必须使用大推力燃料的助推器才能挣脱地球引力的束缚，到达第一级后才能顺利进入太空宇宙速度。

  而要维持空间站的运转，自然离不开燃料，但天宫空间站的推进力大多数来源于于一个叫做“霍尔推进器”的东西。据悉，这款推进器的推力很小。推力只有1牛顿，这个能量只能推一张纸。

  大家可能会好奇，空间站这么大，靠这玩意做主动力真的有用吗？不要小看这个推进器。这就是人类航天的未来。它代表着星际航行的未来，是人类探索星海的关键。

  霍尔推进器又名“霍尔效应推进器”，利用装置内的磁场约束电子的轴向运动，进而推动电离，有效加速离子产生推力。和中和羽流中的离子，是一个比较高效的离子推进器。

  说到这里就必须提离子推进器。这是这类推进器的总称。的基本工作原理就是这类推进器中的离子束。离子加速器的运行模式虽然有很多种，但大多数都离不开这种推力。

  离子中电荷的质量比意味着比较小的电势差可以产生高排气速度，这与使用化学燃料的推进器不同。这个反应过程所需的反应质量或推进剂剂量很小，因此能有比较大的功率。

  因此，低质量高比冲是该型推进器的显着特点。一般来说，离子推进器的能源是太阳能。按照加速离子的方式，目前使用的静电离子推进器有栅格静电离子推进器、场发射电推进、和我们今天要介绍的霍尔效应推进器。

  除了以上静电离子推进器，还有很多电磁离子推进器。接下来是本文的重头戏，霍尔效应推进器。

  推进器利用静电势将离子加速到高速，负电荷的吸引是由推进器开口端的电子等离子体提供的，而不是由栅极提供的。在推进器的阳极和阴极之间施加150伏到800伏的电势，这样推进器的中心部分形成电磁铁的磁极。

  最后，推进剂的选择。一般来说，霍尔效应推进器使用的推进剂是氙气。当氙气进入阳极附近时，它开始被电离，并通过这种稳态流动被引入阴极。离子通过它被加速，最后当这些离子离开时，它们会拾取电子并中和束流，使推进器高速离开以形成动力。

  最早提出这个想法的是俄罗斯科学家齐奥尔科夫斯基。。这项技术在电离气流上的动力潜力，多年来成为美国执行太空任务的重要研究对象。

  在20世纪50年代到60年代期间，美国和苏联都对这种电力推进进行了独立研究。时间到了，天宫空间站的建造和运行成功。

  天宫空间站使用的霍尔推进器推力很低，但足以满足太空环境的运行。为什么这么说？这其实涉及到航天器一个长期的运行过程，因为它在太空运行不需要太多的燃料。

  阿波罗载人登月时，整个飞船进入太空后连一小半的燃料都没有用完。在真空环境中，任何微小的动量都可以产生大而持久的运动。是因为空间中很少有空气阻力、物体摩擦等干扰因素。

  让机芯能够长时间保持稳定状态。对于天宫空间站来说，只要进入太空，燃料基本用不上。像霍尔推进器这样的少量推进器，可以维持日常运转，微调姿势。

  天宫空间站在天河号核心舱的船体上安装了霍尔推进器，的动力部分由两个可操纵的太阳能电池阵列提供。光伏板将太阳光转化为电能，遮阳时释放电能供电。总的来说，天宫空间站的能源消耗其实很小。

  在未来的太空建设中，将需要霍尔推进器这种能够微动的装置。例如天琴座计划中的卫星队列，其任务要求一定要保证推力控制在0.1微牛顿以内。

  如果推力过大，其实对这种长期在太空运行的装置或者飞行器会有负面影响。恰好霍尔的推进器正是他们所需要的，精准如手术刀。

  另外说说耀明推进器的早期应用。毕竟，耀明推进器并不是什么特别神秘的新兴科技。

  比如早期的俄罗斯卫星发射，前苏联的流星卫星SPT-50，以及后来欧洲航天局的SMART-1和SPACE-X。这种具有高效率对冲比的推进装置成为了很多后续航天器的首选，时至今日还在升级中。

  问题不能这样理解，对冲比率不能完全用实际产出的动能来解释。还有离子推进器比你想象的还要厉害，为什么它的推力只有这么小，只能说玩的空间太小了，手脚并用不能使用。

  要知道，一个简单的化学燃料推进器每秒十多公里的速度，基本上已经是现代化学的顶尖水平了，这对于星际航行来说太慢了。让我们再来看看离子推进器。它在运动过程中质量损失很小。从理论上讲，离子推进器能加速到接近光速。

  但是，按照人类现有的技术，是无法制造出来的。就目前的技术而言，能制造出长达数百米的推进装置已经很了不起了。但这显然不适合做火箭发射。火箭已经够大了，发射一枚火箭需要的燃料有几万吨。如果再加上这么大的推进器，就不再是成本问题了。另外，这种离子推进器最适合的应用场所是在太空相对纯净的环境，大气中的摩擦干扰等因素也会影响推进器中的离子性能效果.

  第一，这样的一个东西要在火箭或者飞行器上工作，只能缩小。其次，对需要长时间工作或需要精确姿态和动量的航天器，离子推进器是首选。

  所以我国天宫空间站的霍尔推进器只有牛顿的1推力，但是与其他霍尔推进器相比，应用通常只有零点几牛，甚至更低，这个技术突破已经很有意义了。

  不过，这个推进器当然也不全是优点。目前，它最大的劣势是技术上的困难。从理论上讲，这东西并不复杂，原理也最简单，但问题的重点是怎么样提高它的推力和常规使用的寿命呢？

  无论是栅格推进器还是霍尔效应推进器，推进器中的高能离子都会损坏陶瓷放电室。的具体作用就是这种高速离子会造成强烈的腐蚀。

  科学家们过去做过很多测试。根据2010年的一份报告，试验表明，霍尔推进器每运行100小时，就会腐蚀1毫米。这导致推进器的在轨寿命通常在几千小时以内。

  此外，推进剂也是另一个影响因素，离子推进器的高效运行离不开推进剂。早期离子推进器使用的燃料是比较危险的。老式推进器中的汞元素不仅有毒，还会污染航天器。

  今天最常用的推进剂是氙，因为它容易电离，原子序数高，惰性，腐蚀性低。氙气稀有且价格昂贵，即便如此，它仍然供不应求。Xenon

  不过现在这样的一种情况已经稍微好转了。在2018年Space-X运营的“星链”项目中，这些互联网卫星由氪星为霍尔效应推进器提供燃料。

  显然，作为非公有制企业，成本控制是第一要务，氪气比氙气成本更低。此外，铋、碘等其他一些气体也显示出很高的应用前景。

  所以目前来看，离子推进器的主要应用场景是不需要太多燃料的星际航行和深空任务。当然，这一定不是结束。考虑到这种推进器很有几率会成为未来人类星际航行的第一步，科学家们几十年来一直在研发合适的技术。

  美国AerojetRocketdyne可以说是现代离子推进器的主要研发者。作为航天、国防、民用、商用的航空航天制造商，Rockdyne拥有良好的资金基础和技术积累。

  火星结构NASA资助的太空飞行推进系统项目正在这个地方进行。该项目的主要目标是建造X3推进器，它将用于火星探索和星际殖民。

  2015年，这款推进器有了基本样机，X3推进器设计功率200千瓦，比较轻。这种大型设计比现在只有几千瓦的霍尔推进器大了很多倍。

  根据测试结果，X3已被证明可以在100千瓦时成功运行，能够产生5.4牛顿推力。X3的多通道设计使得霍尔的螺旋桨在嵌套结构下不会占用太多面积。最重要的是，这么大的螺旋桨可以运转5到10年。

  这个消息听上去很振奋人心，不过星际旅行还要很久的研究。相比之下，电气系统远不如化学燃料系统简单。

  想要达到理想的效果，至少需要一个可处理500千瓦甚至100万千瓦功率的电力推进系统。对于星际航行来说，化学燃料显然是不现实的，需要携带难以估量的化学燃料来支撑长期运行。

  的实现，不仅离子推进器是最有前途的电动推进器，而且在目前的实际应用中，离子推进器的效果是最成功的，尤其是其持久而高效的推力。

  未来，对这种离子推进的研究是人类走向星空的关键。目前，慢慢的变多的公司开始对此进行更新迭代，这个梦想也逐渐向我们靠近。

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