80毫牛推力，竟可推动180吨空间站？中国霍尔推进器强大在哪里？（霍尔推进器最高速度）

开头推力只有80毫牛，在地面上差不多就只能吹动一张A4纸，却在太空中竟能够推得动180吨的天宫空间站？

这种不可思议的推进器，就是霍尔推进器这玩意早在上个世纪就已经研发成功，但这次却是第一次被中国人运用到载人航天器里面，那么它到底有多厉害？霍尔推进器霍尔推进器的名字源于其对霍尔效应的应用，早在1879年，美国物理学家霍尔在研究金属的导电机制时发现了一种电磁效应。

当电流垂直于外磁场通过半导体时，载流子发生偏转，垂直于电流和磁场的方向，会产生一附加电场，从而在半导体的两端产生电势差换句话说，就是带电粒子在磁场中运动时，会受到某种作用从而引起偏转就好比一条路，本来大家是均匀地分布在路面上, 往前行走。

当有磁场时，人群可能会被推到靠右边行走

后来基于这个现象，科学家们又发现，把一些特殊电子放到环形放电室中，让它们与推进剂发生碰撞之后，会出现电离现象，并形成大量的等离子体而这些等离子体在霍尔效应的作用下，被迅速加速，并且其在电场中高速喷出时，还能够产生一定的推力。

于是离子推进器的雏形就出来了又过了几十年，1959年美国NASA的哈罗德·考夫曼（Harold Kaufman）成功研制出来了这种推进器，其电离室的电离方式采用最为简单粗暴的电子轰击，直接利用空心阴极产生的电子束流，将工质的电子轰击出去。

只需要很少的能量就能把东西推动起来，NASA觉得大有可为，于是加班加点的想让其能够早点运用起来经过NASA工程师的不断努力，终于在1998年，美国发射了“深空一号”探测器，首次将离子推进器作为卫星的主要动力，成功完成了对小行星及彗星的探测任务。

发动机自重只有 8 公斤，仅携带 82 千克氙就进行了 20 个月的飞行。

那霍尔推进器呢？别急，它的工作原理与离子推进器十分相似都是靠电场对离子进行加速，从而得到极高的排气速度，继而大幅度提升比冲（每单位推进剂生成的力量），但霍尔推进器的结构与电离方式比离子推进器要更加高级先进。

比如霍尔推进器的磁场是环形的，这不仅可以防止其与阳极室产生的正离子发生碰撞从而中和，还能够产生闭环霍尔漂移，进一步约束与加速从阳极室中产生的等离子体！

也就是说，它的加速电场与磁场是在一起的，变得更加巧妙高效；而离子推进器是独立的，电场是前端部分提供的，而磁场是后端部分提供的。

在这个过程中，需要加入氙、氪等作为工质。因为它们相对于其他物质而言，更容易与电子发生碰撞并电离，其次是电离后不易产生腐蚀性物质。

跟美国不同，苏联走的就是霍尔推进器的路线，世界上第一台实用的霍尔推进发动机就是由苏联人制造的并且在1972年，苏联还发射了一颗气象卫星"流星-1"，这是世界上第一台安装霍尔推进器的卫星虽然推力很小，但让世人看到竟然还有如此高科技的技术！。

美国人这边，一看苏联人玩得飞起啊，心里怪痒痒的，于是离子推进器也不弄了，开始研究起来霍尔推进器不仅如此，他们还引进了一整套霍尔推力器技术，并在此基础上进行深度创新，最终转化为具有自主知识产权的，具备核心竞争力的霍尔推进器产品。

比如美国目前最大的三通道霍尔推进器X3，它的最大推力为5.4牛。

相比于推力可达数百万牛的化学动力火箭发动机而言，实在不能打，甚至给人一种飞不起来的感觉但太空中是没有重力的，在真空环境下，哪怕推力再小，只要作用的时间足够长，是可以让航天器维持在一定高度的中国发展我国对霍尔推力器的研究起步较晚，大致也是上个世纪90年代初才上马相关研究。

但是我们利用后发优势，加上技术人员的不懈努力，中国的霍尔推进器追赶速度很快。

在2022年1月，中国航天科技集团兰州空间技术物理研究所（501所）成功研制出HET450大功率单通道霍尔推进器，其最大推力为4.6牛乍看下，好像没有美国X3的5.4牛厉害，但是别忘了人家是三通道，也就是三台发动机的组合体；而我们单通道就实现这么多。

并且从关键性能指标来看，中国的霍尔推进器已经达到与美国比肩的高度，可以说非常厉害了再比如咱们中国的天宫空间站吧，其配备了四台纯国产的LHT-100型霍尔电推推进器，采用将惰性气体电离并高速喷出的方式产生微弱推力，可以近乎无限时间连续工作。

虽然目前推力只有80毫牛，在地面上仅能吹动一张纸，但是在全球范围内已经属于领先水平而且消耗推进剂极少，未来天宫的货运补给次数相较国际空间站（传统推进方式）会大幅减少比如中国空间站用于维持高度所需要的燃料，只有国际空间站的1/20。

并且霍尔推进器体积小巧，甚至和家用扫地机器人差不多大，喷射速度却是化学燃烧的十倍。

也就是说，只要消耗十分之一质量的工质，就可以获得和化学火箭一样的推力而且，相较于火箭发动机按秒计算的工作时间而言，霍尔推进器的工作时间将长达数千乃至上万小时，无疑也是相当另类的此外霍尔推进器最大的优点还在于比冲高，所谓的比冲就是每单位推进剂生成的力量。

发动机比冲越高，意味着在相同条件下推进剂能够产生的速度增量越大，发动机效率就越高，有效喷气速度也就越快如果用重量来衡量燃料，那么比冲的单位就是秒在现阶段的化学燃料中，比冲最高的氢氧火箭发动机，其比冲最大还没超过500秒。

就拿著名的土星五号主发动机F-1来说吧，它的单台海平面推力达到惊人的6770千牛，海平面比冲仅为263秒。

而中国天宫空间站上使用的霍尔电推推进器，其比冲高达3000秒以上，妥妥的秒杀它！不过，想用霍尔电推来让火箭起飞是不可能的，它的推力小，根本带不动那么大质量的火箭需要注意的是，霍尔推进器所携带的推进剂实际上并不是“燃料”，而是工质，它的能量来自电力，需要有强大的电源供电。

为此，天宫空间站安装了不少柔性太阳能翼，跟国际空间站使用的机械折叠展开不同，我们这款能让太阳能电池板有更多使用和扩展空间。

不仅光电转换效率超过了30%，同时电池翼面积也成倍提升，供电能力更强，供电功率达到了100KW，这足够满足霍尔推进器以及空间站内部的日常需求了结尾在遥不可及的太空，一次性能携带多少“燃料”就决定了空间站能运行多久。

因此，在有限的空间里，携带足够多的燃料就显得至关重要霍尔推进器的发明，相比传统发动机的好处实在太多了，让人类在航天飞行器领域中不断取得重大进展。

如今天宫空间站上使用的这一黑科技，让全球看到了中国航天的强大，也值得我们普通老百姓骄傲自豪。但我们的眼光应该放得更远，未来肯定也会研制出推力更大的霍尔推进器，毕竟我们的目标是星辰大海！