NASA突破霍尔推进器技术，小型卫星有望飞往深空

NASA突破霍尔推进器技术，小型卫星有望飞往深空

NASA最近宣布了一项可能改变商业卫星领域游戏规则的技术突破：一种新型霍尔推进器。这种推进器体积小、功率低，却能提供惊人的推力，让小型卫星能够自主飞往月球、火星，甚至与地球静止轨道上的老卫星对接，延长其使用寿命。这项技术不仅展示了航天领域的最新进展，还预示着未来太空探索成本的大幅降低。

想象一下，原本只能跳一米高的人，现在可以轻松跳到三米高，甚至飞檐走壁。NASA最新研发的霍尔推进器就带来了类似的突破。它可以让小型卫星自主飞往月球或火星，或者与地球静止轨道上的老卫星对接，延长其使用寿命至少六年。

霍尔推进器的工作原理

霍尔推进器的工作原理并不复杂：通过电力电离推进剂，将离子高速喷射出去，利用反作用力推动航天器前进。具体来说，它包含一个环形腔室，中间是内磁场线圈，底部是阳极，喷口附近是阴极和外磁场线圈。电子从阴极出来后，在喷口附近被磁场控制，一部分形成环形霍尔电流，另一部分则冲向腔室深处的阳极，将推进剂电离为离子。这些带正电的离子在电场作用下加速冲向喷口，与电子结合形成中性原子喷射出去，从而产生推力。

技术发展历程

霍尔推进器的原理最早由美国物理学家罗伯特·霍尔在1960年代阐明，但美国后来转而研究离子推进器，而苏联则在1971年开发出霍尔推进器，并在该领域领先20年。直到苏联解体后，NASA才开始大力发展霍尔推进器，并最终赶超。目前，美国已研发出100kW、5.4牛顿的X3推进器，是世界上推力最大的霍尔推进器，将用于未来的月球空间站GateWay。

中国在霍尔推进器领域的发展同样令人瞩目，先后推出了10kW、20kW、50kW的推进器，并首次将其应用于空间站的天和核心舱。2022年，中国更是制造出了105kW的霍尔推进器，推力达4.6牛顿，已与美国的X3相当。

H71M：改变游戏规则的创新

然而，真正需要突破的是适用于近地轨道小卫星的推进系统。这些卫星由于成本限制，通常只能运行几千小时，处理的推进剂也较少。为此，NASA开发了H71M霍尔推进器，通过创新设计，极大提升了低功率推进器的性能。

在300V电压和1kW放电功率下，H71M的推力高达68mN，在400V和1kW下比冲达到1850s，可稳定运行15000小时，处理超过140公斤的推进剂，获得8km/s的ΔV，远超商业低地轨道任务需求。

实际应用前景

诺斯罗普·格鲁曼公司基于H71M设计了NGHT-1X推进器，计划于2025年发射，将三颗通信卫星送入地球同步轨道，延长其使用寿命至少六年。随着技术成熟，这种推进器有望大幅降低深空探测成本，开启小型卫星探索太阳系的新篇章。