推力可以量化为以一定排气速度排出一定质量流量所产生的力的大小。这为获得所需推力提供了灵活的选择方式，比如低速时排出的大质量流量或高速时排出的小质量流量。

化学推进器以较大的质量流量喷射喷出物，但速度相对较低。在太空飞行到达轨道的初始阶段，强大的推进器由大型燃料箱提供燃料。这些推进器具有较低的比冲。

与传统的化学推进器不同，离子推进器通过静电场中的库仑加速离子（通常是氙）以高速运转。这导致比冲高达2000 s，效率高达80%。因为可以精确控制快速响应时间，离子推进器可以精确控制，从而减少对大型推进剂罐的需求。因此，离子推进器是长期星际和深空任务的首选。

碘推进器，更昂贵的氙气推进器的可能替代品：

虽然氙基离子推进器是化学推进器的理想替代品，但由于氙的稀有性，运行成本很高。水、氪、铋等新型推进剂正在研究中。全世界正在进行昂贵的实验来研究这些新型推进剂。使用碘的主要优点是：与氙相比，电离截面更大，并且在标准温度和压力下碘是固体，因此碘的储存空间较小。

允若科技的高精度仿真方案：

用于实验和迭代设计的离子推进器原型设计既耗时又困难，且费耗资巨大。在实验室很难复现这些推进器的实际工作条件。因此，研究人员经常依赖数值模型来优化他们的设计。离子推进器的建模是一个多物理问题，需要考虑到流体动力学，反应流，等离子体，电磁学，表面物理等，涵盖了众多的物理领域。在许多情况下，它们并不能直接进行耦合。因此，必须进行近似以简化计算。这种简化模型有可能并不能完全模拟出离子推进器的真实状况。事实上，有关离子推进器简化计算研究的文献很少。

而允若科技的非平衡等离子体求解器软件可以做到完全耦合、自洽，允许对等离子体推力器进行精确的数值模拟。允许进行多组分化学反应等离子体动力学与电磁波的麦克斯韦方程耦合计算。还支持结合传统Navier-Stokes（CFD）流体方程和粒子模拟（PIC）的混合模型仿真。这个功能可以用来描述喷射到真空中的等离子体羽流的行为状态。

我们的技术团队与合作伙伴一起用这个求解器模拟了一个利用碘的离子推进器。

模拟设置和讨论：

在这个模型中，计算域包括一个6 cm x 10 cm的等离子体室，其中碘等离子体由一个四圈金属线圈天线产生，该天线的频率为13.56 MHz，功率为100 W。线圈天线和等离子体室之间有一个介电石英层接口。本案例研究比较了1.0 Pa和2.5 Pa两种不同压力下的等离子体特性。

仿真过程捕捉到了非平衡效应，如不同的电子和重粒子温度。我们还解决了静电鞘问题。与沉积在等离子体中的波功率相比，静电焦耳加热可以忽略不计。电介质石英壁具有平衡正负物质通量的电位。

我们的软件仿真出的结果表明在两种压力下，几乎所有的碘分子都会分解成I+离子，而I+离子在混合物中占主导地位。例如，分子碘离子I2+的浓度比主要的单电离原子碘的浓度小约一个数量级。

压力对产生的等离子体的成分有影响。当腔室压力为1.0 Pa时，等离子体是电正性的，电子是主要的负电荷物种。但是，这种状态会随着压力的增加而变化，因为在2.5 Pa时形成的等离子体是电负性的，其中原子碘阴离子（I-）是主要的负电荷物种。

我们的软件还计算模拟出一个有趣的现象，捕捉到等离子体体周围存在漩涡状结构。这种效应是电子和阴离子在电负性等离子体中传输的结果。

碘推进器建模未来开发计划：

我们的非平衡等离子体求解器软件未来将会不断发展新功能，不断增加化学数据库，提供快速准确的的离子推进器仿真解决方案。可以进行不同方案对比研究，以了解腔室压力和温度的影响。将来还计划开发碘与推进器和航天器表面反应模拟的功能，以评估推进器的寿命。