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闷声干大事！只有两个国家掌握的技术，我国取得了重大突破，这个过程只用了短短4年。

2024刚开年，中国航天科技集团有限公司六院801所称，50千瓦级双环嵌套式霍尔推力器，已经成功实现点火和稳定运行，推力器内、外环单环点火，以及双环同时点火的能力得到验证。

此前，世界上只有美国和俄罗斯掌握双环点火技术，中国成为第三个拥有双环嵌套式霍尔推力器的国家。

那么什么是霍尔推力器？它有什么用？我国在该技术上实现突破，会对科技进步产生什么影响呢？

什么是霍尔推力器？

1879年，美国物理学家霍尔发现，把通电导体放在磁场当中，洛伦兹力（磁场对运动电荷的作用力）就会让导体中的电荷发生偏转，从而在导体两侧产生电压差，即霍尔电压，这个电场会对进入其中的离子产生推力，这就是霍尔效应。

霍尔推力器就是利用了霍尔效应，以离子发生器为核心部件，将离子化的惰性气体，例如氩气、氙气放入其中，利用霍尔效应产生的电场，将离子以每秒10至80公里的速度高速推出，从而产生反作用推力。

作为一种电子火箭发动机，它就像是一双大手，给航天飞行器提供源源不断的动力，将航天飞行器推出去。

以我国的天宫空间站为例，就配备了4台霍尔推进器，总推力仅为0.32牛，这个推力是什么概念呢？

举个例子，推动一枚普通鸡蛋，就需要0.5牛的推力，而天宫空间站上四台霍尔推力器产生的总推力，也推不动一个鸡蛋，只能推动一张纸片。

再来看天宫空间站有多重，天和核心舱重约22.5吨，又相继对接了问天和梦天实验舱，两个实验舱分别重约23吨，它们共同构成的T字结构空间站，总重约为68.5吨。

目前，天和核心舱的对接口还接驳着载人飞船和货运飞船，重量分别在7.8吨和13.5吨左右，加在一起，天宫空间站总重达到89.8吨，也就是90吨左右。

问题来了，连一个鸡蛋都推不动的霍尔推力器，怎么可能推动重达90吨的空间站呢？

这就要说到太空环境的动力问题了。在地球引力的作用下，进入绕地飞行轨道的飞行器，只要初始速度足够快，理论上不需要任何动力，就可以实现绕地飞行。但前提条件是飞行器不遇到任何阻力，也就是处在绝对的真空状态下。

天宫空间站距离地表约400公里左右，这里并不是绝对的真空，而是地球大气层的热成层。

这里的空气密度为地表的千亿分之一，处于高度电离的状态，虽然空气密度极低，但仍会对空间站的运动造成不可忽略的影响。

根据计算，如果不进行干预，空间站每个月的运行轨道会下降2公里，所以必须要靠发动机对它的飞行姿态和轨道高度进行调整。

天宫空间站的四台霍尔推力器，就是用来调整空间站的轨道高度的，虽然霍尔推力器产生的推力很小，但它可以长时间持续工作，只需要连续工作一天，就能使天宫空间站获得每秒0.7米的速度增量。

这种发动机不需要耗费燃料，能够节省大量成本，并且降低飞行器所携带的化学燃料数量，所以电推进技术对于航天来说非常重要，像马斯克SpaceX的众多星链卫星上也搭载了这种推进器。

如果天宫空间站使用携带的常规火箭发动机来进行轨道调整，每年的花费大概需要2亿美元，而且效果也未必就好。

这是因为火箭发动机的推力太大，在对轨道进行微调时反而不如小推力的发动机，所以，掌握霍尔推力器的技术，对一个国家航天产业来说，有着重要意义。

霍尔推力器的发展历程

第一代霍尔推力器是由苏联科学家于上世纪60年代发明出来的，在1972年发射的气象卫星上，首次使用了霍尔推力器。

苏联发现该推力器的应用效果很好，就继续展开深入研究，此后20年，苏联至少有100台霍尔推力器进入太空。

美国虽然也对霍尔推进器进行了研究，但在这一时期始终未能取得太大进展，而是将研究方向放在了离子推进器上。

苏联解体后，1992年，美国与俄罗斯合作，对前苏联生产的SPT-100霍尔推力器进行评估。

美国航空航天局（NASA）的喷气推进实验室、格伦研究中心，以及美国空军剑桥研究实验室，联手开始对这款霍尔推力器进行研究，考察苏联的技术遗产。

1998年，美国开始对推力为0.27牛的BPT-4000霍尔推力器进行测试，并在此基础上，研制出XR-5霍尔推力器。

2009年，美国密歇根大学联合军方研发出H-6霍尔推力器，推力达到0.401牛，该推力器采用电磁屏蔽技术，可将推进器的壁与等离子体隔离开，大大延长了使用寿命。

2017年，美国展示了新一代的X3霍尔推力器，该推进器采用了嵌套技术，使用三个放电通道，将功率提升到100千瓦以上，最大推力达到5.4牛，使霍尔推力器进入到大功率时代。

大功率霍尔推力器具有推力大、比冲高、系统简单可靠等综合优势，也是目前国际上共同关注的研发方向，在太空应用上有着广泛前景。

同时，美国的嵌套式技术，具有可调节范围宽、推力密度高等特点，在相同功率下，推力器尺寸较常规单环霍尔推力器显著减小，更利于在航天器上的安装和应用，为大功率空间电推进平台提供更大的选择空间。

该技术诞生之后，全世界仅有美国和俄罗斯掌握，他们也成为霍尔推力器技术最先进的国家。但到了现在，这项技术已经被我国突破。

我国的“四级跳”

上世纪80年代后期，我国将载人航天列入“863”计划，开始中国载人航天工程的论证工作。

航天项目，动力是关键，除了提升火箭运载能力，空间推进动力也不可或缺，中国航天科技集团有限公司六院801所，正是主攻空间推进动力的单位，为我国载人航天贡献力量责无旁贷。

1994年，801所率先在国内开始对霍尔电推进技术进行研究，1998年，中国首台霍尔推力器在北京成功点火，并于2000年通过国家鉴定，我国实现了霍尔推力器从无到有的突破。

经过多年的技术积累，我国航天事业在实践中取得了一系列科技成果，这一切都为霍尔推力器跨越式发展提供了保障。从2020年开始，我国的霍尔推力器研究全面进入快车道，四年不到，实现了“四级跳”。

2020年，我国首款20千瓦大功率霍尔推力器完成点火试验，使我国霍尔推力器的推力达到牛级，向国际领先技术发起冲击。

2021年，霍尔推进器被安装到我国的空间站上，节约了大量的燃料，是我国霍尔推进器的首次实际应用，取得了良好的效果。

2022年，航天科技集团五院510所，实现单通道霍尔推力器最大推力达到4.6牛，与美国多通道X3霍尔推力器的技术水平相当。

现在，801所再次实现突破，掌握了嵌套式霍尔推力器的核心技术，这也意味着我国在该领域的技术实力已经与美俄看齐，在实际应用领域将会迎来快速发展。

而且这里有一个很关键的问题，美国的X3霍尔推力器使用的是三通道，简单比喻可以理解为将三个单通道组合在一起，共同实现了5.4牛的推力。

我国之前的单通道推力已经达到4.6牛，如今又掌握了双环嵌套技术，可以实现双通道组合，这意味着什么不言自明。

30多年来，801所勇于创新，自主研发了众多航天关键技术，霍尔推力器只是其中的一项。

在他们的不懈努力下，我国航天事业不断缩小与世界先进水平的差距，向着星辰大海勇敢迈进！

需要看到的是，航天工程是一个综合性的工程，某项技术的突破并不能说明在综合实力上就已经领先。

我国航天事业起步晚，底子薄，与美俄欧等发达国家相比，依然存在着差距，还需要众多科技工作者继续努力。

同时，现代航天事业的国际化越来越明显，突破国家界限，整合国际力量是未来航天事业发展的必然趋势。

面对太空，人类本就是一个整体，无论是来自太空的危机，还是探索太空所带来的利益，都需要全人类共同面对。

我国已经与50多个国家及国际组织开展航天国际合作，在平等互利、和平利用的基础上，共同开展太空探索。

未来，我国将在联合国、金砖等多边合作框架下，进行卫星数据国际共享、海外数据应用中心建设等工作，使更多人享受到太空探索带来的福祉。

让我们共同为中国航空事业的发展喝彩！

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