人民网2月2日发文， 宣布我国首款霍尔推力器成功点火了！
但是这个霍尔推力器可能与大家想象中的强大动力不太一样，它的推力仅仅能用「毫牛」为单位， 连一个鸡蛋都推不动！
然而，就是这样看似很没用的设备， 全世界都在苦苦追求，甚至只有三四个国家能造出来？ 这究竟是为什么呢？
今天我们就来详细聊聊。
着力点的变化
人类想上天，本质上就是在 脱离地球引力 。后者虽然一再扯人类后腿，但力之间的相互作用，也能给人提供一种向上的动力。
反倒是真正脱离地球引力的束缚后， 太空中着力点不存在了， 如何获取新的动力就成了难点。
就像运行在天上的天宫空间站， 它要调整轨道，该使用何种动力呢？
这个在之前还真是难题，不过后来也没有难倒科学家。下面就来跟大家聊聊， 一种在地球上只能推动一张纸的推力， 是如何推动空间站的。
竹竿撑着河岸让船移动， 我们 用力跑跳之前往后蹬腿 ，这些都是产生 一个反作用力 ，从而让船和人向前移动。
有作用力，有着力点，移动才能成为可能。 而航天领域的技术发展，从一开始科学家就没有找到那个着力点。
于是 ，利用燃料向后喷射形成一个反作用力，就成了航天领域上天的基本动力。 比如航天发射，巨大的喷射所形成的反作用力，能够让其快速飞升，进而逐渐摆脱地球的引力。
同样到了太空中，作用机制还是如此。只不过着力点的问题解决了，在发展中科学家 又得为动力源发愁。
化学推进系统
截止到目前，火箭上天依旧会喷射熊熊尾焰，由于用的是 化学燃料推进系统 ，因此产生火和高温就是自然而然的。
在航天领域， 化学推进系统 的应用，经历了一个 长期的发展过程 ，目前的 技术相当成熟，应用领域也很广泛。 统计显示，在航天领域，化学推进系统的使用比例达到了 九成以上。
虽然技术很成熟了，但是这种模式的缺点也相当明显。那就是它所产生的 能量密度太低， 难以满足人类飞的更高更远，而要想飞得更高更远，又得携带更多的燃料，这样一来，就陷入了一种矛盾中。
比如当年美国登月，火箭带着各类设备 起飞时的重量超过了3000吨 ，可最终被送上月球的设备和人员重量只有45吨 ， 其余大部分的重量都是燃料。
可以想象一下，假设人类想要去火星，甚至是离开太阳系，带着更多数量的化学燃料上天，既不可能也不现实。再者，化学推进系统， 其速度最快只能达到每秒10公里 ， 这已经是速度的极限，再无上升的可能。
也正因为如此，随着航天科技的不断发展，科学家又在化学之外，寻找别的动力源。而新的技术， 就是电推进系统。
电推进系统
据说，在研究其他推进系统之前，科学家想把粒子推进器运用到推进系统中，因为它产生的动力强劲， 可以让粒子达到光速的99% 以上 。
虽然想法不错，但科学家目前将其缩小化，类似的设备能达到成百上千米，运用到航天器上当推进系统，想想就不现实。
于是乎在这个思路上， 迷你版的离子推进器 就诞生了。
其原理本身也不复杂，电子去电离原子就能生成离子，离子在电场的作用下会加速运动，从而向后喷射形成一个 反作用力 。
这样一来，体积大小就不成问题了，最小的设备，甚至只有一些家用小电器大小。别看体积不大，产生的推力， 却比传统的化学动能高出了十几倍 。
眼看问题就要解决了，但是这世界上岂能会有百分百完美的状态。速度和体积都不成问题，但是使用时间却很成问题， 使用寿命很短，根本不适合在航天领域应用。
原来，被电离后的离子在加速的作用下，会和用于产生加速效应的电极栅板相互碰撞。这样一来，不但会严重影响使用效率，而且还会缩短使用寿命—— 那块板很快就会在碰撞中损坏。
要不说科技进步是螺旋上升，面对新的问题，科学家只能通过改进方式方法来解决问题。以往的设计方案， 离子的产生区域和加速区域是被分开的，而要加速喷射，就一定会碰到那块板， 所以这是一个死结。
为此科学家改变思路， 干脆将产生区和加速区两块进行合并， 这样原来的那块板就不会碍事了。
新的设计方案，随即就将喷口区的结构改变， 做成了完全敞口的形状 。这样加速的问题解决了，也不会因为相互碰撞而影响使用寿命。
然而不出意外的话又出意外了，解决了这个问题，新出现的问题是 电子和正极板产生碰撞 ，这样 推进系统产生的效率又下降了 。
于是，科学家只能想办法来约束电子，最终想到的思路是用磁场。利用磁场来限制电子的运动，从而将其牢牢束缚在结构周围， 先是跟原子碰撞成离子，然后再喷射形成推力 。
这种新技术所运用的是 霍尔效应 ，所以当新的推进系统研制取得突破性进展后，被实际应用的推进器，也就叫 霍尔推进器 了。
动力不够，执行任务够了
多年来，科学家千辛万苦研制成功的电推进系统，其实际的推力实际上连一张纸都推不动。比如美国某款卫星上使用的霍尔推进器 ，推动力只有165毫牛 。 日本小行星探测器上使用的推进器， 推力更是只有29.56毫牛 。
正因为力量太小，所以在火箭发射领域还没法应用。目前，这种推进系统， 主要应用在航天探测器、飞船、卫星以及空间站上。
这些设备不需要太大的推力， 比如空间站， 轨道的修正和维持，姿态控制改变等等， 使用这种推进器就完全足够了。
我国的天宫空间站上，就装配了霍尔推进器，空间站在轨运行的一切动作，都是靠它来提供推力完成的。
从应用优势来看，所有已经在太空中的航天设备，不管是卫星还是空间站，它们本身不受地球引力影响，在轨运行虽然有轨道偏移或者下落的可能，但是整体幅度很小， 利用霍尔推进器将其轨道扶正就行了。
相比于传统的化学推进系统， 电力推进系统不需要消耗燃料 ，相对而言就更加经济便捷。
其次， 霍尔推进器的推力虽然不高，但是自身功耗低，并且比冲又很高， 就像细水长流， 持续性很强，最终形成的推力速度也不慢。
比如美国的深空一号探测器，所使用的就是该类型的推进系统，此前通过持续性的加速运动， 甚至比土星的运行速度还要快。
最后， 小退力可以执行一些更精准的推力任务。 比如现在一些卫星要组网运行，各卫星之间的轨道和距离都要保持精准，如果卫星本身所使用的推力系统很大，难以确保整体的精准度。
但如果推力不大的话，就可以通过缓慢的推移方式， 让各个卫星保持精准的间距。 所以这样一来，霍尔推进器也算是能发挥自身优势了。
但是话又说回来，小推力毕竟是目前不得已而为之的选择。大推力的系统肯定更好，只不过目前各国的技术都还达不到那种程度。
而且，即便是这种毫牛级别的推力， 目前掌握该技术的国家也是屈指可数。
我国电推进系统的研制
上世纪60年代，我国开始研究基于太空应用的电推进技术。到80年代，航天科技集团的510所研制成功了LIPS-80离子推力器。
90年代，又进一步研究出了 霍尔推进器和霍尔电推进系统， 这也使得我国成为美俄欧之后 第四个 掌握该技术的国家。
目前在天宫空间站上， 核心舱上配置了4台霍尔推进器。 日常所需的电能，通过太阳能来获取，可以根据推力的需要，长期运行使用，空间站在轨的安全运行有保障，最后对燃料的消耗又相当的低。
新型号又研发出来了
我国的电推进器，在2020年时就实现了 从毫牛级别向牛级别 的跨越，而今在新的研制中，推进器的推力再次得到了提升。
根据公开的资料显示，航天科技集团的六院801所， 研制的50千瓦 级推进器 ，近日实现了点火和稳定运行。
相比于此前的类型，新研制的是 双环嵌套式的 ，这是我国在该类型领域的第一款成功设备，也是 世界上第三个 实现该技术突破的国家。
新研制的类型，更有利于在航天器上布局和使用，因为在相同功率的情况下， 推进器整体的体积缩小了 ，这样就能更节省空间和重量。
目前，我国的霍尔推进器产品，推力从5毫牛到5牛的类型都有，可以满足不同的航天器设备需求。如今， 累计有60台 霍尔推进器正在太空运行工作，应用的各类航天器有34个 。
结语
人类对太空的探索，有一个从近到远的过程。在距离地球比较近的情况下，传统的推力系统，以及推力较小的系统，还能满足使用需求。
未来，人类要想探索范围更大的宇宙，推进系统也必须得有突破性进展。 既要满足持续性，又要满足大推力， 这样才能确保未来的航天器能走的更快更远。
以霍尔推进器为例，如何让它产生更强大的推力，如何保证在 不增加体积的情况下产生更强大推力 ，这都是未来研究的主要方向。
除了我国在这方面持续研究外，美俄以及欧洲，也在这一领域马不停蹄进行研究。但目前主要的矛盾点还是，要想获得真正的大推力，就必须得把推进器造的更大才行。
很显然，各国的科学家们，又处在一个新的十字路口。因为未来的技术发展会怎么样，现在都还不知道。而技术的进步，还会是曲折式的。 没有百分之百的完美，只有不断的革新和完善。
参考资料：
【此前只有两个国家掌握这一技术，我国实现突破！】 人民网 2024年2月2日
【推力只有80毫牛的发动机，如何推动天宫空间站？】 北京科协 2021年8月19日
