中国天宫空间站核心舱配置4台LHT-100霍尔离子推进器，实现了人类载人航天器上首次使用电推进动力系统——划时代的科技进步。
作为新时代的高科技“宠儿”，天宫空间站无疑是集现代科技之大成者，电推进无疑是其中最值得称道的高新科技之一。天和核心舱推进系统除了配备4台轨控发动机、22台姿控发动机外，最大的突破就是首次配置了四台LHT-100霍尔电推发动机。
红圈中是霍尔离子推进器
霍尔离子推进器与传统化学燃料动力各有什么优势呢
化学动力是通过燃烧化学推进剂，以极快的速度向后抛射燃料物质，根据动量相等原则给火箭上升的动力。事实上，为了克服地球引力，将航天器托举入轨，运载火箭在起飞上升段必须加载巨量的化学推进剂，通过短时间内剧烈燃烧，释放大量能量。使发射的火箭达到所需要的速度，把航天器送入预定轨道。此时化学燃料耗尽，火箭完成使命后外壳坠落大气层烧毁。
“胖五”长征-5B运载天和核心舱 巍峨挺拔气魄摄人
为了克服地球引力，起飞时需携带巨量化学燃料，这样就使得运载火箭个头都大，都有几十层楼高。长征五号这样的重型火箭更是如此，中国航天最强的“大力士”——近地轨道运载能力达25吨、地球同步轨道运载能力也有14吨。它的自体芯级直径达5米，总长度近57米，起飞质量在859-879吨之间。真可谓庞然大物，它的两级主推和4个助推发动机所用化学燃料占据箭体空间和质量的比例达85%以上，推力可达 10500千牛以上。虽然起飞推力巨大但其作用时间不长，一般只有10几分钟，将低轨道航天器推入200公里左右。化学燃料发动机喷射流速率一般为3公里每秒以下，工质比冲相对较低，一般为300秒。
比冲高是霍尔离子推进器的一大优势
比冲高是离子推进的一大优势。比冲就是单位推进剂所产生的冲量，是评价火箭推进剂性能的技术参数，比冲越高，相同条件下推进剂所发出的速率增量越大。电推进系统具有的比冲较化学燃料推进剂大大提高，高出一个数量级。比冲在3000秒~30000秒，喷射离子速率可达30~300公里每秒，且能量转换效率达到近70%。霍尔离子推进器取代化学燃料动力意味着大幅减少航天器携带的燃料量，更可省去复杂的储罐、管道、发动机燃烧室、喷管、相应冷却机构等。
霍尔离子推进器样机
大功率霍尔离子发动机
霍尔离子推进系统的基本原理
霍尔推进器又称霍尔效应推进器（Hall effect thruster），是离子推进器的一种。在推进器中，推进剂（有时也叫工质）被电场加速，磁环将电子约束在磁场中，并利用电子轰击电离推进剂（如氙），再用电场加速离子向后面喷射从而产生推力。因为离子质量相对都很微小，致使电推进器的特点之一是推力极小，常常是停留在毫牛级，被戏称仅能“推动一张薄宣纸”。比如，日本“隼鸟号”小行星探测器使用的电推进器的推力不到30毫牛，美国波音公司702卫星平台上使用的电推进器推力为165毫牛。但其优点是比冲高作用时间长，霍尔离子电推进系统主要用于已经位于太空中的航天器姿态控制、轨道修正和轨道维持等对推力要求不高但需求精准、及时、持续的任务！
霍尔离子推进器结构原理示意图
中国的霍尔离子推进器研制已经走在世界前列
五院510所独立自主研制的我国首台200毫米离子电推进系统LIPS-200，在长寿命地面考核试验中，持续工作超过1万小时（约417天）。这台200毫米离子电推进系统40毫牛推力、比冲3000秒、束流发散角15度、工作寿命长达 10000~15000小时。“实践九号”卫星搭载这一离子电推进系统进行了长达一年太空飞行验证试验，结果证明该系统达到设计要求，各项指标都很优秀。
我国研制的多款电推进器
我国研制的200MM霍尔氙离子发动机
霍尔离子推进系统 未来作用可期
若一颗设计寿命为15年的高轨道卫星，其质量约为4.8吨，然而其中化学燃料及贮箱质量就达3吨，占比达62.5%。如果采用霍尔离子电推进系统替代化学燃料推进，仅位置保持就可省去810公斤燃料，如果执行全电推进方案，将使卫星“瘦身”至少2吨以上，省出来的空间和重量可安装更多科学设备载荷。
极具科幻特色的新型电推进发动机
科幻片为了刺激，总给人一个误解，以为火箭和航天器是一路靠发动机喷火飞到到月球或火星的。其实，无论去月球还是去火星，火箭都是在地球附近（近地轨道200公里左右）加速到某一速度（至少超过第一宇宙速度28440公里每小时），然后在惯性作用下无动力飞飘过去。阿波罗登月，从地球近地轨道到月球一路飞飘了3天，而发动机只在火箭和所搭载的飞船挣脱地球引力刚开始时飞行了短短1010秒，约17分钟而已。
再者，地球和火星最近距离大约5500万公里，2012年美国好奇号火星探测器，整整“飘飞”了254天才降落在火星表面。
橙色火箭只要42小时可将人类由地球送到火星
若好奇号不是“飘飞”过去的，而是用霍尔离子发动机一直推过去的，哪怕只能以地球上自由落体一个G的加速度去火星，也只要42小时，相当于开车由北京跑一趟上海，顺利还打个来回。同样用霍尔离子发动机持续以一个G的加速度飞行，到月球只需3.5小时，而阿波罗用了3天；到太阳系最远的海王星，也只需16天，而旅行者2号整整用了12年；当这个美好时代到来时，地球人就可以实现乘坐通勤飞船到月球旅游甚至科研、学习、工作，或度假躲避新冠疫情了！各位网友，你们都看到这里了，不妨轻轻一点，收集点赞+关注呗！将有更多更好的作品呈现给你。
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