2018, Vol. 39
2. 航天工程大学 训练部，北京 101416
2. Training Department, Space Engineering University, Beijing 101416, China
激光烧蚀微推力器[1, 2]作为新型微推力器，通过脉冲激光与靶材的作用产生烧蚀喷射，对推力器形成反冲冲量，具有比冲高、冲量可调范围大、结构简单等优点，在航天器姿态调整和微小卫星推进等领域具有广泛应用前景。作为激光烧蚀微推力器靶材的工质是影响推进性能的关键因素。目前工质的研究[3]主要集中在金属、水和高分子聚合物。相比而言，高分子聚合物具有烧蚀质量大、对激光的吸收率高、成本低等优点，更受青睐。
根据激光烧蚀过程中是否有化学能释放，可将聚合物分为含能聚合物和普通聚合物。含能聚合物受到高能激光辐照后，在光热机制的作用下含能化学键断裂，释放的化学能作为额外的能量源，使工质的气化和离化喷射更加剧烈。根据聚合物的物态，又可分为液态聚合物和固态聚合物。相比固态聚合物，液态聚合物一方面在真空环境下溶剂挥发加速，产生“沸腾”[4]，可控性差；另一方面，液态聚合物在激光烧蚀中的“溅射”[5]效应造成工质的浪费，使推进性能降低。考虑到上述情况，实验选用固化的含能聚合物GAP作为激光烧蚀研究的靶材。
GAP为淡黄色粘稠状液体，加入固化剂制备成百微米厚度的固体靶材之后接近于透明色。激光能量在聚合物靶材中的传播呈吸收系数为a的指数衰减。对于未掺杂的GAP靶材而言，吸收系数非常小，激光在GAP中的衰减非常慢，只有少量的激光能量被聚合物吸收，大部分的能量以透射的方式被耗散。为了增强聚合物对激光的吸收，通常在聚合物中掺杂对激光具有强吸收能力的吸收剂。目前聚合物选用的近红外激光的吸收剂主要为纳米碳粉[6]和红外染料。
掺杂在聚合物中的纳米碳粉吸收激光能量之后，形成局部热区[7]，温度远高于聚合物本身，这些分散分布的局部高温区使其周围的聚合物迅速分解、气化和离化，高速喷射；掺杂红外染料之后，聚合物对激光的吸收率增大，更多的能量沉积在聚合物中，充分烧蚀的工质质量增加。国内外学者从光谱分析、质谱分析、羽流和烧蚀靶坑分析[8~10]多角度对掺杂纳米碳粉和红外染料的GAP的烧蚀性能进行了深入分析，但未在文献中给出系统的推进性能数据，对于不同掺杂下GAP发挥推进性能优势所需要的条件未给出解释，难以为微推力器靶材的工程化设计提供实用的数据参考。
激光烧蚀微推力器推进性能受环境气压影响巨大，激光与靶材的冲量耦合在入射激光能量密度不变的情况下，随着环境气压降低呈现急剧下降的变化趋势[11]。李龙等[12, 13]采用功率密度仅为104W/cm2量级的激光，在大气环境下测量到含能聚合物超过100%的能量转化效率数据。真空环境下GAP靶材表现出高能量转化效率是否对激光功率密度的要求更高，目前未见到相关实验分析。
考虑到以上因素，实验以冲量耦合系数、比冲和能量转化效率作为性能指标，将真空舱作为实验环境，从不同掺杂浓度、厚度和激光入射方式下的推进性能数据着手，探索不同吸收剂提升固态GAP靶材推进性能的原因，寻找优化激光烧蚀微推力器靶材性能的方法。
2 实验方法 2.1 实验系统实验采用机械泵将真空舱气压抽至40Pa，近似模拟激光烧蚀微推力器所处的太空气压环境。选用波长为1064nm，脉宽为9ns的YAG激光器。采用高精度的扭摆装置测量激光与靶材作用产生的冲量，采用能量计测量单脉冲激光能量，采用高倍显微镜和测厚仪计算靶材的烧蚀体积，进而计算描述激光烧蚀微推力器推进性能的三个关键参数：冲量耦合系数、比冲和能量转化效率。
高精度扭摆测量装置安装在真空舱中，如图 1所示。靶材固定在扭摆横梁上，脉冲激光聚焦后与GAP靶材相互作用，产生烧蚀羽流喷射，进而引起扭摆在水平面的二阶有阻尼振动，位于扭摆另一端的电容位移传感器探头采集扭摆的摆动数据。电磁阻尼器用于给扭摆提供额外阻尼，以缩短扭摆恢复稳定的时间，提高数据测量效率。扭摆、传感器探头和电磁阻尼器共同位于电位移台上，通过舱外信号输入控制电位移台沿横梁和垂直方向的二维移动，可改变激光在靶材上的聚焦位置。实验中每采集一个单脉冲激光烧蚀数据，通过电位移台改变激光在靶材的聚焦位置，以保证数据间的相互独立性。激光器安装在真空舱外，脉冲激光通过分光镜，一部分激光被能量计采集，另一部分激光通过1064nm波长的激光高透过率窗口和凸透镜聚焦后与靶材作用。其中聚焦在靶材上的光斑直径约为1.2mm。
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Fig. 1 Micro-impulse measurement system |
靶材采用刮涂法制备，将充分混合固化剂和吸收剂的液体GAP均匀地涂抹在透明基底上，待聚合物中的有机溶剂乙酸乙酯自然挥发，在基底上形成一定厚度的固体靶材，如图 2所示。靶材的密度约为1600kg/m3。
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Fig. 2 Scraping method and polymer target |
冲量耦合系数表示单位能量的脉冲激光作用在靶材上所产生的冲量大小，用于衡量激光烧蚀推力器对激光能量的利用效率，表达式为
| $ {C_{\rm{m}}} = \frac{I}{W} $ | (1) |
式中I为脉冲激光与靶材作用产生的冲量，W为单脉冲激光能量。
比冲表示脉冲激光烧蚀单位质量靶材产生的冲量大小，用以衡量激光烧蚀推力器对靶材的利用效率，公式为
| $ {I_{{\rm{sp}}}} = \frac{I}{{{\rm{\Delta }}m{g_0}}} $ | (2) |
式中△m为烧蚀质量，g0为当地重力加速度。
能量转化效率表示在激光烧蚀推进过程中，单位脉冲激光能量转化为喷射粒子动能的多少，公式为
| $ \begin{array}{*{20}{l}} {{\eta _{{\rm{AB}}}} = \frac{{{W_{\rm{E}}}}}{W} = \frac{{{\rm{\Delta }}m\bar \nu _{\rm{z}}^2}}{{2W}} = }\\ {\frac{{{g_0}}}{2} \cdot \frac{{{\rm{\Delta }}m{{\bar \nu }_{\rm{z}}}}}{W} \cdot \frac{{{\rm{\Delta }}m{{\bar \nu }_{\rm{z}}}}}{{{\rm{\Delta }}m{g_0}}} = \frac{{{g_0}}}{2} \cdot {C_{\rm{m}}} \cdot {I_{{\rm{sp}}}}} \end{array} $ | (3) |
式中WE为喷射粒子动能，
从表达式看，推进性能参数的测量误差主要来自三个方面：
（1）冲量的测量误差。受环境噪声的影响以及电容位移传感器自身的测量误差，计算的单次冲量测量的不确定度约为8.2×10-8N·s，测量方法参照文献[14]。
（2）质量测量的误差。实验基于圆台体积模型，通过高倍显微镜测量靶坑上下表面的直径，对单次烧蚀体积进行估算，考虑到激光烧蚀中的热扩散，靶坑直径测量误差取40μm。
（3）能量计测量的单脉冲激光能量误差。脉冲激光通过分光镜分为两部分，通过能量计测量得到两部分激光能量值的比例关系。考虑到激光经过真空舱窗口和透镜的损耗，辐照在靶材上的激光能量在经过聚焦镜后测量。实验需要的单脉冲能量从数毫焦到百毫焦，单脉冲能量越小，多次测量的激光能量相对误差越大。
综合以上误差对计算数据的影响，采用全微分公式对直接测量的冲量、烧蚀质量和单脉冲能量进行微分，计算三个推进性能参数的测量误差。
3 结果与讨论 3.1 掺杂浓度对推进性能影响纳米碳粉和红外染料作为近红外激光的强吸收剂，不同的掺杂浓度对聚合物的影响不一样。通过对比不同掺杂浓度掺杂剂下GAP的推进性能数据，可深入分析纳米碳粉和红外染料掺杂对聚合物的影响。
3.1.1 掺杂纳米碳粉影响分析选取两种纳米碳粉掺杂浓度1%和3%下的GAP靶材进行推进性能测量和计算，并与未掺杂的GAP进行对比，实验结果如图 3所示。
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Fig. 3 Propulsion performance of GAP doped with different nano carbon powders concentrations |
图 3分别为掺杂不同浓度纳米碳粉GAP的冲量耦合系数、比冲和能量转化效率随激光功率密度变化的数据。图中可以看出，未掺杂的GAP的推进性能非常低，对激光的吸收率接近零，且随着激光功率密度的增加，推进性能没有明显提升。而掺杂纳米碳粉之后，GAP的推进性能显著提升。掺杂纳米碳粉之后GAP推进性能显著提升的原因是因为纳米碳粉对激光的吸收率远高于聚合物本身，激光入射之后，纳米碳粉吸收激光能量形成温度高于周围聚合物的热区，这些分散分布的局部热区使其周围的聚合物加速气化分解，使聚合物的推进性能显著地提升。
图 3（a）为不同激光功率密度下的冲量耦合系数数据，掺杂3%纳米碳粉GAP的性能略优于1%纳米碳粉掺杂。随着激光功率密度的增加，冲量耦合系数呈现出明显的先增后减的变化趋势。在功率密度为5×108W/cm2附近达到峰值，此时烧蚀区达到等离子体阈值[15]，等离子体的浓度趋于饱和，开始对激光产生屏蔽作用。随着入射激光能量继续增加，沉积在聚合物中的能量不再继续增加，相反地，由于等离子体的屏蔽作用，被反射而耗散的激光能量比重增加，使得GAP冲量耦合系数随激光功率密度的增加呈现下降的趋势。这与Sinko等[16, 17]得到的聚合物的冲量耦合系数的变化规律一致。
图 3（b）为不同激光功率密度下的比冲数据。比冲表示单位质量靶材在激光辐照下所能产生的冲量，反映靶材的利用率和羽流的喷射速度。随着功率密度增加，比冲同样表现出先增后减的变化趋势，但增长更为平缓，且峰值表现出明显滞后。在聚合物达到等离子体阈值之后，聚合物的喷射速度随着功率密度的增加仍有较大幅度地提升。
图 3（c）中的能量转化效率数据图中，未掺杂纳米碳粉的GAP的能量转化效率低于20%，而掺杂纳米碳粉之后的GAP能量转化效率普遍超过100%。可以看出，掺杂纳米碳粉之后，GAP的能量转化效率大幅提升，GAP靶材对激光的吸收增强，沉积在聚合物中的能量增多，更多的化学能被激发出来，转化为微推力器的反喷推力。
3.1.2 掺杂红外染料影响分析制备掺杂1%，3%，5%和7%浓度红外染料的GAP靶材，进行推进性能测量，数据结果如图 4所示。可以看出，GAP的推进性能受红外染料掺杂浓度的影响非常大。相比未掺杂前，当掺杂红外染料浓度为1%时，GAP的推进性能基本没有提升，而当掺杂浓度增加到3%时，GAP的推进性能发生陡增式增加，可见聚合物GAP的激光烧蚀推进性能对红外染料掺杂浓度的敏感性。随着红外染料的掺杂浓度增加，聚合物对激光的吸收率增大。当掺杂浓度继续增加，推进性能呈现先增后减的变化趋势，在掺杂浓度为5%时，推进性能达到最优值。
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Fig. 4 Propulsion performance of GAP doped with different IR-dye concentrations |
图 4（a）的冲量耦合系数数据中，当红外染料的掺杂浓度超过3%时，GAP的冲量耦合系数随着激光功率的增加均呈现明显的先增后减的变化趋势，冲量耦合系数峰值和等离子体阈值受浓度影响较小，均在功率密度为2×109W/cm2附近达到峰值。
图 4（b）的比冲数据中，掺杂浓度对比冲性能的影响非常大，随着掺杂浓度的增加，比冲成倍增加，而后缓慢降低。在红外染料掺杂浓度为5%时，达到最优值，接近1000s。此时GAP中化学能的释放达到峰值，大量的化学能释放转化为喷射物的动能。而当掺杂浓度提高到7%时，比冲反而表现出下降趋势。掺杂红外染料浓度为7%时的比冲低于5%的原因可能是高浓度红外染料掺杂下聚合物的烧蚀深度[18]降低，未完全气化的喷射产物增加，使聚合物的整体喷射速度降低。
通过图 4（c）中的能量转化效率数据发现，掺杂浓度为3%，5%和7%时，聚合物GAP的能量转化效率普遍超过100%，红外染料掺杂浓度为5%时聚合物的能量转化效率最高，最优值接近200%。从微推力器的发射成本和性能考虑，宜选用上述实验中掺杂浓度为5%的GAP作为激光烧蚀微推力器的靶材。
对比不同浓度纳米碳粉和红外染料掺杂下的数据，纳米碳粉掺杂浓度对GAP推进性能的影响较小，掺杂3%纳米碳粉与掺杂1%纳米碳粉GAP的推进性能接近。而红外染料掺杂浓度对GAP推进性能较大，且主要体现在比冲上，掺杂浓度3%时，比冲超过800s，而1%浓度掺杂下，比冲最优值仅为200s。掺杂红外染料的GAP对激光能量要求更高，等离子体阈值对应功率密度约为2×109W/cm2，高于掺杂纳米碳粉的GAP。掺杂红外染料的GAP要达到等离子体饱和浓度需要更高的激光能量，产生这种差异的原因主要在于掺杂红外染料后的聚合物仍为体吸收，烧蚀质量较大，需要更多能量使烧蚀区的聚合物气化和离化；而掺杂的纳米碳粉形成的局部高温区，使聚合物在较低功率的激光入射下，就能达到等离子体浓度饱和所需要的高温高压条件。
3.2 靶材厚度对推进性能影响靶材厚度对微推力器的推进性能至关重要，不仅影响微推力器完成空间飞行任务所需要携带的工质重量，更关乎聚合物能否表现出最优的推进性能。根据第三部分得到的实验结果，选用性能最优的掺杂3%浓度纳米碳粉和5%浓度红外染料的GAP，制备成不同厚度的靶材，分析厚度对GAP烧蚀推进性能的影响。
3.2.1 掺杂纳米碳粉选择54μm，103μm，116μm和184μm四种厚度的掺杂纳米碳粉的GAP靶材在不同激光功率密度下进行推进性能测量。实验结果如图 5所示。随着靶材厚度的增加，聚合物的推进性能呈现降低的趋势，这与李龙等[12]得到的实验规律相似。其中厚度为54μm的掺杂3%纳米碳粉的GAP性能最优，比冲高达1500s，能量转化效率接近300%。
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Fig. 5 Propulsion performance of different thickness of GAP doped with nano carbon powders |
从图 5（a）的冲量耦合系数数据可以看出，随着靶材厚度增加，冲量耦合系数显著降低，54μm厚度下峰值约为550N/MW，184μm厚度下的峰值仅为350N/MW。并且随厚度的增加，GAP靶材的冲量耦合系数峰值出现明显的滞后，需要更高功率密度的激光才能发挥出最佳性能。
在透射式激光入射方式下，激光穿过透明基底与聚合物相互作用，如图 6所示。掺杂纳米碳粉后GAP的吸收深度降低，表现出类似金属靶材的面吸收特性[17]。
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Fig. 6 Different laser incident mode |
透射式激光入射方式下可将转化为推力的GAP烧蚀靶材分为两部分，一部分是靠近透明基底被激光直接烧蚀的靶材，这部分靶材吸收激光能量后升温气化和离化，形成高温高压的膨胀区，是形成有效推力的主要部分；另一部分靶材处于烧蚀区后方，入射激光在聚合物中的传播受到碳粉的阻碍，在聚合物中迅速衰减，无法穿过第一部分靶材与之作用。这部分无法被激光烧蚀的靶材对高温高压膨胀区形成约束。当膨胀区压力超过约束力时，聚合物形成羽流喷射，第二部分的靶材由于未完全气化分解，以固体和液体颗粒的混合形式低速喷出，降低了喷射产物的整体喷射速度，使有效推力降低。入射激光功率密度不变的情况下，吸收激光能量产生烧蚀的第一部分靶材厚度不变，随着靶材厚度增加，第二部分靶材的比重增加，低速喷射产物占比增加，GAP靶材的推进性能降低。
图 5（b）为不同厚度下掺杂纳米碳粉GAP的比冲，可以看出，随着厚度增加，聚合物的比冲大幅度降低，这与以上的分析结果相符合。
图 5（c）中的能量转化效率是冲量耦合系数和比冲的综合性能参数，可以看出，厚度仅为54μm的掺杂纳米碳粉的GAP靶材的能量转化效率远高于较厚的靶材，最高接近于300%。从微推力器的对推进性能的要求看，该厚度的GAP适合作为透射式激光烧蚀微推力器的烧蚀靶材。
3.2.2 掺杂红外染料图 7为掺杂5%红外染料的GAP靶材在不同厚度下的推进性能数据。随着靶材厚度的增加，推进性能表现为先增后减的变化趋势，在厚度为92μm和134μm时表现最优。这与掺杂不同浓度红外染料的聚合物的烧蚀深度相关。红外染料的掺杂浓度不变，靶材的烧蚀深度一定。当靶材的厚度低于烧蚀深度时，靶材在激光作用下完全气化分解，而当靶材的厚度大于烧蚀深度时，除了完全气化分解的靶材，在激光传播方向上，还有未完全气化分解的靶材。未完全分解的靶材以液态或固体颗粒的形式低速喷射，使得靶材的推进性能降低。
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Fig. 7 Propulsion performance of different thickness of GAP doped with IR-dye |
图 7（a）中不同厚度下掺杂红外染料GAP的冲量耦合系数数据可以看出，随着靶材的厚度增加，冲量耦合系数整体表现为先增后减的变化趋势，在厚度为134μm附近达到最优值，但是冲量耦合系数峰值变化较小。厚度增大之后，聚合物的峰值略有延后。
图 7（b）中数据可以看出，随着厚度的增加，比冲发生显著变化。一方面靶材厚度增加后，聚合物吸收的能量增加，化学能释放增多，喷射产物的气化和离化程度提高。另一方面，厚度的增加使得喷射产物的方向性增强[10]，有效推力占比增加。但当厚度超过掺杂红外染料GAP的烧蚀深度时，未完全气化分解的产物使得聚合物的整体喷射速度降低。随着激光功率密度的增加，较薄GAP靶材的比冲起伏较小，相反地，较厚靶材的比冲表现出较大的增幅，主要因为较厚的靶材烧蚀质量大，受激光能量的影响大，较高的激光功率密度下GAP靶材气化分解更加充分，转化的推力更多。
图 7（c）为不同厚度GAP靶材的能量转化效率数据。26μm和55μm的靶材推进性能较低，透过靶材而耗散的激光能量较多，沉积在聚合物中的能量少，GAP中化学能释放不够充分。当厚度达到最优厚度134μm左右时，大部分的激光能量沉积在靶材中，烧蚀区的温度和压力升高，GAP靶材中化学能大量释放，喷射产物的气化程度提高，此时的最优能量转化效率接近200%。
总的来说，掺杂纳米碳粉之后，聚合物GAP表现出面吸收特性，只有少部分的质量烧蚀产生有效推力，厚度的增加反而会降低靶材的推进性能，掺杂浓度为3%下的55μm厚度的GAP靶材表现最优。掺杂红外染料后的聚合物仍为体吸收，不同浓度掺杂下的吸收深度不一样，其中实验选用的掺杂5%红外染料的GAP的推进性能在134μm附近表现最为优秀。厚度对掺杂纳米碳粉GAP的等离子体阈值影响较大，随着厚度的增加，GAP靶材达到最优的推进性能所需要的激光功率密度显著增加。而掺杂红外染料的GAP靶材随着靶材厚度的增加，等离子体饱和需要的激光功率密度基本维持不变。
3.3 反射式与透射式推进性能对比根据激光烧蚀微推力器的激光入射方向与靶材烧蚀产物的喷射方向相同或相反，可分为透射式和反射式两种推进方式，如图 6所示。透射式下，激光器与聚合物工质位于基底的异侧，激光穿过透明基底与另一侧的靶材作用，烧蚀喷射产物不会污染激光器的光学器件。反射式下，烧蚀区的喷射不受到外层靶材的约束作用，喷射产物气化程度高，喷射速度快，比冲更高。通过对比反射式和透射式下的数据结果，可以进一步分析不同掺杂剂对聚合物推进性能的影响。
对图 8掺杂1%纳米碳粉GAP在不同激光方式的数据进行分析，反射式激光入射方式下，聚合物的冲量耦合系数明显低于透射式，冲量耦合系数最高只有150N/MW，而透射式激光入射方式下GAP的冲量耦合系数最高达350N/MW。造成冲量耦合系数差异的主要原因在于掺杂纳米碳粉后聚合物表现出的面吸收特性。反射式激光入射方式下，聚合物在达到等离子体阈值时，虽然聚合物的喷射速度大，但是总烧蚀质量有限，冲量总值较小；而透射式下，除了完全气化的一部分烧蚀质量，还有在高温高压烧蚀区膨胀过程中被携带的以低速喷出的未完全气化的靶材，这部分靶材由于质量较大，对冲量贡献大。反射式下，聚合物在功率密度为1.7×108W/cm2时开始产生冲量，在功率密度为3.4×108W/cm2时便达到了冲量耦合系数峰值，说明了当激光功率密度达到3.4×108W/cm2时便足以使聚合物烧蚀区的等离子体的密度达到饱和状态；而在透射式下，该功率密度下聚合物的冲量耦合系数远未达到最优值，这与烧蚀的质量较大以及热扩散引起的能量损耗有关。
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Fig. 8 Momentum coupling coefficient of GAP doped with 1% carbon concentrations under different laser incident |
由于掺杂后聚合物的面吸收特性，反射式激光入射方式下，烧蚀坑的深度浅，无法通过显微镜测量靶材的烧蚀深度来计算烧蚀质量，所以无法得到比冲和能量转化效率在不同激光入射方式下的对比数据。
对掺杂3%红外染料的GAP在不同激光入射方式下的推进性能数据进行分析，如图 9所示，反射式下聚合物GAP的整体推进性能反而提高了，分析认为，这与反射式下聚合物喷射产物的气化程度更高有关。通过显微镜可以清晰地观测到烧蚀坑的上下表面边界，可以看出掺杂红外染料并未改变聚合物的体吸收特性。
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Fig. 9 Propulsion performance of GAP doped with 3%IR concentrations under different laser incident |
总的来说，掺杂纳米碳粉的GAP表现出面吸收特性，反射式下聚合物的烧蚀质量小，冲量值低，从微推力器的性能要求考虑，更适合用作透射式激光烧蚀微推力器的烧蚀靶材。对于体吸收特征的掺杂红外染料的GAP，反射式激光入射方式下的激光烧蚀推进性能要优于透射式，从能量转化效率可以看出，反射式下最优值超过250%，聚合物的化学能释放更加充分。红外染料适合作为反射式激光烧蚀微推力器聚合物靶材的掺杂剂。
4 结论通过本文研究，得到如下结论：
（1）聚合物GAP的激光烧蚀性能对不同掺杂剂的敏感度不一样，受红外染料浓度的影响更大。掺杂剂纳米碳粉以局部热区的形式提高烧蚀区的温度和压力促进化学能的释放，进而提升聚合物的推进性能；红外染料通过提高聚合物对激光的吸收率，使聚合物吸收更多的能量促进化学能的释放，实验中掺杂浓度为5%时，GAP靶材的推进性能表现优秀。
（2）较薄厚度下掺杂3%浓度纳米碳粉的GAP靶材最优能量转化效率接近300%，随着厚度增加，喷射羽流中的未完全气化产物增加，掺杂纳米碳粉的GAP靶材的推进性能下降。掺杂不同浓度红外染料的GAP对激光的吸收深度不一样，当靶材厚度小于吸收深度时，随着厚度的增加，推进性能增加。
（3）选择纳米碳粉作为掺杂剂时，适合于透射式激光烧蚀微推力器；掺杂红外染料使聚合物在反射式下气化分解和能量释放更为充分，反射式激光烧蚀微推力器宜选择红外染料作为聚合物靶材的掺杂剂。
从优化激光烧蚀微推力器聚合物靶材的推进性能看，当激光烧蚀微推力器选用透射式激光入射方式时，两种吸收剂均适合作为聚合物靶材的掺杂剂。为了得到更优的性能，选择纳米碳粉作为掺杂剂时，适合选择厚度较低的靶材，选择红外染料作为掺杂剂时，需要选择与烧蚀深度相近的靶材厚度。在本次实验中，置于40Pa气压下的聚合物GAP在功率密度高于107W/cm2开始产生冲量，在109W/cm2附近推进性能才达到峰值。真空环境下，激光烧蚀微推力器对激光器功率提出了更高要求。
致谢: 感谢国家自然科学基金资助。
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