Name: 小型化霍尔推进器的优化、测试和诊断 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-02-16T13:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 22 s
Description: 了解小型化霍尔推进器的自动化测试与诊断方法。本研究利用硬件软件集成系统，在地面空间环境模拟设施中实现智能诊断与性能评估，为电推进技术发展提供可靠的测试方案。

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本工作部分得到了新加坡OSTIn-SRP/EDB、新加坡国家研究基金会、新加坡Academic Research Fund AcRF Tier 1 RP 6/16项目以及美国乔治华盛顿大学纳米技术研究所的支持。I. L. 感谢昆士兰科技大学科学与工程学部化学、物理与机械工程学院提供的支持。

本文介绍了推力标定程序和性能评估的方案，以及通过零位测量进行独立推力验证和利用空间原位数据传感进行羽流轮廓测量的方法。
1. 推力校准步骤与推力性能评估
<ol>
	<li>确保所有组件均已按照图5所示安装在腔室内。</li>
	<li>在密封腔室之前，先对外部诊断工具的连接性进行测试。</li>
	<li>使用集成的设施控制系统对腔室进行密封。</li>
	<li>按级联顺序启动真空泵：首先启动干泵（直至腔室压力降至1 Pa），然后启动涡轮分子泵（直至压力降至约5 × 10-4 Pa），最后启动低温泵。 
	注意：PSAC将继续抽真空至高真空状态（&#60; ~10-5 Pa），以模拟空间环境。此时可暂停本操作流程。</li>
	<li>使用开发的应用程序将设备与腔室内的无线收发器同步。当收发器上的发光二极管（LED）停止闪烁时，表示同步过程完成。</li>
	<li>当达到所需真空度后，记录激光位移传感器的初始读数（模拟电压），作为基准值。</li>
	<li>使用开发的应用程序触发下放一个已知精确质量且经过校准的铜环重物，以在四丝悬挂平台上产生力的传递。 
	注意：每个铜环的质量取决于所用四丝悬挂平台的预期灵敏度。本实验中，扩展校准模式下单个铜环质量约为100 mg，精细校准模式下为10 mg。更多信息请参见代表性结果部分。</li>
	<li>当重物完全下放且其重量转化为水平力后，记录激光位移传感器的位移读数（模拟电压）。</li>
	<li>重复执行步骤1.7和1.8，依次下放各个校准重物并记录四丝悬挂平台的位移，直至所有校准重物均使用完毕。序列完成后，校准单元会自动将所有重物恢复至平衡位置，以便在点火推进器前使四丝悬挂平台重新达到平衡状态。保存校准因子（文件 | 另存为 | &#34;Factor.txt&#34;）。</li>
	<li>绘制校准曲线，以获得安装在四丝悬挂平台上的系统的校准因子，该校准因子（单位：mN/V）即为力-电压图的斜率。</li>
	<li>在点火推进器之前，再次记录激光位移传感器的基准模拟电压。</li>
	<li>启动原位MATLAB程序，利用公式3（见代表性结果）实时计算推力，并输入步骤1.9中获得的校准因子（文件 | 打开 | &#34;Factor.txt&#34;）。</li>
	<li>随后可再次点火推进器。使用自主研发的数据采集程序实时捕获所需参数。 
	注意：也可使用集成应用程序，实现校准过程的全自动控制，同时相应地同步电机驱动序列和传感器数据采集。</li>
</ol>
2. 用于独立推力验证的零测量协议
<ol>
	<li>首先，获取推进器处于平衡位置时的基线（模拟电压）读数（来自激光位移传感器）。</li>
	<li>从推进器控制面板将工作参数切换至所需值，并启动推进器。</li>
	<li>推进器启动后，等待四丝摆系统的振荡稳定。</li>
	<li>当四丝摆系统稳定至稳态后，使用零位测量系统的控制应用程序触发砝码下降，同时监测激光位移传感器的读数。持续降低砝码，直至四丝摆平台被驱动重新回到平衡位置。</li>
	<li>一旦达到平衡位置，终止驱动过程，并确定使四丝摆系统恢复平衡所需的力。</li>
	<li>触发止动块，阻止四丝摆平台继续移动。</li>
	<li>计算产生使系统恢复平衡所需水平力对应的质量。</li>
</ol>
3. 用于空间原位数据传感与羽流剖面测量的机器人炮塔驱动
注意：在推进器运行期间，操作人员可选择手动驱动系统至所需角度，以获取特定位置的羽流特性，或启动自动序列。
<ol>
	<li>在开始实验前，将推进器安装在移动平台上（如PSAC的情况）。</li>
	<li>启动止动杆机构，以防止实验过程中平台发生运动。</li>
	<li>触发测量程序并启动伺服电机，驱动探针至0°位置。</li>
	<li>从探针获取一次测量数据。 
	注意：根据所安装探针的类型，测量过程可按照可编程序列进行调整，以获得放电羽流的完整空间分布。（a）若安装的是法拉第探针，则读取源表上的数值（此时-30 V偏压持续施加于保护环上）。（b）若安装的是朗缪尔探针，则向探针施加锯齿波电压信号，并获取和解析其I-V特性曲线。（c）若安装的是RPA（能量分析器），则向分辨栅网施加锯齿波电压信号，并获取和解析其I-V特性曲线。</li>
	<li>通过微控制器触发伺服电机，移动至下一个角度位置，并再次触发探针序列进行测量。</li>
	<li>将测量数据保存在数据矩阵中各自标记好的数组内。</li>
	<li>重复步骤3.5和3.6，直至完成至180°的完整扫描，并将探针返回至0°位置。</li>
	<li>分析已保存的数据。</li>
</ol>

作者声明不存在竞争性财务利益或其他利益冲突。

典型的霍尔型推进器44 是结构相对简单、成本低廉且效率很高的装置，可将离子流加速至每秒数十千米的速度，从而为卫星和航天器的加速、轨道机动、姿态调整、位置与姿态控制以及在服役寿命结束时离轨提供所需推力。在卫星及其他轨道载荷上应用霍尔推进器，可延长任务寿命，实现轨道转移以及多颗卫星的编队或星座飞行，并支持多任务能力。从结构上看（见图13示意图），霍尔推进器是一种同轴腔体，其一端装有阳极，出口附近则放置阴极。通常采用易于电离且相对分子质量较大的氙气（Xe）作为推进剂，但在某些情况下也可使用碘等其他元素45。离子流由阳极与阴极之间建立的静电场加速，而由一组线圈或永磁体系统产生的磁场则在腔体中心区域维持电子漂移电流46。该电子漂移电流不仅有效电离中性气体，同时还能补偿正离子电荷的变化。
电推进推进器的效率在很大程度上取决于其设计，尤其是电极的形状与构型、磁场参数，以及加速通道、阳极和阴极中发...

近年来，空间产业重新受到关注，部分原因在于高效电推进系统的出现，这些系统在不断降低发射成本的同时，显著提升了任务能力1,2,3。随着当前对空间探索的兴趣日益增长，多种不同类型的空间电推进装置已被提出并进行了测试4,5,6,7,8，并得到支持9,10。其中，栅格式离子推进器11,12和霍尔效应推进器13,14尤为引人关注，因其效率可达约80%，远超任何化学推进器；即便是效率最高的氢氧推进系统，受限于基本物理定律，其比冲也仅限于约5000 m/s15,16,17,18。
对微型空间推进器进行全面且可靠的测试，通常需要一套大型复杂的测试设施，包括测试舱、真空设备（泵）、控制与诊断仪器、等离子体参数测量系统19，以及多种维持推进器运行的辅助设备，例如电力供应系统、推进剂供给装置、推力测量平台等20,21。此外，典型的空间推进器由多个单元组成，这些单元各自独立地影响整个推进系统的效率和使用寿命，因此既可单独测试，也可作为推进器整体组件的一部分进行测试22,23。这显著增加了测试程序的复杂性，并意味着测试周期较长24,25。推进器阴极单元的可靠性，以及在使用不同推进剂时推进器的运行情况，也需要特别关注26,27。
为了量化电推进系统的性能，并对模块进行空间任务运行部署前的认证，需要具备模拟真实空间环境能力的地面测试设施，以用于多尺度推进装置的测试28,29,30。此类系统的一个实例是位于新加坡空间推进中心（SPC-S，图1a，b）的大型空间环境模拟舱31。在开发此类模拟环境时，需考虑以下主要和次要因素。主要因素包括：所构建的空间环境必须能够准确且可靠地模拟真实的空间环境，且内置的诊断系统必须在系统性能评估期间提供精确且可靠的诊断数据。次要因素包括：模拟的空间环境必须具备高度可定制性，以实现不同推进系统和诊断模块的快速安装与测试，同时该环境应支持高通量测试，以便同时优化多个单元的放电特性和运行条件。
空间环境模拟器与抽气设施
本文介绍了SPC-S为测试微型电推进系统及集成模块而建立的两个仿真设施。这两个设施规模不同，在性能评估过程中主要承担不同的作用，具体如下所述。
大型等离子体空间致动室（PSAC）
PSAC 的尺寸为 4.75 米（长度）× 2.3 米（直径），配备了一套真空抽气系统，该系统由多个大容量泵协同工作组成。其能够达到低于 10-6 Pa 的本底压力。系统集成了真空控制读出装置以及泵的启动/ purge 系统，用于腔室的抽真空和吹扫操作。设备配备有多个可定制的法兰、电气贯通件和可视诊断观察窗，以提供线路测试功能。结合内部安装的全套诊断能力，可实现多模式诊断的快速改装。PSAC 的规模还允许在模拟环境中对完全集成的模块进行测试。
PSAC 是 SPC-S 的旗舰级空间环境模拟设施（图 1c,d）。其巨大的尺寸可支持对安装在四线悬挂平台上的完整模块（尺寸达数个标准单位）进行测试。该方法的优势在于能够实时可视化观测推进模块在不同有效载荷上的安装方式如何影响有效载荷在太空中的原位机动能力。这一过程通过将整个有效载荷安装并悬挂在专有的四线推力测量平台上实现模拟。随后可点火启动推进器，并在模拟的空间条件下对悬挂平台连同推进器及有效载荷整体进行测试。通过电推进模块进入测试环境的推进剂气体由真空系统高效抽除，以确保腔室整体压力不受影响，从而维持真实的空间环境32,33,34。此外，电推进系统通常涉及等离子体的产生，并利用对系统排出的带电粒子轨迹的调控来产生推力35。在较小的模拟环境中，由于推进系统与腔壁距离较近，壁面电荷或等离子体鞘层的积累可能通过等离子体-壁面相互作用影响放电性能，尤其对于典型推力在毫牛量级的微推进系统而言更为显著。因此，必须特别关注并尽量减少此类因素的影响36。PSAC 的大尺寸显著降低了等离子体与腔壁的相互作用，使其可忽略不计，从而更准确地反映放电参数，并实现对电推进模块羽流特性的监测。PSAC 通常用于完整模块的评估以及系统集成与优化过程，有助于将推进器原型快速转化为可用于地面测试的运行就绪系统，为航天任务的资格认证做好准备。
缩放等离子体空间环境模拟器（PSEC）
等离子体与空间推进实验舱（PSEC）的尺寸为65 cm × 40 cm × 100 cm，配备一套真空抽气系统，由六台大容量泵协同工作组成（包括干式真空泵、涡轮分子泵和低温真空泵）。当整个抽气系统运行（所有泵均启用）时，可达到低于10-5 Pa的本底压力。通过集成的质量流量读出装置和压力计，可对压力和推进剂流量进行实时监测。PSEC主要用于推进器的耐久性测试。通过长时间点火运行推进器，评估等离子体对放电通道造成的损伤及其对推进器寿命的影响。此外，如图2所示，该设施配备复杂的气体流量控制网络，可快速连接其他原料推进剂至阴极和阳极，用于测试推进器与新型推进剂的兼容性，以及后者对推进器性能的影响。这对于致力于研究在运行过程中使用新型推进剂的“吸气式”电推进器的研究团队而言，具有日益增长的兴趣和重要性。
综合诊断设施（多模态诊断）
已为PSEC和PSAC中的两个系统开发了不同的集成诊断设施，这些设施配备了自动化集成机器人系统（AIRS-µS）19,23，以满足不同规模和目的的诊断需求。
PSEC中的整合诊断
PSEC 中的诊断工具主要依赖于在长时间运行过程中对放电的实时监测。质量管理系统监测设施中残留气体内的污染物种类，这些污染物来源于放电过程中材料的溅射。通过随时间定量监测这些微量物质，可评估推进器放电通道和电极的侵蚀速率，进而估算推进器的使用寿命。光学发射光谱仪（OES）通过监测因侵蚀产生的污染物种类（如来自电子器件的铜）的电子跃迁对应的谱线，来补充这一过程。OES 还可实现非侵入式等离子体诊断以及羽流轮廓的主动监测，从而对推进器性能进行定性评估。最后，采用一种可远程控制或设置为完全自主模式的机器人法拉第探针，对羽流轮廓进行快速扫描，通过参数化调节放电条件来优化束流的准直性（图3）。
PSAC 中的综合诊断
PSAC 的模块化设计提供了充足的空间，可将多个推进器系统安装在不同位置，从而实现多种诊断设备的即插即用式同步安装。图4展示了 PSAC 在不同配置下的内部横截面，其中最显著且永久固定的装置是完全悬浮的四线螺旋式推力测量平台。通过微控制器和蓝牙模块，可自主或通过 Android 应用无线控制炮塔系统，并以模块化方式将其安装在面向推进器的位置，通过安装法拉第探针、朗缪尔探针和减速电位分析仪（RPA）等各类探针来获取羽流特性。图4还展示了 PSAC 支持推进器系统的可配置安装，从而实现对多种等离子体参数的快速同步诊断。推进器可垂直安装在单列中，并依次快速测试，以避免不同推进器系统之间的相互干扰。已验证该系统可在单次运行中高效评估多达3个不同的模块，从而显著减少单独测试系统时所需的抽真空和吹扫过程的停机时间。另一方面，该系统也为测试应成组运行、用于同一颗卫星的推进器组件提供了宝贵机会。推进器可垂直安装在单列中，并依次快速测试，以避免不同推进器系统之间的相互干扰。经测试，该系统在单次运行中可有效评估多达3个不同模块，显著减少了单独测试系统时所需的抽真空和吹扫过程的停机时间。
准确测定微推进系统的推力至关重要，这样才能确保效率 ηeff  和比冲 Isp 等参数的准确性，从而可靠地反映推进器性能与各种输入参数（如推进剂流量以及供给推进器不同端口的功率）之间的依赖关系，如公式1和公式2所示。具体而言，微推进系统的性能评估通常围绕在不同工作参数下系统所产生的推力测量展开。因此，在将性能评估系统安装到空间环境中用于诊断和测试之前，必须依据一系列标准对其进行校准，以确保其可靠性和准确性19。
<img alt="效率计算公式：η_eff = T²/(2mP)，用于科学研究分析。" src="/files/ftp_upload/58466/58466eq1.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="公式 1">
<img alt="比冲方程 \( I_{sp} = \dfrac{T}{\dot{m}g} \)；推进效率计算。" src="/files/ftp_upload/58466/58466eq2.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="方程 2">
典型的系统在推力测量单元安装到测试环境之前，需在外部进行力的校准38。然而，此类系统未考虑空间环境对校准标准材料特性的影响，也未考虑电学、真空和热效应在校准标准件动态性能评估过程中的退化作用。相比之下，如图5所示的自动化无线校准单元，可在推进器运行前于模拟环境中实现系统的原位校准。该方法能够计入测试环境对测量阶段的动态影响，并可在推进器点火前快速重新校准系统。该系统还配备了一个对称模块化的零推力验证单元，用于独立验证推力，可在推进器运行期间操作，以对给定放电条件下的推力输出进行原位分析。整个过程通过MATLAB应用程序完成，使用户能够专注于推进系统硬件的优化与设计，并加快此类系统的测试进程。该方法的详细信息将在下一小节中进一步阐述。

<table><tbody><tr><td>Arduino 微控制器</td><td>Arduino</td><td>Arduino Uno Rev 3</td><td></td></tr><tr><td>蓝牙通信设备</td><td>SG Botic</td><td>WIR-02471</td><td></td></tr><tr><td>低温泵</td><td>ULVAC</td><td>CRYO-U12HLE&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>数字示波器</td><td>Yokogawa</td><td>DLM 2054</td><td></td></tr><tr><td>干泵</td><td>Agilent</td><td>Triscroll-600</td><td></td></tr><tr><td>高分辨率激光位移传感器</td><td>Micro-Epsilon</td><td>optoNCDT ILD-1420-50</td><td></td></tr><tr><td>质量流量控制器</td><td>MKS</td><td>MKS M100B</td><td></td></tr><tr><td>光学发射光谱仪</td><td>Avantes</td><td>AvaSpec-ULS2048XL-EVO</td><td></td></tr><tr><td>伺服电机</td><td>Tower Pro</td><td>Servo Motor SG90</td><td></td></tr><tr><td>步进电机</td><td>Oriental Motor</td><td>PKP213D05A</td><td></td></tr><tr><td>涡轮分子泵</td><td>Pfeiffer</td><td>ATH-500M</td><td></td></tr></tbody></table>

微型霍尔推进器的优化、测试与诊断

Optimization, Test and Diagnostics of Miniaturized Hall Thrusters

微型航天器和卫星需要智能、高效且耐用的低推力推进器，能够在无需人工干预和调整的情况下长期可靠运行。利用气体热力学特性作为加速手段的热化学推进器，其排气速度存在物理限制，导致效率较低。此外，这类发动机在小推力下效率极低，可能不适用于需要实时自适应控制航天器姿态、速度和位置的连续运行系统。相比之下，利用电磁场加速电离气体（即等离子体）的电推进系统在排气速度方面没有物理限制，理论上可实现任意高的质量效率和比冲。低推力霍尔推进器的寿命可达数千小时，放电电压范围为100至300 V，额定功率运行于&lt;1 kW，尺寸范围为20至100 mm。大型霍尔推进器可提供毫牛量级的推力。在过去几十年中，人们对用于驱动50–200 kg卫星的小质量、低功耗、高效率推进系统日益关注。在本研究中，我们将展示如何构建、测试并优化一种小型（30 mm）霍尔推进器，使其能够推动约50 kg重的小型卫星。我们将展示该推进器在大型空间环境模拟器中的运行情况，并描述如何测量推力，以及如何采集和处理包括等离子体特性在内的电学参数，以评估推进器的关键性能指标。我们还将展示如何优化该推进器，使其成为迄今建造的最高效的微型推进器之一。此外，我们还将探讨新型推进器材料所带来的挑战与机遇。

推力校准程序与推力性能评估
四线推力测量台推力值的评估分为两个阶段。第一阶段是通过从图中右侧所示的自动无线校准单元获取校准系数。 图 5在校准过程中，将精密砝码沿光滑的聚四氟乙烯杆缓慢下放，该装置可将砝码的垂直作用转化为水平力，并传递至四线悬吊平台上的推进器。随后，高分辨率激光位移传感器会相应测量每个间隔的位移。操作员通过数据采集应用程序（如图所示）对此过程进行监控。 图 6并在系列测试结束时，通过将多个经校准的砝码加载到系统上，获得校准系数。 S 该值由水平力-位移曲线的最佳拟合线得出，后续推力则通过公式 3 计算得出：
<img alt="静态平衡方程，T=(...

本文介绍了一种用于测试和优化基于微型霍尔效应推进器的空间推进系统的实验方案。

微型航天器和卫星需要智能、高效且耐用的低推力推进器，能够在无需……的情况下长期可靠运行

本演示的总体目标是介绍在地面空间环境模拟设施中测试专用电推进器的方法学。相关方法采用自动化系统，结合软硬件集成，实现智能化系统，用于在轨推进模块及其他有效载荷的自动化或远程诊断与性能评估。新加坡空间推进中心是新加坡南洋理工大学国立教育学院下属的研究中心。本文开发的测试环境包含两个用于不同目的的空间环境模拟装置。其中，缩比空间环境模拟器主要用于推进器的寿命测试。在此装置中，推进器被长时间点火运行，以评估等离子体损伤对遥测通道的影响。并进而推断推进器的使用寿命。四丝悬挂平台可清晰展示推进模块在不同有效载荷上的安装方式对空间原位机动性能的影响。该过程通过将整个有效载荷安装并悬挂在悬挂系统上来模拟。随后可以点火推进器，并根据空间环境条件驱动安装模块的悬浮平台。四线摆也加快了在空间环境下对推进器和模块进行调平、校准和安装的过程。通过该装置，测试设施中仅需一名操作人员即可利用扭转丝的频率调制，完成整个系统的调平与校准。除了可实现原位推力测量的四臂悬挂式推力平台外，模块化空间驱动机器人探针还可通过可配置的连接单元进行定制化安装。此外，大型空间环境设施配备了大量安装接口以及真空吸附式电子滤波器，可同时安装多个推进器和诊断设备，实现性能的同步评估。这避免了单独测试时因腔室抽真空及在安装和重新配置过程中反复开启而造成的停机时间损失。在测试推进装置之前，我们将介绍四线摆的安装与校准步骤。首先，确保所有组件均已按照后续测试要求安装到腔室内。在密封腔室前，先对外部诊断工具的连接性进行测试。使用集成的设备控制功能密封腔室。按级联顺序开启真空泵，依次启动干泵、涡轮分子泵，然后启动低温泵。使用开发的应用程序将设备与腔室内的无线收发器同步。当应答器上的闪烁LED停止闪烁时，同步过程即完成。一旦达到所需真空度，使用激光位移传感器获取初始读数作为基线。使用开发的应用程序触发校准质量块的下落，以在四丝悬挂平台上实现力的转换。记录激光位移传感器的位移数据。重复降低砝码并记录四丝悬挂平台位移的过程，直至用完所有校准砝码。绘制校准曲线，以获得安装在四丝悬挂平台上的系统的校准因子。随后可以点火推进器，并通过研究人员自行编写的数据采集程序实时捕获所需参数。或者，也可使用集成应用程序，以完全自动执行校准过程，同时相应地同步电机的驱动序列和传感器的数据采集。接下来，我们将介绍如何对获得的推力参数进行独立验证，以实现与零值测量的比对，以及在完成推力测量后，如何触发空间驱动的代理装置以获取羽流分布剖面。首先，在平衡位置处获取四线摆的基线读数。从推进器控制面板将工作参数切换至所需值，并启动推进器。推进器点火后，等待四线摆的振荡稳定。稳定后，使用零点测量系统的控制应用程序触发下降砝码。持续降低砝码，直至四丝悬挂系统被驱动重新回到平衡位置。一旦达到平衡位置，驱动程序即终止，并确定使四丝系统恢复平衡所需的力。随后触发一个止动块，以阻止四螺旋天线平台继续移动。然后对空间测量探头支架执行扫描序列。通过循环同步序列，从探头在每个空间位置获取数据，并将数据存储在数组中以进行相应分析。其他探针可定制安装在模块化附件上，以利用羽流剖面的空间信息。本节将介绍通过校准序列获得的典型结果，以及通过法拉第探针扫描获得的典型羽流剖面。四螺旋推力至测量平台的校准是通过使用由探针电机驱动的平移系统来完成的。为了获得实验任务中推力计算所需的校准系数，操作员会启动一个自动化程序，该程序将释放精细校准砝码。这些砝码施加垂直方向的力，并通过水平平移来模拟推进器点火时的作动情况。在每个间隔点采集高分辨率激光位移传感器的读数，随后绘制校准曲线，以获得用于系统后续测量的校准系数。在此图中，我们看到在一次自动校准过程中绘制的典型校准曲线。可以看出，四螺旋推进器平台的正确对准和设置可得到一条线性度极好的校准曲线，获得的校准系数为 27.65 毫牛顿每伏特。该设置已标准化，适用于在较宽力值范围内进行推力测量。该装置还可进行改装，以适配扩展范围内的校准砝码，如本校准图所示。扭转丝已调整至适当灵敏度，并配备了精细和粗调校准砝码，从而在两个范围内均获得线性的校准曲线。本图展示了原位测量推力的示例结果。该图展示了操作人员如何监测推力随放电电压的变化关系。在实验过程中，直至放电熄灭为止，利用四丝式推力测量平台，我们能够测量在不同输入功率（由放电电流和施加电压决定）下整个推进器所产生的推力。通过这些信息，可以得到效率和比冲随输入功率的变化情况。这些图展示了在四种不同的质量流量下，推力和比冲随输入功率的变化关系。该图展示了效率如何依赖于输入功率。结果显示，该推进器已优化为在输入功率低于100瓦的条件下工作，在低流量条件下其效率已达到近30%。推进器点火后，系统会触发一次零位测量序列，以独立验证所获得的推力。当推力启动时，平台会根据系统产生的推进力大小发生位移。零位测量单元是一个对称系统，安装在标定单元的对侧，其采用类似的力传递系统，将平台重新驱动至平衡位置。激光位移传感器在整个测量过程中主动监测位移，并触发激活系统启动一个序列，该序列仅在达到基线平衡时终止。操作人员还能够可视化原位羽流轮廓，如本图所示。该图展示了放电功率如何相应地影响峰值铁电流密度的大小以及半高全宽。等离子体固有的物理过程在材料合成过程中已知会驱动并控制自组织和自组装。在昆士兰科技大学（QUT），我们与等离子体源与应用中心合作，研究这些结构单元如何在不同等离子体条件下形成、塑形并输运到表面。我们希望，通过理解这些等离子体形成纳米结构的行为，能够设计出确保仅在实际需要修复的位点及时、高效地输送和整合这些单元的工艺过程。为我们提供使用寿命更长、效率更高的等离子体推进系统。在本报告中，我们概述了在模拟空间环境中设计用于测试推进系统和可展开模块的设施时所需考虑的各项因素。此外，我们还展示了基于微控制器的系统在原位数据采集与分析方面的多功能性与优势，该系统可根据任务运行需求快速调整，以执行其他类型的评估模式。

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