推力仅有0.32牛 连鸡蛋都推不动的霍尔推进器 为何能上空间站

发布者：隔壁老胡 2023-11-9 19:35

中国空间站的建设进入了大规模建设阶段，随着神舟14号的成功升空和与空间站的对接，更多的舱段将陆续升空并与空间站连接。未来，中国空间站将继续扩展，包括问天和梦天两个实验舱的对接。要保持空间站在正确轨道上运行，燃料和推进器是必不可少的。有人可能会想，天宫空间站如此庞大，所需的推进器和燃料肯定比发射火箭时更多更大。这种观点是正确的。天宫空间站的主要推进力来自一种名为"霍尔推进器"的设备，它是一种等离子推进器，主要使用氙气作为燃料。空间站上安装了四台这样的推进器，但它们的总推力只有0.32牛。

一、0.32牛的推力意味着什么呢

在地球上，这样的推力连一个鸡蛋都无法推动，因为一个鸡蛋的重量约为0.5牛。目前已知，天和核心舱的自重约为25吨，前后对接口分别对接着天舟三号和天舟四号货运飞船，这两个飞船的总重约为19.5吨。加上神舟十四号，目前天宫空间站的组合体总重已经达到50吨。

今年，两个实验舱还将与核心舱合体，完成后，空间站的总重将达到100吨级。面对如此微小的霍尔推进器推力，它能够稳定地维持空间站在太空中运行吗？答案是肯定的，因为天宫空间站自升空以来一直没有出现问题。

二、这个小设备到底是什么

科学家称，霍尔推进器虽然在地球上只能推动一张纸，但它蕴含着巨大的能量，代表着人类未来在星辰大海中的探索之路。

从历史上看，飞机的发明使人类更加接近天空，火箭的出现圆了人类自古以来的飞天梦。飞机升空可以依靠产生的升力，而火箭起飞则依靠推进器。如果你仔细观察过火箭发射，一定会注意到火箭点火时尾部喷出的燃烧气体。

这就是传统推进器，它通过尾部排出的气体推动火箭升空。这种推进器的推力非常大，但也有明显的缺点，由于火箭需要不断克服重力向上飞行，因此需要不断喷射推进剂，这导致燃料在火箭载重中占据很大比重，并且这种喷射方式会对大气层造成严重破坏。

三、霍尔推进器的不同之处

霍尔推进器利用霍尔效应，这是1879年由美国科学家霍尔发现的一种电磁效应。霍尔推进器的工作原理是，运动中的带电粒子在磁场的作用下受到力的作用，从而产生推力。具体来说，霍尔推进器利用电场和磁场的相互作用，在磁场中加速气体粒子（如氙气）并将其喷出，产生推力。

四、相比传统推进器，霍尔推进器的优势

1、高比冲：霍尔推进器的比冲（单位质量推力所产生的速度变化）较高，比传统推进器更高效。这意味着使用相同燃料质量的情况下，霍尔推进器可以提供更大的速度变化。

2、长寿命：霍尔推进器使用气体作为燃料，相对于传统推进器使用化学燃料，气体的消耗速率较慢。这使得霍尔推进器的寿命更长，可以提供更长时间的推力。

3、环境友好：传统推进器的燃烧产物会对大气层造成污染和破坏，而霍尔推进器使用的气体粒子在太空中被释放后会很快扩散并稀释，对环境影响较小。

尽管霍尔推进器的推力较小，但在空间站这样的大型结构上，它的推力足以保持稳定的轨道和姿态控制。空间站的轨道和姿态控制通常需要微小的调整，而不是大幅度的速度变化。霍尔推进器提供的微小推力正好适合这种需求。

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