空心阴极作为一种电子源和中和器,广泛应用于多种航天任务。无热子空心阴极移除了加热器这一寿命限制结构,提高了寿命可靠性。在实际多次点火中,发现了点火失效、阴极结构扩孔、暴露大气后再启动困难等一系列问题,且耦合点火时不利于解耦分析、冲击电流大,耦合点火策略的选择也存在盲目性。为更好地解决上述问题,保障无热子空心阴极点火的顺利进行,提升启动寿命,本文针对性地进行了下列研究:考虑到解耦启动时单阴极的点火方式,针对单阴极触持极启动特性进行了专项研究。利用示波器对点火波形及气压变化进行采集并结合高速相机拍摄启动过程。对比了阳极启动和触持极启动两种不同的单阴极启动模式,将启动阶段重新划分为三个阶段。重点关注到影响点火成功的点火关键阶段并研究了点火参数、回路参数对该阶段的影响。大点火流量,大放电电流预置均会保障关键阶段的平稳过渡,减小点火冲击;大点火电压、大触持放电电压以及外加电容情况给关键阶段带来更大的波动,增大了点火冲击。通过人为的扩孔处理,分别对阴极的钨顶孔、触持极孔以及发射体内径进行变孔径研究。将放电波形、气压变化以及高速相机结果结合COMSOL仿真分析长寿命期间扩孔影响。钨顶孔扩孔导致启动过程羽流等离子体密度的下降和电子温度上升,易于实现点火但会增加稳态放电电压。触持极扩孔减小了点火初期等离子体密度减小了钨顶孔区电子温度,增大了点火困难性,提升了点火稳定性。发射体扩孔增加了点火冲击,提升了点火困难性。针对实际空间任务的阴极需求,通过外加加热器研究对阴极启动寿命的拓展。进行了加热器与冷阴极点火的解耦分析,证明装配加热器后阴极两种点火方式的可行性,研究了加热对冷启动的影响。加热会明显改善暴露大气后启动困难性,减小冷启动电流冲击,拓展阴极点火边界,有效提升冷阴极点火寿命。采用了两种不同的推力器点火方式,通过示波器的放电电流波形采集结合探针收集的饱和电子电流信号对这两种不同点火方式进行研究。表明了错时点火能够减小点火冲击。重点针对错时点火方式研究了不同点火参数的影响,指出了各参数选择的合理范围。提出采用先供气再点阴极后开启阳极电压的错时点火方式能够降低点火冲击,提高一致性。