記者黃仁杰／台北報導
隨著低軌衛星、通訊星系與地球觀測任務快速增加，衛星能否在太空中自主調整姿態、維持軌道，甚至閃避太空垃圾，已成為任務能否長期運作的關鍵。國科會今（24）日公布最新學術成果，由國立成功大學航空太空工程學系特聘教授李約亨率領ZAP LAB研究團隊，自主研發微型衛星電漿推進系統，其中真空陰極電弧推進器已搭載「台灣百合三號」立方衛星升空，並取得初步點火測試數據，成為台灣發展自主太空推進技術的重要里程碑。
不同於火箭發射時使用的化學推進，電漿推進器利用電能將推進劑電離成帶電粒子，再高速噴出產生推力。雖然瞬間推力較小，卻具有燃料效率高、耗用推進劑少及可長時間運作等優勢，適合用於衛星姿態控制、軌道維持、軌道轉換及除役離軌。
團隊自2014年起投入電漿推進技術研究，此次發表的真空陰極電弧推進器（VCAT），使用固態金屬作為推進劑，不須搭載高壓燃料桶，整套系統重量不到1公斤，體積約為10公分立方、相當於1U立方衛星單元，耗電低於5瓦，適合空間與電力有限的微型衛星。
不過，傳統VCAT長時間運作後，容易因石墨層厚度不均而出現點火失敗或短路。團隊開發多層絕緣結構，將絕緣層與石墨層交錯堆疊，使電漿更容易在接面產生，並讓推進器點火壽命由原本約1,000次，大幅提升至超過40萬次，相當於延長逾400倍。
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該系統已完成超過40萬次地面測試，並通過振動、熱真空循環及電磁干擾等太空環境測試，技術成熟度達到TRL 7。搭載推進器的台灣百合三號於2025年11月29日升空後，團隊取得初步點火數據，與地面測試結果比對後判定驗證成功。
除提升使用壽命外，團隊也透過雙脈衝驅動設計，將推進劑燒蝕率提高3.56倍，並降低約68.7％的點火電壓，改善真空電弧推進器推力與總衝量不足的問題。
另一項成果則是真空電弧誘發脈衝式電漿推進器（VAI-PPT）。傳統脈衝式電漿推進器常因碳沉積附著於點火器，導致點火效率下降甚至失效，團隊改以真空電弧誘發主放電，提高點火成功率與推力穩定性，相關技術已取得台灣、美國及日本專利。
在後續開發的同軸式設計中，推進器比衝與效率皆提升至傳統系統約3倍，使用壽命超過10萬次；高功率版本更將主放電電壓由2,000伏降至300伏，降低電磁干擾對衛星電子設備的影響，並可依任務需求調整操作功率。
團隊表示，低功率模式可用於姿態控制與軌道維持，高功率模式則可執行太空垃圾閃避或衛星除役離軌。未來也將持續推進射頻離子推進器、霍爾推進器及尖端磁場推進器等技術，布局衛星編隊飛行、低軌通訊、太空垃圾減量與深空探測，逐步建立台灣自主太空推進技術與產業能量。
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本篇文章授權來源：科技島
