随着人类对太空探索的不断深入,电推进技术逐渐得到各国航天界的重视。与传统化学推进系统不同的是其推力大小不依赖于推进剂的化学能,而是来源于飞行器的电能。因为不存在推进剂能量的固有限制,电推力器可达到很高的比冲和小而精确的推力,以替代化学推进剂难以胜任的长航程深空探测、微小卫星姿态和轨道控制等任务。霍尔推力器属于电推力器中的电磁推力器,也是目前国际上研究最多的一种电推力器,虽然其具有高比冲、高可靠性、轻重量等诸多优点,但由于人们对其等离子体羽流潜在污染效应的了解还不够深入和全面,限制了在空间的广泛应用。这些污染效应包括热效应、溅射效应、附加力污染、沉积效应以及电磁干扰效应等。其中,由于离子速度远高于中性羽流的分子速度,因此,其溅射效应尤为重要。为了研究霍尔推力器等离子体羽流与卫星三维固面间的溅射效应,本文以上海航天局研发的SPT-70为研究对象,首先在真空舱内利用Langmuir单探针系统和双探针系统、数据采集系统和真空舱内的移动装置,对SPT-70的稀薄等离子羽流特形进行了测量。考察了不同轴向位置、不同角度的电子密度和电子温度,并与羽流仿真计算结果进行了比较,验证了二维羽流流场仿真模型和Fortran程序的正确性;之后,将二维DSMC/PIC方法和程序拓展到三维,并将三维结果与二维结果进行了比较;将基于实验数据的简单溅射模型耦合到DSMC/PIC方法的Fortran代码中,采用Fortran语言编制计算代码,在双GPU的CUDA平台针对SPT-70羽流对卫星固面的溅射效应进行了数值仿真。仿真得到的溅射率与文献结果一致。本文所建模型可用于所有电磁型电推力器羽流的溅射污染效应评估,为卫星表面的合理布局提供参考依据。为了给研究者们提供更为友好和方便的设计工具,建立了可视化的污染评估平台。将羽流流场计算模型和程序、污染评估模型等耦合在一个平台内,该平台采用Fortran语言编制计算代码,采用VB.net编制交互式界面平台,借助Open GL实现了实体模型和网格以及计算结果的三维拖动、缩放、旋转等。所有输入参数均采用与用户交互式输入,所研究的卫星表面结构、尺寸和方位均用过平台的几何建模功能可视化,最后的计算结果也通过几何模型进行直观显示。