2023年2月25日，由北航宇航學院“先進空間推進”研究團隊研製的國際首個容性儲電離子液體電噴霧推進係統在軌成功應用500天。該推進係統（ILT-50）作為亞太空間合作組織大學生小衛星-1（APSCO-SSS-1）的離軌動力裝置，於2021年10月14日由“長征四號丁”運載火箭在太原衛星發射中心成功發射，隨衛星進入高度517km的太陽同步軌道。

　　2022年5月17日，ILT-50離子液體電噴霧推力器首次成功完成在軌點火試驗驗證，多組遙測數據有效驗證了離子液體電噴霧推力器單噴口產生了32.8μN的連續微推力；為驗證衛星運行一年後的係統可靠性，在2022年10月18日和2023年2月25日，係統又分別兩次成功實現點火驗證，與之前試驗結果高度一致。

衛星發射和ILT-50離子液體電噴霧推力器在衛星上的位置

ILT-50離子液體電噴霧推進係統實物、點火和原理

離子液體電噴霧推進係統在軌遙測信號

　　自2022年5月17日首次點火以來，ILT-50離子液體電噴霧推進係統進行了多組持續的點火工作及推力在軌功能試驗。遙測數據表明，衛星動量輪轉速發生了明顯的變化。通過對比點火前後衛星動量輪轉速變化數據，得到離子液體電噴霧推力器在-5至-10℃條件下的推力為32.8μN，這與2022年10月18日和2023年2月25日兩輪次點火的數據和項目團隊前期在地麵使用微推力架測得的推力數據一致。這也是離子液體電噴霧推進係統首次公開報道的在軌推力數據。

在軌推力測試動量輪轉速數據在軌推力獲得

　　離子液體電噴霧推進是一種以液態推進劑為工質的新型靜電式推進裝置。離子液體工質在電場的作用下霧化形成微小帶電液滴、並在電場力作用下被加速噴出產生推力，其推力範圍在微牛至百微牛量級。離子液體電噴霧推進涉及滲流物理學、噴霧機理、電化學及場發射效應等多門學科領域的研究，其具有高荷質比和多樣可控的離子種類及狀態等特性，近年來在國際上引發廣泛關注，成為先進空間推進領域的研究熱點和前沿。離子液體電噴霧推進具有功耗低、微牛推力、結構緊湊、控製靈活、可靠性高等特點，為微納衛星等航天器的主動變軌、精準姿控等需求提供了完美的解決方案，可廣泛應用於星群組網及編隊飛行、無拖曳控製、精確定位和對地/深空觀測等太空任務。

　　離子液體電噴霧推進係統的成功研製和長時間在軌驗證，是北航有組織科研模式的又一成功案例。多年來，由湯海濱、任軍學、王偉宗、富慶飛、楊立軍等師生組成的聯合研究團隊，在流體力學-電化學-滲流物理等基礎方向橫向深度交叉，在基礎研究-關鍵技術-係統研製-工程應用創新鏈條上實現縱向連續突破，最終完成離子液體電噴霧推力器的在軌應用驗證。該研究得到了包括國家自然科學基金和科工局民用航天預研項目在內的十餘項相關項目支持，建設完成了國際先進的空間電推進實驗設備。提出了交變電場Taylor錐射流參數不穩定性理論，明晰並解決了電噴霧科學研究中的電場力與表麵張力主導的Rayleigh不穩定機製、非定常電場下霧化場的動態響應特性、交變電場作用下射流的線性失穩機製、導電離子液體錐射流發射、束流形成演化與真空羽流自中和機製等科學難題；所發現的新機理支撐突破了離子液體電推進容性儲電自中和、離子液體/推力器/電源係統集成和微牛級推力精準測量等多項關鍵技術；長時間在軌試驗驗證也反映了離子液體電推進在軌環境適應性及電噴霧推進劑太空長期儲存能力。這也是國際上首次通過容性儲電方式實現了單台離子液體電噴霧推力器的自中和工作並長時間應用於衛星在軌任務。基礎研究成果發表在流體力學、傳熱傳質等領域頂級期刊《Journal of Fluid Mechanics》、《Physics of Fluids》、《Journal of Aerosol Science》、《Journal of Colloid and Interface Science》、《International Journal of Heat and Mass Transfer》。

DWB-2500超高真空度地麵測試艙和配套綜合診斷係統

離子液體電噴霧推力器射流時域變化圖和泰勒錐流場圖

分子動力學模擬獲得的離子液體錐射流粒子分布及演化

電流體力學模擬獲得的離子液體錐射流形成、演化和流場分布

　　離子液體電噴霧推進係統對於我國發展低軌小衛星星座、深空探測等有著重大的應用價值。ILT-50離子液體電噴霧推進係統長時間在軌試驗驗證的成功，標誌著著離子液體電推進作為微推係統中的一種優質方案逐漸走向成熟，這將對我國未來空間技術的發展產生深遠影響。

亞太空間合作組織大學生小衛星星座和搭載的離子液體電噴霧推進係統示意圖