突破微型衛星動力挑戰 台灣研發自主電漿推進技術

成功大學航空太空工程學系李約亨特聘教授率領ZAPLAB團隊，今日於國科會記者會中發表自研成果，該團隊成功研發創新式的「真空陰極電弧推進器(Vacuum Cathode Arc Thruster, VCAT)」與「真空電弧誘發脈衝電漿推進器(Vacuum Arc Induced Pulsed Plasma Thruster, VAI-PPT)」。其中VCAT成功搭載「台灣百合三號(Lilium-3)」立方衛星進入太空進行初步飛行驗證，未來也將規畫進行商業化量產，近一步拓展太空商機。

李約亨教授指出，VCAT採用固態金屬作為燃料，重量不到1公斤且耗電低於5瓦，具備極佳的輕量化優勢，非常適合微型衛星應用。而團隊為解決長時間放電不穩的問題，獨創將絕緣層與石墨層交錯堆疊的「多層絕緣體(multi-layer insulation)」三明治結構，使放電次數從1000次躍升至逾40萬次，該技術亦通過多項太空環境測試，成熟度達TRL 7等級。

除VCAT外，團隊也針對傳統「脈衝式電漿推進器(Pulsed Plasma Thruster, PPT)」點火器長期易因碳沉積而失效的問題提出解決方案。團隊創新研發VAI-PPT技術，改以真空電弧取代傳統點火器來觸發高電壓電極瞬間放電，大幅提升在太空中長時間操作的穩定性，目前此核心技術已順利取得臺灣、日本與美國等多國專利。

李約亨教授解釋，VAI-PPT技術更將推進器的操作電壓從高達2000伏特大幅降低至300伏特，有效減少電磁干擾對衛星電子設備的影響，並將整體推進效率提升至傳統系統的3倍以上。該系統還具備依任務需求調整推力大小的彈性，小推力模式可用於姿態控制與軌道維持，大推力模式則能執行閃避太空垃圾或返回大氣層燒毀等高難度任務。

ZAPLAB團隊自2014年投入研究以來，不僅完善微型衛星技術，目前也同步研發「射頻離子推進器(RF Ion Thruster)」、「霍爾推進器(Hall Thruster)」與「尖端磁場推進器(Cusp Field Thruster)」等中大型衛星推進系統。未來團隊將廣泛應用此技術於太空垃圾減量、深空探測及低軌通訊等領域，持續建立臺灣自主的太空推進產業能量。

圖一 : 成大航空太空工程學系李約亨特聘教授(右2)率領ZAP LAB研究團隊。

圖二