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霍尔发动机只能提供0.6牛的动力，为什么能推动空间站？

霍尔发动机只能提供0.6牛的动力，为什么能推动空间站？

2025-02-21 03:56:53阅读量：14 字体：大中小

无论是轨控发动机还是姿态控制发动机，都是传统的火箭发动机。它们将燃料和氧化剂混合，猛烈燃烧，然后高速喷射气流来发电。除了火箭发动机之外，还有一种电力推进发动机，它们的能源不是化学能，而是电能。电力推进发动机有几种类型，目前最流行的一种是霍尔推进器。这种推进器通常使用氢气、氙气和氩气作为推进剂，但这些推进剂不会燃烧以产生动力。

  通过霍尔效应，推进剂被电子撞击转化为离子态。然后这些离子被电场加速，然后中和羽流中的离子，最终可以将喷出的气体加速到 10 公里/秒以上。最快的甚至可以达到80公里/秒。相比之下，火箭发动机产生的气流通常只有 2 到 4 公里/秒。可以看出，与单位质量推进剂产生的冲量，即比冲量相比，霍尔推进器远高于火箭发动机。比冲越大发动机性能越强，工作效率越高。霍尔电动推进器的效率高达45%～70%。
  火箭发动机虽然能产生巨大的推力，但需要携带大量的推进剂，所以很大一部分动力用于推进推进剂本身。在典型的化学火箭中，推进剂通常占重量的 80% 以上。但由于霍尔推进器效率高，携带的推进剂少，能够长时间工作，可以起到维持空间站高度的作用，可以节省大量的化学燃料。说到这里，你可能会好奇，四个霍尔推进器的总推力只有 0.32 N，怎么能推动一个重达 50 吨的空间站。
  如果是在地面上，那么小的推力根本不可能推开这么重的物体。但在太空中，基本没有空气阻力，空间站处于失重状态。只要推力大于0，空间站的加速度就可以大于0。虽然加速度很小，但经过长时间的连续加速，可以积累相当大的速度提升。估计天河核心舱内的四个霍尔推进器持续运行一天，可为空间站产生约0.7m/s的速度增量。不要小看这么小的推力，霍尔推进器的优点是可以长时间持续工作，只需要消耗太阳能转化的电能和一些推进剂，就可以将空间站的化学推进剂消耗降低一个数量级。