中国研发的霍尔推进器，有多牛？
中国研发的霍尔推进器，有多牛？
导读：中国在航天科技领域取得的最新突破——霍尔推进器技术，不仅推动了天宫空间站的运行，更展现了中国在深空探测领域的实力。本文将为您详细解析这一前沿科技的原理与应用。
中国研发的霍尔推进器，有多牛？虽然推力只有80毫牛，却能推得动180吨重的天宫空间站！那么它是如何做到的？
目前，人类所有的火箭都是采用化学燃料推进的。就是将推进剂中的化学能转化为热量，然后瞬间喷射出去，由此形成强大推力。
如果外星人看到我们人类这技术，估计会直摇头，为啥？
因为化学能的比冲不高，所谓比冲就是单位质量的推进剂，所产生的推力可以维持的时间。比冲越高，意味着可以产生推力的持续时间越长，也就是推进剂的利用效率越高。
在现阶段的化学燃料中，比冲最高的氢氧火箭发动机，其最大比冲还没超过500秒。所以为了得到足够的飞行速度，火箭需要携带大量燃料。以航天飞机为例，其发射时离地质量超过2000吨，但实际有效载荷只有100多吨。
而且燃料本身是有限的，烧完就没了，如果想进行长时间、远距离的深空任务，根本扛不住。为了解决这个问题，1959年，美国NASA的哈罗德·考夫曼成功研制出了一种电子轰击式离子推进器。
其基本原理是利用一个空心阴极放电筒向外释放电子，在电磁场的作用下，这些电子争先恐后地去轰击工质，将工质中的电子击出，使其电离形成离子。之后，这些离子在静电场的作用下被加速，从而喷出推进器，产生推力。
只需要很少的能量就能把物体推动起来，NASA如获至宝，便不断优化，将其投入到各种太空应用中。而与此同时，苏联人也在研究这种电推进系统。
1965年11月，苏联的金星2号深空探测器装上了6台脉冲等离子体推进器，这是电推进技术首次应用在深空探测领域。
由于早期的离子推进器结构复杂，可靠性不高，美苏两国一直都在衍生出各种版本的改进设计，而苏联恰好押中了宝，因为他们搞出了霍尔推进器。你可以理解为这是离子推进器的pro版本，它的结构更简单可靠，但是理解起来会有点烧脑。
先说一下什么是霍尔效应。当电流在磁场中通过时，电子或离子会横向移动，从而产生一个横向的电势差。也就是说当电子和离子混在一起时，可以利用霍尔效应将它们分开。
霍尔推进器就是把电离部分和加速部分整合到一起，做到一边电离一边加速。首先，电场将推进剂电离，形成离子和电子。电子在环形磁场中做圆周运动，形成一种环形电流。
而这个电流产生的电场又将带正电的离子加速朝一个方向运动，最终喷射出来的离子流被加速到至少10公里/秒。传统推进器喷出去的是化学燃料燃烧后产生的高速射流，而霍尔推进器喷出去的是电离后的氙离子。
但实际上，氙离子并不算燃料，而是工质。霍尔推进器的能量来自强大的电源供电，这部分能量可以通过太阳能电池板获得。美国在上世纪80年代也对霍尔推进器进行了大量研究，但其性能却始终难以达到苏联的水平，直到一件重大事件的发生才让事情有了转机。
1991年底，苏联解体，在不到100天的时间后，4台SPT-70霍尔推进器便出现在了NASA的实验室中。之后，美国在霍尔推进器上的研究便一路开挂。马斯克的星链卫星300公里大爬轨就采用了霍尔推进器。
我国对霍尔推进器的研究起步较晚，在上个世纪90年代初才上马相关研究，但是成果斐然。2015年，由中国航天科技集团五院510所研制的LHT-100型霍尔电推推进器，地面点火试验获得成功。
随后有4台国产HET-80空间霍尔电推系统，装配到天宫空间站的核心舱上面，虽然推力只有80毫牛，在地面上差不多就只能吹动一张A4纸，但足以推动180吨重的空间站。在太空的真空环境下，只需持续点火几秒钟，就可加速到更高的绕地速度，而维持高度所需要的燃料，只有国际空间站的1/20。
比冲更是高达3000秒以上，秒杀现阶段的所有化学燃料。只需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。2022年，我国大功率霍尔效应推进器HET-450试车成功，最大推力达到4.6牛。
有朋友会说，目前世界上最大的霍尔推进器是美国的X3，直径约1米，最大推力达5.4牛，有啥可骄傲的？要知道，X3是嵌套式三通道推进器，也就是三台发动机的组合体。而中国的HET-450是单通道推进器，直径只有X3的三分之二，推力就达到了4.6牛，你说谁更先进？
哦，再补充一下，4.6牛不是4.6头牛。这个推力大概是0.47千克力，差不多就是你托举一本书的力量，是不是觉得推力小得可怜？
但其实，正是因为霍尔推进器的推力小，才能做到精确调节，而化学推进器轻轻吹口气，就可能推过了。在未来，我们甚至有望制造出由核反应堆驱动的等离子火箭，到时候就可以实现在太阳系内的自由航行。