在2024年10月，“千帆星座”一期02组卫星成功发射后，业界观察者迅速注意到，部分卫星的轨道爬升速度异常缓慢，未能如期进入预定轨道。尽管确切原因尚不明朗，但可以借此机会深入探讨一下卫星如何从其初始轨道顺利抵达并稳定于目标任务轨道，这一过程中不可或缺的“隐形推手”究竟是什么。
空间轨道和无线电频率资源稀缺且不可再生，遵循先申请先得的原则。因此，无论是国家还是企业，都在竞相加速推进低轨卫星互联网计划，以期抢占先机。
在卫星互联网的建设过程中，除了可回收火箭这一“经济型快递员”的角色至关重要外，每年发射的数百甚至上千颗卫星能否满足建设需求同样不容忽视。若卫星无法正常升轨，无论生产效率多高，成本控制都将面临巨大挑战。
以SpaceX的Starlink项目为例，已发射的七千余颗卫星中，约有一成因设计或制造缺陷而偏离轨道。卫星一旦升空，为何还会失败？可以将其比作宇宙中的一艘船，推进系统便是其“发动机”和“方向舵”。一旦这一系统失效，卫星便失去了上升和维持轨道运行的能力。
卫星发射进入太空后，需从初始轨道转移至任务轨道，如传统的高轨同步通信卫星需从低地球轨道攀升至地球同步轨道，低轨通信卫星亦需自行爬升至目标位置。这一过程如同一次精准的“太空导航”，推进系统需为卫星提供变轨动力，确保其抵达工作岗位。
卫星推进系统主要包括冷气推进、化学推进和电推进三种类型。目前，无论是Starlink还是千帆星座，所使用的卫星大多采用电推进系统。科幻电影中，航天飞行器飞行时发出的幽蓝光束，正是电推进而非传统化学燃料的体现。
化学火箭以其强大的推力著称，但其局限性在于，大部分燃料用于克服飞行器和燃料自身的地球引力，仅剩余少量燃料用于推动火箭滑行。以“土星五号”为例，其能将120吨有效载荷发射至地球轨道，但与之相比，其自身重量和燃料消耗显得微不足道。尽管化学火箭的推力巨大，但火箭发射目前仍依赖化学燃料，因为要在极短时间内获得极高速度以摆脱地球引力。
与化学火箭不同，电推进系统通过丢弃离子（加速带电粒子）产生推力。离子体积小，意味着飞行器只需携带少量燃料即可持续推动很久。航天领域常用“比冲”来衡量推进系统的效率，即单位重量推进剂产生的冲量。电推进的比冲远大于化学推进，所需推进剂却少得多。然而，电推进的缺点是推力小，目前仅适用于太空中卫星的位置保持、重定位和姿态控制。
卫星与电推进的结合堪称完美，不仅能节省燃料、增加有效载荷，还能提高控制精度和卫星性能。对于超高精度航天器定位任务而言，电推进系统无疑是最佳选择。电推进发动机还具有“持久稳定”的特点，非常适合执行长期的深空探测任务。
目前，我国电推进产品的代表是霍尔推进器，该技术路线源自上世纪60年代前苏联莫洛佐夫教授的研究。霍尔推进器内部存在互相垂直的电场和磁场，利用霍尔效应使电子聚集形成环形电子束。推进剂送入电子束中后，与电子碰撞电离，离子在磁场作用下加速推出喷口，产生推力。
霍尔推进器的电离和加速过程一气呵成，可靠性高。但其推力较小，约在0.001牛顿至几十牛顿之间，与推动一辆自行车的力相当。在太空中，这一微小推力足以持续推动航天器运行。
霍尔推进器的设计难点在于，需要在有限空间内设计合适的磁场，以控制电子的运动轨迹。磁场过强或过弱都会影响推进器的效率。我国在磁约束技术方面具有优势，但电推产品规模化后的品质仍需提升。
