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推力只有80毫牛，中国霍尔推进器为何能推动天宫空间站？

时间: 2021-07-17 15:27:35 | 作者：52赫兹实验室 | 来源: 喜蛋文章网 | 编辑: admin | 阅读: 106次

推力只有80毫牛，中国霍尔推进器为何能推动天宫空间站？

序言

咱们中国天宫空间站的"天和号"核心舱已经发射成功，但是很少人知道它所携带的很多黑科技。

就比如它配备了四台全国产化的LHT-100霍尔推进器。

虽然单台推力只有80毫牛，但是在关键性能上，丝毫不输目前国际空间站上的推进器，甚至可以说是反超。

那么问题来了：

霍尔推进器这是啥东东？

它到底厉害在哪里呢？

传统推进器

一说到动力推进，大家肯定知道马斯克SpaceX的猎鹰火箭吧。

如果你仔细看过相关的发射场景，就会发现它的发动机的能量来源，主要是依靠固体和液态化学燃料。

在点火后，其发动机就会喷出燃烧气体，从而产生巨大推力。

这玩意虽然说推力很大，但是缺点也很明显。不仅需要携带很多燃料，而且对大气也会产生极大破坏。

但随着科技的发展，现在又有了一种新的推进器，可以完美的解决这个问题，它就是霍尔推进器。

霍尔推进器

先来看下官方是怎么定义霍尔推进器的。

它主要是依靠强磁场和电场，利用离子流与磁场和电场形成霍尔效应，随即约束电极喷射电子流，让电子流在磁场中形成旋转的霍尔闭环。

电子流在电磁场的作用下加速，撞击并电离并产生氙气作为推进剂，从而飞行器就能获得强大的动力支撑。

听不懂？

没关系！

小鲸简单来说，这玩意靠的是强磁场和电场。

好处就是不用携带太多的化学燃料，不用任何化学反应，直接靠电能喷射出的离子流获得动力，更节能环保，也更好操作。

与常规推进器相比，霍尔推进器无疑会更受欢迎，因此它也成为世界各国发展的首要目标。

但是现在也仅仅只有几个国家，具备研发出牛级霍尔推进器的能力，当然了，中国算一个！

什么是牛级霍尔推进器？

1牛相当于是咱们100克的重物的重力，也就是一个苹果的重量。

别看这点推力看似微不足道，但是在航天领域上1牛级的推力，实际上是一个很庞大的数据。

毕竟要载卫星上天，每一克都需要精打细算，尤其是当卫星在近地轨道上进行活动时，1牛级的推力能让卫星获得极强的机动性。

同时由于在太空中，可以利用太阳光发电，霍尔推进器只需要携带少量的推进剂，就可以给航天器不断加速，最终能实现深空飞行。

是不是听起来特别厉害！

国产霍尔推进器

此次"天和号"核心舱，在使用更为频繁、使用时间更长的姿态控轨发动机上，就采用了具备世界领先水准的LHT-100型霍尔电推推进器。

它是由中国航天科技集团801所自主研制，最大的优势就是比冲特别高。

比冲怎么理解？

通俗一点就是每单位推进剂生成的力量。

如果用重量来衡量燃料，那么比冲的单位就是秒。

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。

比如现阶段的化学燃料中，比冲最高的氢氧火箭发动机，其比冲最大还没超过500秒。就是说这个发动机，每消耗1千克燃料能产生500千克推力。

但是使用电能作为供应源的霍尔推进器，其比冲高达3000秒以上。

500秒对3000秒！

这不仅仅是6倍的差距，而且要知道比冲提高一秒，对火箭的各方面性能的提升会非常大。

比如发射“天和号”核心舱的长征五号B运载火箭。

为什么在芯一级没有装备，推力更大YF100液氧煤油火箭发动机，反而选择了推力较小的YF77氢氧火箭发动机？

就是因为YF77氢氧火箭发动机的比冲高达430秒，而YF100液氧煤油火箭发动机真空比冲只有355秒，燃料的不同使得火箭发动机的比冲相差将近100秒。

这100秒放在火箭上的优势就是，长征五号的芯一级推力持续时间更长，单位时间内芯一级的飞行距离更远、推重比更高等等。

所以此次咱们携带了霍尔电推，会让未来的天宫空间站在轨运行期间，发动机只需要持续点火几秒钟，就可加速到更高的绕地速度，轨道高度抬升效果也会更明显。

另一方面国际空间站的姿轨发动机，是需要定期依靠货运飞船补充燃料的。

但是咱们使用了霍尔推进器，只需要电能就行，这样优势就很大了。

不仅不需要发射很多次的天舟飞船做补给，节省了大量的发射成本不说，效率还更高！

太阳能电池板

那有人会问了，万一后面电能也出现问题该怎么办呢？怎么能保证有源源不断的电能？

你想到的问题，咱们的科学家们也想到了，而且还给出了完美的解决方案。

那就是在"天和号"核心舱上，采用的太阳能电池板技术，它使用的是柔性太阳能翼。

这玩意可厉害了! 它面积大，效率高！

也就是说太阳能帆板所产生的电能，不仅可以满足核心舱内部的日常用电，而且还可以用于轨道控制的霍尔推进器的用电需求。

既然有效率这么高的霍尔推进器，那在推进动力上也要安排的妥当！

感悟

看到这里，有人会问了，霍尔推进的推力能变大吗？

小鲸想说，这个比较难，但也不是不可以。

中国已经研制出了20千瓦功率的型号，推力达到牛级，比天宫空间站上用的提高了十多倍，但是离美帝5牛的霍尔推力器还是有很大的差距。

我国对霍尔推力器的研究起步较晚，大致也是90年代至世纪初才上马相关研究。但是咱们利用后发优势，加上技术人员的不懈努力，中国的霍尔推进器追赶速度很快。

小鲸相信呢，未来一定有那么一天，咱们可以搞出更强大的霍尔推进器。这样就可以真的能带着我们，飞向更加浩渺的星空，去探索更加深邃的宇宙。

文章标题: 推力只有80毫牛，中国霍尔推进器为何能推动天宫空间站？
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文章标签：天宫空间站  科技  科普
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