空间活动能力体现了一个国家的科技水平和综合国力，在各种空间探测活动中，推进技术和系统首当其冲，每一次空间活动的突破都依靠推进技术的发展和进步。发展临近空间平台、实现火星机动探测等稀薄气体环境下的空间探测任务和活动是目前国内外研究的热点方向，新的空间探测活动对推进系统提出了更高的技术要求。空间探测活动所需推进系统种类繁多，目前可供采用的空间推进技术有限，需要携带工质，常规化学推进技术很难满足未来空间探测活动需求；业以成熟的活塞、涡喷等吸气式推进技术不适合在稀薄大气环境下运行。本文针对临近空间和火星等目标空域，提出了一种适合于稀薄大气环境运行的新概念推进技术，围绕提出的新概念推进技术开展基础探索研究。主要研究内容如下：　　首先，稀薄气体相变增压电热推进技术的提出。分析了临近空间和火星等环境特点和探测任务活动，指出常规化学推进技术应用于稀薄大气环境下存在的问题；详细介绍了空间探测“就地资源利用”的理念和优势，分析了稀薄大气环境下“就地资源利用”的技术难点和解决途径，在此基础上提出了一种新概念推进技术——稀薄气体相变增压电热推进。新概念推进技术的核心是：以目标空间稀薄大气为工质，解决工质携带问题；利用相变方法实现稀薄气体超高压比增压。新型推进系统采用喷管推进，具有响应快、结构简单和布置灵活等优点；同时捕获工质以液体或气体储存，可供飞行器推进或其它用途，具有高的综合利用价值。同时分析了稀薄气体相变增压电热推进系统各组成功能环节的特点及实现方式，给出了新型推进系统方案的选择依据。　　其次，开展了临近空间环境下稀薄空气相变增压电热推进系统循环研究。针对临近空间及稀薄空气气相变增压的特点，给出了临近空间相变增压电热推进系统的初步方案。定义了性能评价指标，利用热力学方法进行了新型推进系统的循环分析，分析了循环参数对系统性能的影响，探讨了系统的性能潜力。考虑到稀薄空气相变增压电热推进系统为空气动力循环和制冷循环的复合循环，系统流程存在多种选择，故需要热力完善度高的系统流程，以发挥新型推进系统的优势。分析对比了不同稀薄空气冷凝液化捕获流程，在系统核心制冷循环形式确定的前提下，研究了循环形式和参数对新型推进系统性能的影响，给出了稀薄空气相变增压电热推进系统的优化循环流程及循环参数的影响规律。　　再次，对稀薄空气相变增压电热推进系统的运行进行了研究。建立了平流层飞艇总参数分析模型，分析给出了环境、运行等参数对飞艇总参数的影响规律，讨论了临近空间飞艇平台需优先发展的技术领域。分析了临近空间大气扰动风场特性，给出了扰动风场作用下飞艇的阻力特性。分析指出稀薄空气相变增压电热推进系统适合作为临近空间飞艇平台的辅助推进，用于任务快速机动和姿控等。在此基础上，分析给出了稀薄空气相变增压电热推进系统的运行控制策略，开展了相变增压电热推进系统运行参数的节能优化运行控制研究，给出了系统优化运行过程中电加热温度等可控运行参数的选取原则和规律。　　最后，开展了火星环境下相变增压电热推进系统的应用探索研究。对比分析了目前火星表面推进系统存在问题，提出了火星稀薄气体相变增压电热推进系统的实现方案：CO2热火箭推进系统。开展了火星CO2热火箭推进系统的循环分析，分析了循环参数对系统性能的影响。开展了基于CO2/Mg火箭推进和CO2热火箭推进的火星Hopper飞行器探测任务研究，分析给出了环境、任务和技术等参数对Hopper飞行器探测任务的影响，指出CO2热火箭推进系统的优势和应用前景。针对火星探测Hopper飞行器，火箭推进效率低下的问题，提出了带引射喷管的火箭推进系统，研究了带引射喷管火箭推进系统的推力增益及质量惩罚对火星探测任务活动的影响，研究表明利用带引射喷管火箭推进系统能够增强Hopper飞行器表面探测能力。