而失败）。这也是为什么马斯克的电推进需要以商业属性为第一去重新定义和设计开发。

下文连载首先会向大家介绍一下什么是霍尔电推进，它的工作原理和优势是什么，接下来再解读SpaceX的二代霍尔电推进，最后探讨商用电推进的发展趋势。

作者：小宇宙

下节预告

“商用”电推进的兴起与SpaceX成本战略（二）

霍尔电推进的前世今生

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