2024年2月2日，人民网发文：中国航天科技集团801所研制的“50千瓦级双环嵌套式霍尔推进器”成功点火和稳定运行。同时，这项技术也标志着我国成为世界第三个实现嵌套式霍尔推进技术的国家。

虽然成果值得骄傲，但其实这种推进器的力量很小，通常以“毫牛”为单位，别说推动火箭，甚至连个鸡蛋都推不动，但就是这样一种推进器，却是人类真正走进深空的最大希望，比燃料火箭都还大！

化学燃料火箭的上限？

从人类第一次上太空开始，使用的火箭燃料都是化学燃料。虽然简单粗暴，但也很有效。据数据表明，当年美国登月，起飞时设备的总重量达到了3000吨，可是到了月球之后，只剩下了45吨，可想而知，这个过程中被消耗的这些质量大部分都是燃料的。

如果按照这种思维模式，我们要飞得更远的话，就要携带更多燃料，这很显然就不现实。因为质量上去之后，速度又会降下来，要提升速度就要抛去质量，速度和质量成了不可突破的矛盾。

有人说人类要真正的进入太空，就要先达到光速。这点确实做不到，我们想要的，就是用更小的质量来换取更大的速度，并且不过多依赖地球上的资源。于是霍尔推进器就诞生了。

什么是霍尔推进器？

霍尔推进器的原理是一位叫做霍尔的美国物理学家发现的，1879年的一次实验中，他无意中发现电场会对进入其中的离子产生推动作用，于是这种现象就被称为“霍尔效应”。

当人类进入航天时代之后，发现了常规的燃料推进模式的极限，于是就想着从“电推”模式找突破口，而霍尔效应就是个不错的切入点。

霍尔推进器的原理其实很容易理解，就是以离子发生器为核心部件，然后把类似氩气、氙气等惰性气体电离变成“离子态”，这些离子再被人造电场推出去，速度可达10到80公里每秒，理论上就可以获得一定的反推力。

然而理想很丰满，现实却很骨感，因为用这种方式得到的推力甚至不能推动一个鸡蛋，最多只能推动一片纸。但是我们的空间站算上核心舱、实验舱、载人飞船和货运飞船，大概重90吨，霍尔推进器连鸡蛋都推不动，想要推动这90吨的庞然大物，简直痴人说梦！

现实确实如此，但是各国科学家们依然坚定这项技术是人类走出地球的关键技术，这又是为什么？

为什么霍尔推进器能够推动空间站？

就目前的技术而言，想要用霍尔推进器把火箭从地面上送到太空，绝对是做不到的，因为地面上存在着地心引力和空气阻力，只能使用燃料推进这种大威力的方式实现。可是当航天器进入太空就不一样了，这里处于真空状态，没有空气阻力，并且远离地球，受地球引力影响小，这种环境下只要有反推力，哪怕很微弱，只要持续推动，物体也是会发生移动的。虽然这种微弱的移动不会让我们的飞船像电影里那样瞬间加速，但它确确实实已经应用到了我们的空间站上。

中国空间站距离地表400公里左右，虽然离地表很远，但这里并不是绝对的真空，而只是处于大气层的热成层。这里的空气密度大约为地表的千分之一，虽然还是存在阻力，但完全可以忽略不计，不过地心引力确确实实会对空间站造成影响。据悉，如果不进行干预，空间站每个月会下降2公里，所以一直以来都需要依靠姿态助推器不断调整空间站的高度。

如果使用常规的燃料助推器来调整姿态，每年大概要花费2亿美元，而且因为燃料助推过于猛烈，效果并不理想，所以霍尔推进器的优势就展现出来了。它虽然推力小，但只要它持续推动，抵消地球给空间站那一点引力就足够了，并且因为是电推模式，不需要消耗燃料。也许有人要问，霍尔推进器不是要用到惰性气体吗，难道就不属于消耗气体了吗？既然是“电推”，不就还要消耗电吗？

没错，霍尔推进器确实要消耗惰性气体，但是这种模式下只需要携带一种气体就可以了，可是以往的燃料助推中，不仅需要携带燃料，还要携带氧气助燃才可以。而且惰性气体还可以压缩，所以在重量和体积上，携带惰性气体就占了优势。

另外，把惰性气体电离成离子态，这个过程对惰性气体的消耗非常少，并且速度非常缓慢，假如不限时间，在太空中把同一个航天器加速到同一个速度，消耗的惰性气体甚至没有消耗的燃料的是十分之一。

最后，空间站在太空中获取的电能通常是来自太阳，虽然光伏板存在使用寿命和损坏的情况，但忽略这些突发情况的话，在空间站所获得的电能理论上是无限的。

除此之外，霍尔推进器的体积也很小巧，相比于燃料助推，它的质量也很轻，完全是人类航天器的理想型助推模式。所以各国都很早就开始研究着这项技术了。

霍尔推进器的发展情况

上世纪60年代，苏联第一个研究霍尔推进器，并且在1972年发射的一架气象卫星上首次使用，因为效果还可以，所以后面20年陆陆续续把100台霍尔推进器送进了太空。

后来苏联解体之后，美国和俄罗斯合作，也开始研究霍尔推进器。2017年的时候，美国的X3霍尔推进器功率达到了千瓦级以上，产生了5.4牛的推力，这使得霍尔推进器进入了大功率时代，也坚定了科学家们研究这项技术的信心。

而在我国，1994年才开始研究，1998年首次在北京点火，2000年通过了国家鉴定。然而这并不是我国科学家的极限。

由于多年的技术积累，从2020年开始，我们的霍尔推进器研究全面进入了快车道，在未来4年，实现了连续的“四级跳”，成为了世界第三。

2020年，我国首款20千瓦的大功率霍尔推进器成功点火，此时我们的霍尔推进器已经达到了牛级；2021年，我国开始将霍尔推进器使用到空间站上，大大节省了燃料；2022年中国航天科技集团五院510所，终于将霍尔推进器的推力提升到了惊人4.6牛，已经和美国的X3相当。

而2024年，我们实现了双环嵌套式的霍尔推进技术，虽然官方没有公布推力，但也可想而知，美国的X3也是使用三环嵌套的方式才达到了5.4牛，而中国在使用双环嵌套技术前就已经达到了4.6牛，那么再加一个环，肯定也得超过5.4牛，所以可见我们的技术发展的是有多么快。

目前中国的很多卫星都使用上了霍尔推进器，毕竟推力小，方便微调。而我们熟知的中国空间站，也已经配备了四台纯国产的LHT-100型号的霍尔推进器，和传统燃料推进器相比，使用霍尔推进器之后几乎可以让它一直工作，不用担心燃料损耗问题。

这时候我们还要考虑的是怎样获取更多电能，不过就目前而言，我们的空间站装配的柔性光伏板，甚至要比国际空间站的光电装换效率要高，供电功率达到了100千瓦，足以满足航天员的日常生活，和霍尔推进器的需求了。

霍尔推进器的力量虽然微弱，但只要给它足够的时间，它能给人惊人的速度；中国航天虽然起步晚，但只要确定了目标，就会奋起直追。我们不知道那些为了推动中国航天而日夜奋斗的人叫什么名字，但只要抬头看向天空，他们的功绩都在那里，而他们的功绩，与世长存！