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一提起航天发动机，大家可能首先想到的是大推力的化学火箭发动机，比如美国Orbital ATK公司研发的SRB固体助推器，其单台平均推力达到1200吨。这么大的推力，能够同时把24头成年非洲象送上太空。
化学火箭发动机是指利用推进剂的化学能，在燃烧室中进行化学反应，产生高温、高压燃气，高速气流向后喷出，产生反作用推力的功力装置。由于推力大、技术成熟，化学火箭发动机广泛应用于卫星和载人飞船发射等现代航天领域。 但是，随着太空探索任务的多样化，化学火箭发动机的缺点也越来越明显。由于化学燃料比较重，燃烧反应剧烈，化学火箭发动机的工作时间非常短暂，无法为航天器提供长时间的动力供给，经济成本也十分高昂。另外，化学火箭发动机也一直存在安全性问题。 为了解决航天器长期在轨运行的动力问题和深空探测器长时间动力供应问题，早在上世纪六七十年代，科学家就开始研发与化学火箭发动机截然不同的电火箭发动机。
同样是电火箭发动机，美国选择的技术路线是用电场直接加速的离子推进器，研制出了静电式离子推力器；而苏联选择的技术路线则是利用霍尔效应产生推力的离子推进器，研制出了霍尔推进器。 与静电式离子推力器相比，霍尔推进器推力密度更高，综合性能更好，所以在苏联解体后，美国就把全套资料弄过来，很快也造出了霍尔推进器，而之前自己研制的静电式离子推力器则弃之不用。
霍尔推进器的工作原理是交叉电磁场捕获从阴极发射的电子，电子绕磁力线旋转并在放电区内作角向漂移。角向漂移电子与通过阳极进入环形放电室的推进剂分子发生碰撞后电离，形成等离子体，其中离子在电磁场的作用下沿轴向加速，并高速喷出，从而产生推力 。磁场产生的电场将带电离子进行加速，形成等离子体射流，以此推动飞船前进。 霍尔推进器一般使用容易电离且离子质量比较大的元素作为燃料，早期使用过汞，后来因为有毒被放弃，再后来用氙、氪、铋、碘、氩甚至金属镁和锌等。不同的元素在高温下都有不同的发射光谱，因此使用不同燃料的霍尔推进器发出的颜色也是不一样的。
早期霍尔推进器产生的推力是毫牛级的，单台推进器的推力大概在二三十毫牛，这样的推力就连一张A4纸都举不起来（1毫牛推力等于0.10204克，一张A4纸的重量为4.3659克）。 但是，对于在太空环境中运行的航天器来说，这样的推力已经足够用了。比如，我国天宫空间站使用的LT-100型霍尔推进器，每台发动机提供的推力仅为80毫牛，而这样的推力已经足够用来帮助空间站维持其轨道高度。 尽管与传统的化学火箭发动机相比，霍尔推进器的推力不值一提，但是它真正厉害的地方在于高比冲、高效率、高速度。
比冲是单位推进剂的量所产生的冲量，它是用于衡量发动机效率的重要物理参数。发动机比冲越高，相同条件下推进剂能够产生的速度增量也越大，发动机效率也就越高。 由于霍尔推进器的比冲可以秒杀化学火箭发动机，所以它的燃烧效率也一骑绝尘，其所耗燃料只有不到现有化学火箭发动机的十分之一。同时，由于霍尔推进器可以长时间工作，所以它能够给在深空中飞行的航天器提供持续不断的加速度，使其速度越来越快，从而达到一个非常可观的终速度。 目前，世界上推力最大的霍尔推进器是美国的X3霍尔推进器，以氙为工质，最大推力达到5.4牛。而我国最先进的霍尔推进器是HET-450，以氪为工质，最大推力为4.6牛。虽然美国X3的推力比我国HET-450高出0.8牛，但是需要注意，X3是三通道的霍尔推进器，而HET-450则是单通道的霍尔推进器。另外，HET-450以氪为工质时的最高比冲高达5100秒，而X3以氙为工质时的最高比冲仅为2650秒。 综合来看，我国的HET-450霍尔推进器潜力更大、效率更高。
从目前来看，霍尔推进器的研发技术仅掌握在少数几个航天大国手中，其中又以中国和美国的实力最强。这项探索宇宙星辰大海必不可少的黑科技，自问世以来就被世界各国极力追捧。 当前，霍尔推进器唯一的技术瓶颈可能就是其耗电量太高。美国的X3霍尔推进器最高功率达到102千瓦，而国际空间站全部八块共2500平方米的巨型太阳能电池板提供的平均功率仅为84~120千瓦。也就是说，一台X3霍尔推进器就能够吃掉国际空间站几乎全部的发电量，是名副其实的电老虎。
我国的HET-450霍尔推进器最高功率达到105千瓦，为其提供电能的中国空间站太阳能电池板发电系统同样面临电力供应捉襟见肘的局面。不过好在，安装在中国空间站上的HET-450霍尔推进器不需要时刻处于运行状态。 |
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