电喷雾推进器羽流对立方星太阳能阵列的撞击：一项粒子追踪研究

电喷雾推进器正成为立方星的一项领先推进技术，提供高比冲（$I_{sp} > 1000$ s）和低功率要求。然而，发散的离子羽流可能会撞击航天器表面，特别是星体表面安装的太阳能阵列，造成污染和推力效率损失。本研究提出了一种经过验证的粒子追踪模拟，以量化推进器安装位置对 1U、3U 和 6U 立方星推力效率和表面污染的影响。羽流模型采用半角为 $46^circ$ 的余弦幂分布（$k=1.8$），其与实验数据的验证误差低于 7%。结果表明，推力效率从 3U 星体表面安装配置下后置推进器的 53.6% 到可展开阵列侧置配置的 100% 不等。立方星尺寸显著影响撞击：3U 平台在后置推进器下经历 46.4% 的污染，而 1U 为 16.6%。与星体表面安装阵列相比，可展开太阳能阵列将污染降低了 77%，而侧置推进器以仅 1.6% 的效率损失完全消除了撞击。$30^circ$ 倾角下的角置配置提供了中等性能，效率为 88.9%，污染为 11.1%。这些定量设计指南使任务规划者能够根据功率预算和推进剂质量约束优化推进器集成，所有配置的统计不确定性均低于 0.15%。