時速超11萬公裡，我國最新霍爾推進器將航天發動機帶入中國時代

2020-10-13 紅螞蟻自媒體聯盟MCN

中國航天科技801所最新研製的霍爾推進器在持續高達8小時的點火，連續超30次的點火次數，總計在軌點火時間長達50小時之後，成功宣告我國在霍爾推動器領域取得了從「毫牛級「到「牛級」的突破，航空發動機開始進入中國時代。

什麼是霍爾推進器？

霍爾推進器是航天發動機的一種，現在的航天發動機主要有化學火箭發動機，核火箭發動機，電子火箭發動機等三種，而霍爾發動機屬於電子火箭發動機。


現在比較常用的是化學火箭發動機，像馬斯克用來發射星鏈衛星的獵鷹九號使用的就是液體燃料火箭發動機。但是因為化學燃料比較重，加載有限，不能提供長時間的動力供應，只使用了普通的火箭發射，而對於長期在太空中飛行太空飛行器就不適用了。

霍爾推力器因為是採用電離原理產生反向推力，主要用氙來作為推進劑，利用電場來加速推進劑，並通過磁場來約速電子，最終藉助電離推進劑和環境產生高速離子，從而給航天飛行器提供源源不斷的動力，這樣就能推動太空飛行器長時間在太空中執行各種科研任務。

正是因為霍爾推進器續航時間長，還能節省大量的化學燃料，所以被世界各航天大國做為一種未來太空飛行器研發的方向。

霍爾推進器的發展現狀：

目前具備製造霍爾推進器的國家有美國，俄羅斯，歐洲、義大利、法國、日本等國，最早生產出霍爾推進器的是前蘇聯，1971年底，蘇聯將20微牛的SPT-50霍爾推進器裝在衛星探測器上，用於穩定姿勢。但是全球目前最大的霍爾推進器是美國X3，推力有5.4牛，102千瓦的功率，我們目前試驗成功的霍爾推進器的推力是1牛，功率為20千瓦。比美國還有一定的差距，正視差距，才能進步。

學過物理都知道，1牛的推力其實很小的，甚至連一個雞蛋都推不動，那有些朋友可能有疑問了，那怎麼能推動那麼大火箭呢？不用誤會，我們雖然把霍爾推進器看做是電子火箭發動機的一種，但是它不是用來推動火箭的，因為火箭要克服地球引力，所需的推力高達幾千千牛，功率再大的霍爾的推進器也推不動它。也可以說，霍爾推進器在地球引力範圍內都沒有太大的作用。

但是到了太空中失重的環境之下，霍爾推進器就大有用武之地。比如一些衛星的調整軌道或改變姿勢，霍爾推進器就能輕易做到。比如一個200公斤的大鐵塊如果放在地上沒有人能推動，但是如果吊在空上，一般人都推得動，雖然比喻不是太恰當，但是道理差不多。

霍爾推進器的來源：

霍爾推進器的原理來自霍爾效應，1879年，美國物理學家埃德溫·霍爾（E.H.HALL）發現了一種電磁效應，與傳統的電磁效應不同，霍爾效應能讓電流一邊低一邊高，形成電勢差。

「當電流垂直外電磁場通過半導體時，載流子發生偏轉，垂直於電流與磁場的方向會增加一個附加場，從而形成電勢差。「這就是霍爾效應的簡單表述，

100多年前的發現，到現在才變成現實，從霍爾推進器的例子可以看出，基礎科學就是要能耐得住坐冷板凳的寂寞。需要科學工作不斷在已有的成果上不斷進行研究，才會產生應用。

在霍爾推進器中，氣態氙等推進劑被電場加速，電子被約束在磁場中，用來電離推進劑，加速離子產生推力，並中和羽流中的離子。

通俗的來說。就是內外兩個磁極，之間有兩個空間，就像一個環形的溝槽。溝裡是從外到內的垂直磁場，溝底是陽極電場，電場與磁場垂直。往溝裡釋放電子，電子落入溝裡被磁場影響，在洛倫茲作用力下，電子繞著環形溝加速旋轉。旋轉的電子數量夠多時，溝底的氙推進劑釋放出來，使不帶電的氙原子被高速電子轉為帶電的等離子。在電場作用下，被加速成高速工質噴出而產生推力。由於電場強度大，推進劑氙非常輕，可以加速得特別快，氙的電離率可達99%。

從以上原理可以看出，霍爾推進器在產生能量的過程中消耗的不是推進劑，而是電能，而在太空中，電能從哪裡來

這一點大家絕對不用擔心，在太空中，電能可能說是取之不盡，用之不竭的，因為太空中永遠都有太陽在照射，不像地面上陰天雨天，春天冬天，黑夜白天等各種影響太陽能利用的因素，只要讓推進器的太陽能電池板一直對著太陽就有源源不斷的電能。

霍爾推進器的未來

因為只要搭載少量推進劑，不用搭載大量的燃料，所以霍爾推進器特別適合幫助人類走向深空的太空飛行器。比如我國的長徵五號火箭，重量高達879噸，其中有99%搭載的是燃料，真正有用的部件只有20噸左右，只要進入沒有重力的太空之後，完全可以靠霍爾推進器作為動力，歐航局發射的GOCE衛星探測器在長達兩年的飛行中只用了40kg氙氣。對於那些走向深空，探索外太空的飛行器來說，是再適合不過了。

不僅如此，霍爾推進器比燃料航天發動機的速度還要更快，每秒可以達到50000米，根據實驗表明，我國科學家研究的霍爾推進器的時速就達到13萬公裡，從地球到達火星，只需要20天左右，相當於坐綠皮火車從廣州到烏魯木齊的時間，簡直不要太爽了吧！太空旅遊在不遠的將來，一定會成為現實，現在我們要做的就是努力工作，攢夠能買一張飛往太空船票的錢。

未來人類要走向深空，探索其它的星球，有了霍爾推進器，就能夠很快到達。所以，製造出更大的霍爾推進位，是航天工業的重中之重。

雖然我國的霍爾推進器突破了「牛級」界限，還只能達到美俄的20%，但是我們航天工業還有底牌，有這些底牌在，超越美俄指日可待，想知道是什麼底牌吧？請觀看西瓜視頻創作人「三一博士」的視頻：

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