我国小行星取样返回探测任务，要求探测器在太空环境中连续飞行超过12年，累计飞行距离超过7.5亿公里，探测器的姿控动力系统使用的单元推进剂，需要在远离太阳的深空环境中，承受-95℃的极端低温，同时推进剂的在轨总挥发损失率要低于0.08%，推力器的累计脉冲工作寿命要超过35万次，传统的肼类和常规无毒单元推进剂完全无法满足这种极端深空探测的长寿命使用需求。国内推进剂研发团队经过整整14年的专项技术攻关，从零开始完全自主开发出了适配深空探测任务的新一代超低温长寿命无毒单元推进剂，让我国的单元推进剂技术水平站在了全球最前沿。
传统的硝酸羟胺基无毒单元推进剂，冰点温度普遍在-50℃左右，无法满足小行星探测任务-95℃的超低温使用要求。研发团队通过分子动力学模拟计算，对推进剂的水溶液体系进行了全新的分子配方设计，在推进剂体系中引入了新型的含氟多羟基高能防冻组分，这种特殊的组分分子可以和水分子形成多个氢键作用，完全破坏水分子低温下的冰晶格形成结构，让推进剂的冰点温度直接降低到了-97℃，即使在远离太阳的柯伊伯带深空环境中，推进剂也永远不会出现冻结结晶的问题，彻底消除了推进剂管路冻结堵塞的安全隐患。同时研发团队通过调整推进剂中不同含能组分的比例，推进剂的理论比冲进一步提升到了2520N·s/kg，比传统无水肼单元推进剂高出了45%，在探测器有限的推进剂装载重量下，为探测器提供的总冲量提升了45%，直接延长了探测器的在轨工作寿命，也为探测器的复杂深空变轨机动提供了充足的冲量冗余。
深空探测任务的12年以上超长时间在轨储存要求，对推进剂的长期化学稳定性提出了极致严苛的要求。研发团队对推进剂的所有原料组分进行了极致的高纯净化处理，将推进剂中的微量过渡金属离子、氯离子、水不溶固体杂质的总含量控制在0.08ppm以下，这些微量杂质过去是导致推进剂长期储存过程中缓慢发生自分解反应的核心诱因。同时研发团队自主开发出了新型的复合稳定剂配方，完全抑制了推进剂在长期储存过程中的缓慢自分解反应。在推进剂的18年加速老化储存试验中，推进剂的组分分解率不到0.2%，所有性能参数几乎没有发生任何变化，完全满足小行星探测任务的超长时间在轨储存要求。
单元推进剂的核心“卡脖子”部件就是催化分解床，传统的贵金属铱基催化剂在新型推进剂的强氧化性环境下，连续工作数千小时后就会出现活性组分烧结失活的问题，完全无法满足深空探测的长寿命要求。研发团队完全摒弃了传统贵金属催化剂的技术路线，从零开始自主开发出了“碳化钨-氮化镓”复合纳米多孔整体式催化剂，这种新型催化剂的比表面积达到了270m²/g，内部拥有三维连通的梯度孔隙结构，推进剂液体流过催化剂床层时在3毫秒内就可以完成完全的催化分解，启动响应速度比传统铱催化剂提升了4倍。更关键的是，这款新型催化剂在1300℃的高温分解环境下，连续工作数万小时也不会出现活性组分烧结长大的问题，催化剂的高温抗烧结性能比传统催化剂提升了3.7倍。在推力器的全寿命模拟考核试验中，推力器累计完成了37.2万次脉冲点火工作，所有点火响应全部100%正常，推力器的总冲量效率衰减不到0.8%，完全满足小行星探测任务的超长时间在轨工作要求。
目前这款-95℃超低温长寿命单元推进剂已经正式交付小行星探测工程使用，将作为我国小行星探测器姿控动力系统的核心工质，支撑探测器完成亿万公里的星际航行，最终实现对目标小行星的绕飞、表面采样返回等一系列复杂深空探测任务。在此基础上研发团队进一步衍生开发出了适配木星探测任务的极寒型单元推进剂，使用温度区间拓展到了-120℃，未来将支撑我国的木星及以远的行星际探测任务，为我国的深空探测事业向更远的宇宙空间延伸提供核心动力支撑。
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