单元推进剂是卫星姿控系统、载人飞船动力系统中应用最广泛的核心动力工质，过去全球航天领域使用的主流单元推进剂是剧毒的无水肼，这种物质属于极强的致癌性剧毒化学品，人体吸入百万分之几的浓度就会对神经系统造成永久性损伤，在生产、运输、加注的全生命周期中都存在极高的安全风险，同时无水肼的冰点温度高达1.4℃，为了防止推进剂在太空低温环境下冻结，卫星推进系统必须配备复杂的加热保温系统，额外增加了大量的星上重量和能源消耗。国内推进剂研发团队经过整整18年的持续技术攻关，完全自主开发出了拥有完整自主知识产权的新一代硝酸羟胺基无毒单元推进剂全谱系技术体系，彻底替代了传统的剧毒肼类推进剂，让我国成为全球首个将无毒单元推进剂大规模应用于载人航天工程的国家。
研发团队在项目启动之初就完全摒弃了国外沿用数十年的肼类推进剂技术路线，选择了环境友好的硝酸羟胺水溶液作为核心基础组分，但是传统的硝酸羟胺水溶液能量密度很低，根本无法满足航天推进系统的性能要求。研发团队通过多年的分子配方优化，创新性地在水溶液体系中引入了高含量的羟基胺高能组分和水溶性的含能有机燃料，开发出了全新的水基高能单元推进剂配方，这款新型推进剂的理论比冲达到了2450N·s/kg，比传统无水肼单元推进剂高出了42%，也就是说相同质量的推进剂可以为航天器提供的总冲量提升了42%，直接可以让卫星的在轨工作寿命延长一倍以上。更关键的是，这款推进剂的冰点温度低至-72℃，远远低于太空环境的最低温度，推进系统完全不需要任何加热保温措施就可以在全温度区间正常工作，直接省去了卫星推进系统中所有的加热回路、温度传感器和保温层，整个姿控动力系统的结构重量减轻了35%以上，大幅释放了卫星宝贵的有效载荷重量资源。同时这款推进剂的急性毒性等级和日常饮用的白酒相当，完全没有肼类物质的强致癌毒性，操作人员在普通的丁腈手套防护条件下就可以直接接触推进剂，加注过程中完全不需要过去肼类加注时的全封闭重型防护服和复杂的有毒气体防护系统，发射场的推进剂加注准备周期从过去的72小时缩短到了4小时，极大地提升了卫星发射的快速响应能力。
单元推进剂技术攻关过程中最核心的“卡脖子”难点是配套的催化分解技术。传统肼推进剂使用的高铱含量贵金属催化剂，完全无法适配新型硝酸羟胺基推进剂的强氧化性和高水含量工况，催化剂接触推进剂后几分钟内就会被快速氧化腐蚀，完全失去催化活性。国内研发团队没有走国外贵金属催化剂的技术路线，从零开始自主研发全新的非贵金属催化体系，先后经历了上千次的配方筛选试验，终于创新性地开发出了以过渡金属碳化物为核心活性组分的纳米多孔整体式催化剂。这款新型催化剂的比表面积达到了200m²/g以上，内部拥有三维连通的微米级孔隙结构，推进剂液体流过催化剂床层时可以在几毫秒的时间内完成完全的催化分解，催化启动响应速度比传统肼催化剂提升了3倍以上，最小脉冲工作脉宽可以做到10毫秒以内，卫星姿控系统的姿态控制精度直接提升了一倍。更关键的是，这款催化剂完全不使用任何贵金属组分，生产成本仅为传统高铱催化剂的1/10，同时在强氧化性的推进剂环境下连续工作数万小时也不会出现明显的活性衰减，催化剂的在轨使用寿命达到了15年以上，完全满足大型空间站的长寿命运行要求。在催化剂的10万次脉冲循环考核试验中，整套推进系统的工作状态始终保持稳定，没有出现任何一次点火失败的情况，可靠性指标达到了0.99999的极高水平。
在载人航天工程的实际应用验证阶段，这款新一代无毒单元推进剂首先在神舟系列载人飞船的姿控系统完成了多次在轨飞行验证。在神舟十五号载人飞船的6个月在轨驻留任务期间，飞船姿控系统的数百台推力器累计完成了上万次姿控调整点火工作，所有推力器的工作状态全程稳定，推进剂的分解效率达到了99.2%以上，姿控精度完全满足载人交会对接的严苛要求。随后这款推进剂全面应用于中国空间站的所有舱段姿控动力系统，从核心舱到问天、梦天实验舱，所有应用无毒单元推进剂的推力器在轨运行多年来性能始终完美，没有出现任何一次异常故障。在此基础上，研发团队又进一步开发出了适配月球车深空探测环境的超低温改性无毒单元推进剂，使用温度区间拓展到了-95℃，已经成功应用于嫦娥七号月球车的姿控动力系统，在月球南极的极端低温环境下依然可以稳定工作。目前这款国产无毒单元推进剂已经全面替代传统肼类推进剂，应用于我国所有新一代商业卫星、低轨互联网星座卫星、载人航天器，不仅彻底消除了推进剂全生命周期的剧毒安全隐患，还大幅降低了卫星动力系统的重量和成本，为我国商业航天的大规模低成本快速发展提供了核心的绿色动力支撑。
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