“真·星际航行的动力”！它叫_______

在各种令人震撼的科幻电影中，我们时常看到人们驾驶着先进的飞行器，尾部喷着蓝色的荧光，穿梭在无垠的星空之中，勇敢地探索着那浩瀚宇宙的无穷奥秘。

△影视片段

电影艺术家们可以凭借无限的想象力，描绘出人类征服星辰大海的壮丽画卷。然而，对于科学家们来说，他们则必须以严谨的态度和不懈的努力，小心求证每一个设想，逐步将科幻电影中的设想变为现实。

要遨游太空，动力是其中的关键。而在其中霍尔推力器扮演着重要的角色。它以独特的原理和卓越的性能，被科学家们称为“星际航行的动力”。

近日，航天科技集团六院霍尔推力器试验室顺利完成建设和调试，我国的霍尔推力器的研究开发再添利器。那么到底什么是霍尔推力器？它的原理又是什么呢？

什么是霍尔推力器？

在太空中，航天器想要移动方向或者改变速度，就需要一个推动力，这个推力就由推力器来产生。传统的推进器是使用化学燃料，通过燃烧产生高温高压的气体，向后喷出气体获得反作用力。

但这种方式的比冲比较低，对于燃料的消耗量很大。为了提高比冲和效率，科学家们发明了一种新型的推力器，叫做霍尔推力器。它是用美国物理学家霍尔命名的，利用离子加速来产生推力。

航天科技集团六院801所电推进系统部副主任产品师 张岩：工作的时候需要阴极模块首先产生一个电子，这个电子在阳极的高电压下加速，在放电室碰撞电离来产生等离子体，等离子体里面的离子受到加速效果，高速喷出去的离子束流会产生反作用力，就可以产生我们需要的推力。

电是动力 物质消耗极低

具星际航行潜力

火箭要获得推力，需要往后不断喷射气流。简单地说：单位时间内，喷射的气流越多，推力越大。喷射的气流越快，推力越大。

传统的火箭发动机带很多燃料，最后靠燃烧获得动力把燃烧后的气流喷射出去。而霍尔推力器走得却是另外一条路，它以电流为动力，把质量极低的离子，以极高的、接近光速的速度喷射出去，所以我们可以看到与现在使用的各种火箭发动机不同，霍尔推力器工作时尾部并没有火焰，而是发出蓝莹莹的光芒，极具科幻感。

在太空中，电力易得，燃料难寻。使用霍尔推力器作为航天器的发动机，太阳能帆板或者核反应堆可以产生源源不断的电力，而用于产生离子的物质消耗非常低。比冲是用于衡量火箭或飞机发动机效率的重要物理参数。在工程上，比冲的单位习惯使用秒来表示。霍尔推力器的比冲非常高，在星际航行中能大显身手。

比冲是化学推进的5到10倍

可以做到精确可调

在航天科技集团六院801所，张岩和同事们正在对霍尔推力器进行产品验证试验，他告诉记者，传统的化学推力器已经非常成熟了，但是它有明显的劣势，最大的缺点就是比冲低，从而在执行任务时，需要携带大量的燃料。

航天科技集团六院801所电推进系统部副主任产品师 张岩：化学推进的比冲基本上就在200秒到300秒，采用霍尔电推进之后，比冲就可以达到化学推进的5到10倍，对应的燃料就可以少带5到10倍。

除了比冲高，减少航天器所携带燃料的重量之外，霍尔推力器的推力比较小，所以可以做到精确可调，以空间站为例，核心舱上搭载了4台80毫牛的霍尔推力器，80毫牛的推力只能让一张纸不掉落，但是在真空环境下，却能让几十吨的空间站保持运行轨道。

除此之外，霍尔推力器还有结构简单，可靠性高的特点，现在霍尔推力器已经成功地应用在我国多颗航天器上，国际上也已经把霍尔推力器作为航天器的一种主流推进方式。

“黑灯实验室”投用

用于验证霍尔推力器可靠性

目前，全世界很多国家都在开发更先进的霍尔推力器。不久前，在西安的航天科技集团六院霍尔推力器试验室顺利完成建设和调试，它的重要功能就是验证霍尔推力器的可靠性，将成为我国研制新型霍尔推力器的重要科学基础设施。

在航天科技集团六院，研制人员建立了一套将数字化技术手段和霍尔推力器试验系统深度融合的自动化的试验系统，也就是我们平时所说的“黑灯实验室”。实现了全周期24小时无人值守的试验模式转型。

相比于传统的使用化学推进剂的发动机，霍尔推力器需要通过连续长时间的工作来完成任务。随着时间的增长，产品的寿命会逐渐下降，那么要想摸到它的极限寿命，就需要对霍尔推力器进行不间断的长时间试验。

航天科技集团六院801所电推进系统部副主任产品师 张岩：对不同的规格的霍尔推力器寿命都要达到几千小时甚至上万小时，对应我们的卫星在轨有可能需要的是在轨15年或者在轨20年。我们根据它需要电推进去执行的任务的总量来评估，需要电推进工作的累计工作时长是多久，来评估它寿命的满足性、可靠性。现在试验室不间断的试车最长已经做到了接近1万小时。

我国已实现嵌套式霍尔推力器技术突破

目前，霍尔推力器的推力还比较小，只用于真空环境中。不过，我国已实现嵌套式霍尔推力器技术突破，这也为研制更大推力的霍尔推力器打下了基础。随着技术的不断发展和成熟，霍尔推力器将来会有更广泛的应用空间。

就在不久前，航天科技集团六院801所研制的50千瓦级双环嵌套式霍尔推力器成功实现点火和稳定运行，标志着我国成为世界上第三个实现嵌套式霍尔推力器技术突破的国家。这也为未来霍尔推力器在同等体积下实现更大推力打下了基础。

张岩告诉记者，目前霍尔推力器未来的发展方向，主要是在现有推力基础上，向两边拓展，一个是更小的功率来满足中小卫星甚至是微小卫星的应用。另外一个是更大的功率，来满足未来的大型卫星，大型的深空探测任务的需求。

除了大功率之外，霍尔推力器还在朝着多模式的方向发展，来满足未来一颗航天器不同阶段的任务的需求。

航天科技集团六院801所电推进系统部副主任产品师 张岩：举个例子，一个航天器它要执行一个变轨任务，我就需要它的推力大一点，就需要它工作在大推力模式。但是它如果是已经到了轨道，要执行一些位置保持任务，那么它就不需要太大的推力，反而是需要更高比冲，这时候就可以让它工作在高比冲模式，让它具有多模式多工况工作的能力，可以满足我们不同的阶段的任务的需求。