我國被人吹成第一的霍爾推進器，實際和人家還有幾條街的差距

上個月中旬，有報導稱我國首款20KW大功率霍爾推進器（推力器）研發成功，實現了推力從毫牛級向牛級的跨越。

我國20千瓦大功率霍爾推力器點火

部分霍爾推力器產品

這是一件令人高興的事，但是有些媒體卻把這項還在追趕的技術吹成了天下無敵，特別是某些跨界瞎寫的大V號，其造成的影響非常惡劣。

實際上霍爾推力器是等離子體推力器的一種，也是我們常常聽到的所謂「電推」，其原理是先將氣態工質電離，並在強電場作用下將離子加速噴出，通過反作用力推動衛星進行姿態調整或者軌道轉移任務。離子推力器的特點是推力小、比衝高，廣泛應用於空間推進，如太空飛行器姿態控制、位置保持、軌道機動和星際飛行等。

非常具有科幻感的離子推力器

離子推力器和化學推進器對比各有優缺點。化學推進器的推力大，但有效載荷小，效率低，造價高，隨著衛星壽命的增加，維持軌道所需的推進劑越來越多，從而擠佔衛星的有效荷重量。而電推所需的工質少得多（也可以說壽命長得多），效率高，經過長時間的加速之後，可以達到極高的速度。這就和龜兔賽跑一樣，電推的推力雖極小，但是經過常年累月的加速，在深空和星際之間可以達到非常高的速度。

為什麼我國的衛星壽命以前只有5、6年，而美歐俄日的則可以達到十幾年，主要原因就是我們的衛星需要化學推進劑來維持軌道，而他們用「電推」。

離子推力器基本可分為三類：電熱式、電磁式、靜電式。相應的推力器有：

1. 場效應靜電推力器（FEEP）
2. 微波電熱推力器（MET）
3. 電弧加熱推力器（arcjet）
4. 電阻加熱發動機（resistojet）
5. 磁等離子體動力學推進器（MPD）
6. 脈衝等離子體推進器（PPT）
7. 離子發動機（ion engine)
8. 霍爾推力器（hall truster）

離子推力器和霍爾推力器的主要區別是：

在離子推力器的加速柵極區域中，只有離子被加速，尾部噴出離子流產生推力。

而霍爾推力器應用霍爾效應，不需要柵極，它在陰陽放電電極之間，電子、離子都能被加速，電子產生霍爾電流，電子霍爾電流和電磁鐵之間存在安培力。霍爾推進器中等離子體受力=電子電場力+電子安培力+離子電場力，因而霍爾推力器的推力更大。

早在1960年代，美國和蘇聯都意識到了霍爾推力器的潛力，兩國分別對此展開了研究。但是不久美國中止了研究，因為他們發現霍爾推力器等離子體中不能抑制的不穩定性，實驗得到的推進效率低，從而轉向離子發動機的研究，並取得了成功。

而蘇聯卻堅持研究霍爾推力器，主要原因則是蘇聯沒有精細柵格的製造能力，而柵格在高加速電壓下壽命影響很大，從而一定程度上決定了發動機的壽命。蘇聯發現等離子體的穩定性不影響推進性能，在1971年成功的進行了深空測試試驗，1994年，俄羅斯第一次將其實用化。

霍爾推力器的結構圖

霍爾推力器的工作原理圖

1997年，離子電推系統在商業衛星上正式使用，1999年首次作為太空飛行器的主推動系統，現在使用電推系統的太空飛行器已超過200顆。

2003年5月，日本發射隼鳥小行星探測器，採用4臺（1臺備用）10cm微波電子迴旋諧振放電離子發動機作為主推進，2005年9月到達絲川行星環繞軌道 ，僅消耗了22Kg氙推進劑（共攜帶65Kg)，11月成功降落星體並完成採樣。12月1日離開，但是由於化學推力器失效，只能依靠電推返回地球，雖然比預定時間晚了3年回到地球，卻顯示出了離子推進器的優異性能。

而我國則在上世紀70年代中期就開始了電推的研製：

• 1986年完成了直徑8cm的汞離子推力器工程樣機，推力5mN，比衝2650s，功耗158W。
• 1992年研究成直徑9cm的氙離子推力器性能樣機，推力10mN，比衝2980s，功耗332W。

這一時期則因蘇聯解體，科技情報外洩，1991年起西方重新開始了霍爾推進器的研究。2001年，美國NASA-457M霍爾推力器功率50KW，推力接近3N。而美國最大推力的X3霍爾推力器的功率更是達到了102kw，推力5.4N.

X3 霍爾推力器

與美國雄厚的積累不同，我國在霍爾推力器研究上的底子薄，資金少，任務重，目前取得了牛(N)級推力器的成功，雖然是可喜可賀的事，但是與美俄歐日相比還有不小的差距，希望自媒體們能正確認識我們的位置，不要為了流量而誤導了讀者。