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我国是世界上少数能够独立建造空间站的国家。在众多玩家中，虽然我们是后来者，但由于时代不同，咱们空间站上搭载的一些技术明显领先了很多年的国际空间站。和国际空间站一样，我国的天宫空间站距离地面400公里左右。在这样的高度，航天器已处于外太空，可依靠惯性不消耗燃料，保持着环绕地球的运动。比如我国于上世纪70年代发射的第1颗人造卫星东方红1号，其在太空中以无动力状态飞行了几十年，仍然没有掉下来。  不过，由于空间站所处的轨道比较低，此处仍然存在极其稀薄的空气，对空间站的运行存在微小的阻力，久而久之会使空间站的轨道下降。受此影响，空间站的轨道每月大约降低2公里。为了空间站的安全稳定运行，因此必须每隔一段时间为空间站抬升轨道。按照规划，天宫空间站由天和核心舱、问天实验舱和梦天实验舱构成一个T字形。其中天和核心舱的总质量大约22.5吨，在它上面，除了有以化学燃料产生推力的推进器，还搭载了4台国产自主研发的LHT-100型霍尔推进器。  由于它们的存在，我国空间站的机动性能明显比国际空间站好很多。其中，我国空间站上搭载的化学燃料推进器，由于推力大，可用于空间站的紧急变轨，躲避太空垃圾。而这4台霍尔推进器的推力很小，每台只有0.08牛，4台加起来也只能产生0.32牛的推力。放在地球上，每台霍尔推进器的推力仅能推动一张纸，4台加起来也连鸡蛋都推不动。  连鸡蛋都推不动的霍尔推进器装在22.5吨的天和核心舱上，有什么意义呢？实际上，霍尔推进器乃是逆天神器，它的推力虽小，但比冲却很大，仅消耗很少的燃料，就能产生持续不断的推力，这在几乎零阻力的太空环境中非常有用。因为在太空中只要有人推你一下，你就能持续不断地运动，只要推力不断，你的运动速度就会变得速度越来越快。比冲，简称Isp，它是一个衡量火箭或者飞机发动机效率的重要物理量。化学火箭发动机中比冲最高的是氢氧机，可达450s左右，而霍尔推进器的比冲在上千秒以上。这意味着，达到相同的推力，霍尔推进器相比于化学火箭发动机而言，仅需要消耗几分之一甚至几十分之一的燃料。  据悉，我国天和核心舱上的这4台霍尔推进器如果一起工作，连续工作24小时，能够产生大约0.7米每秒的加速度。日本隼鸟号小行星探测器上搭载的霍尔推进器的推力仅为28毫牛，产生的加速度更小，但这却支持着它进行小行星探测任务。国际空间站每年要耗费大量的推进剂为空间站抬升轨道，推进剂虽然不值钱，但航天发射成本高，每多带一公斤燃料，就要多花很多钱。而我国空间站上的霍尔推进器推力虽小，但仅消耗很少的燃料就能对空间站产生持续不断的推力，从而缓慢抬升空间站的轨道。虽然耗时，但省钱省燃料啊。总之，别看它的推力小，实用性还是蛮强的。 霍尔推进器是航天界的未来在太空中，要想实现飞行能力，都必须不断往后扔东西。基于牛顿第三定律（作用力与反作用力定律），当工质从推进器尾部喷出后，航天器在反方向会获得一定的推力或者加速度，产生反冲运动。要想使航天器的飞行速度更快，只能从两方面着手，要么扔更多的东西，要么提高所扔东西的速度现阶段的火箭一般都是化学燃料火箭，传统的火箭发动机是喷气式发动机的一种，属于热机，其巨大的推力由化学能提供。这种火箭携带了大量的固态或者液态燃料（比如液氢），并自带氧化剂（比如液氧），化学燃料燃烧后从火箭尾部喷出，从而产生推力，推动火箭前进。  现在化学火箭的发展已经到了极限，这是因为化学燃料燃烧时喷出的速度一般仅有2～5千米每秒，最快也很难超过10千米每秒，很难再有大的提升。在这种条件下，要想使航天器的飞行速度不断提高，就只能携带大量的燃料。以土星5号运载火箭为例，其起飞重量为3038吨，但燃料就占了整个火箭重量的80~90%以上。燃料携带过多反而会成为负担，影响火箭提速，并且很快就消耗光了。为了提升航天器的飞行速度，科学家们从提升火箭发动机尾部喷流的喷射速度上着手，发明了离子推进技术。  离子推进按照技术类型可分为两种，一种是静电式，另一种就是霍尔式。目前的主流是霍尔式。霍尔推进器搭载的推进剂并不需要燃烧，而是将之电离后，依靠电磁力驱动并加速，使其从尾部高速喷出并产生推力，这种离子喷流的速度可达到20~30千米每秒，甚至更高。并且霍尔推进器仅需少量的燃料，就能长时间工作，这能使航天器持续不断地加速。理论上，只要持续不断地加速，就算是每秒产生0.01米的加速度，一年后便能将航天器的速度加速至大约351千米每秒。如果能朝着一个方向产生每秒9.8米的加速度，甚至还能模拟重力。  世界上最早的实用型霍尔推进器出现于上世纪70年代，由苏联研制。我国虽然起步晚，但现在我国的霍尔推进器在世界上已经处于先进水平了。其中HET-450单通道霍尔推力器，在地面试验中的最大推力已达4.6牛，而美国的X3型三通道霍尔推进器推力也才5.4牛。而霍尔推进器现阶段最大的缺点就是推力小，现在最大只能达到牛级别，而化学火箭推进器的推力则在千牛级别。不过这并不影响它大放异彩，因为在某些应用领域，它的缺点可以忽略。霍尔推进器靠电力驱动，这意味着它要消耗很多电力，现阶段普遍使用的都是太阳能供电，如果能与核能结合，那么它的应用潜力将会大大的提高。关注我，咱们下次见。 |
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