推力僅有0.32牛 連雞蛋都推不動(dòng)的霍爾推進(jìn)器 為何能上空間站

中國(guó)空間站的建設(shè)進(jìn)入了大規(guī)模建設(shè)階段，隨著神舟14號(hào)的成功升空和與空間站的對(duì)接，更多的艙段將陸續(xù)升空并與空間站連接。未來(lái)，中國(guó)空間站將繼續(xù)擴(kuò)展，包括問(wèn)天和夢(mèng)天兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙的對(duì)接。要保持空間站在正確軌道上運(yùn)行，燃料和推進(jìn)器是必不可少的。有人可能會(huì)想，天宮空間站如此龐大，所需的推進(jìn)器和燃料肯定比發(fā)射火箭時(shí)更多更大。這種觀點(diǎn)是正確的。天宮空間站的主要推進(jìn)力來(lái)自一種名為"霍爾推進(jìn)器"的設(shè)備，它是一種等離子推進(jìn)器，主要使用氙氣作為燃料�？臻g站上安裝了四臺(tái)這樣的推進(jìn)器，但它們的總推力只有0.32牛。

一、0.32牛的推力意味著什么呢

在地球上，這樣的推力連一個(gè)雞蛋都無(wú)法推動(dòng)，因?yàn)橐粋�(gè)雞蛋的重量約為0.5牛。目前已知，天和核心艙的自重約為25噸，前后對(duì)接口分別對(duì)接著天舟三號(hào)和天舟四號(hào)貨運(yùn)飛船，這兩個(gè)飛船的總重約為19.5噸。加上神舟十四號(hào)，目前天宮空間站的組合體總重已經(jīng)達(dá)到50噸。

今年，兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙還將與核心艙合體，完成后，空間站的總重將達(dá)到100噸級(jí)。面對(duì)如此微小的霍爾推進(jìn)器推力，它能夠穩(wěn)定地維持空間站在太空中運(yùn)行嗎？答案是肯定的，因?yàn)樘鞂m空間站自升空以來(lái)一直沒(méi)有出現(xiàn)問(wèn)題。

二、這個(gè)小設(shè)備到底是什么

科學(xué)家稱，霍爾推進(jìn)器雖然在地球上只能推動(dòng)一張紙，但它蘊(yùn)含著巨大的能量，代表著人類未來(lái)在星辰大海中的探索之路。

從歷史上看，飛機(jī)的發(fā)明使人類更加接近天空，火箭的出現(xiàn)圓了人類自古以來(lái)的飛天夢(mèng)。飛機(jī)升空可以依靠產(chǎn)生的升力，而火箭起飛則依靠推進(jìn)器。如果你仔細(xì)觀察過(guò)火箭發(fā)射，一定會(huì)注意到火箭點(diǎn)火時(shí)尾部噴出的燃燒氣體。

這就是傳統(tǒng)推進(jìn)器，它通過(guò)尾部排出的氣體推動(dòng)火箭升空。這種推進(jìn)器的推力非常大，但也有明顯的缺點(diǎn)，由于火箭需要不斷克服重力向上飛行，因此需要不斷噴射推進(jìn)劑，這導(dǎo)致燃料在火箭載重中占據(jù)很大比重，并且這種噴射方式會(huì)對(duì)大氣層造成嚴(yán)重破壞。

三、霍爾推進(jìn)器的不同之處

霍爾推進(jìn)器利用霍爾效應(yīng)，這是1879年由美國(guó)科學(xué)家霍爾發(fā)現(xiàn)的一種電磁效應(yīng)�；魻柾七M(jìn)器的工作原理是，運(yùn)動(dòng)中的帶電粒子在磁場(chǎng)的作用下受到力的作用，從而產(chǎn)生推力。具體來(lái)說(shuō)，霍爾推進(jìn)器利用電場(chǎng)和磁場(chǎng)的相互作用，在磁場(chǎng)中加速氣體粒子（如氙氣）并將其噴出，產(chǎn)生推力。

四、相比傳統(tǒng)推進(jìn)器，霍爾推進(jìn)器的優(yōu)勢(shì)

1、高比沖：霍爾推進(jìn)器的比沖（單位質(zhì)量推力所產(chǎn)生的速度變化）較高，比傳統(tǒng)推進(jìn)器更高效。這意味著使用相同燃料質(zhì)量的情況下，霍爾推進(jìn)器可以提供更大的速度變化。

2、長(zhǎng)壽命：霍爾推進(jìn)器使用氣體作為燃料，相對(duì)于傳統(tǒng)推進(jìn)器使用化學(xué)燃料，氣體的消耗速率較慢。這使得霍爾推進(jìn)器的壽命更長(zhǎng)，可以提供更長(zhǎng)時(shí)間的推力。

3、環(huán)境友好：傳統(tǒng)推進(jìn)器的燃燒產(chǎn)物會(huì)對(duì)大氣層造成污染和破壞，而霍爾推進(jìn)器使用的氣體粒子在太空中被釋放后會(huì)很快擴(kuò)散并稀釋，對(duì)環(huán)境影響較小。

盡管霍爾推進(jìn)器的推力較小，但在空間站這樣的大型結(jié)構(gòu)上，它的推力足以保持穩(wěn)定的軌道和姿態(tài)控制�？臻g站的軌道和姿態(tài)控制通常需要微小的調(diào)整，而不是大幅度的速度變化�；魻柾七M(jìn)器提供的微小推力正好適合這種需求。