中國空間站上面裝備了4臺特殊發(fā)動機，只有“吹灰之力”卻意義重大，是全球第一次在載人任務(wù)中使用這類設(shè)備。我國在這個領(lǐng)域曾經(jīng)落后國外，但隨著近些年開始發(fā)力，成果不斷涌現(xiàn)，甚至都已打破國外紀(jì)錄，呈現(xiàn)趕超之勢。

（天宮核心艙電推工作效果圖）

神舟十五發(fā)射，與神舟十四的航天員，在400公里高度的太空會師。六位無比熟悉的戰(zhàn)友們闊別數(shù)月，在失重狀態(tài)下重逢，讓人別有一番感觸。

但400公里高空中，依然還有稀薄大氣，有微弱的阻力，幾個月下來，就會讓空間站速度損耗、高度降低，不能保持軌道。

（400公里軌道上的天宮依然會遭遇空氣阻力）

為了彌補軌道損失，空間站和衛(wèi)星都需要定期進行軌道維持，用動力提升軌道高度，天宮當(dāng)然也不例外。只不過，這次天宮配備的發(fā)動機，有些奇怪，百噸級的空間站，使用的一款發(fā)動機，推力只有80毫牛。

（核心艙上的電推特寫，個頭很?。?/p>

80毫牛什么概念？只能在地面上，托起2張A4紙。但這種只有【吹灰之力】的發(fā)動機，卻是世界先進水平。

那么使用這種發(fā)動機有何目的、有什么優(yōu)勢？中國與國外相比，技術(shù)水平到底如何？

（HET-80電推）

吹灰之力雖小，效率提升10倍

我們常見的化學(xué)能火箭發(fā)動機，通過化學(xué)物質(zhì)燃燒，產(chǎn)生反作用力。氣體噴射的速度越快，也就是比沖越高，推力越大，效率越強。但化學(xué)燃料比沖，已基本到了極限，很難有大突破。

（常規(guī)火箭發(fā)動機，推力雖在提升，但比沖已經(jīng)基本到極限）

由于比沖到了上限，一些衛(wèi)星為了確保壽命，只能攜帶大量燃料。這些燃料有多重呢？一顆5噸的同步衛(wèi)星里，有3噸是燃料。燃料只是配角，卻占了大頭，已經(jīng)本末倒置。

這時，“吹灰之力”發(fā)動機就凸顯出自己的優(yōu)勢，那就是【霍爾推力器】，也就是常說的【電推】。

（霍爾推力器啟動效果炫酷）

電推的原理就是將離子物質(zhì)用強磁場發(fā)射出去，產(chǎn)生反作用力，比沖比化學(xué)火箭高了至少10倍。除了比沖高，霍爾電推的另一個價值，就是將太空取之不盡的電能，轉(zhuǎn)化成動能。

因此，霍爾推進器又叫“等離子推進”，工作時候發(fā)出藍綠光芒，跟美國科幻大片里的飛船很像，但中國人第一個把它用在了載人任務(wù)上。

（將工質(zhì)電離后，用磁力加速發(fā)射出去，產(chǎn)生推力）

靠著高比沖和外界來的能量，讓霍爾電推獲得了非常強的工作效率，只用500公斤工質(zhì)，就能實現(xiàn)之前3噸燃料的效果，衛(wèi)星總重量瞬間下降一半。

電推力發(fā)動機有何缺點？

霍爾電推相比化學(xué)動力，最大的缺點就是推力太小。

天宮使用的4臺HET-80霍爾電推，單臺推力83毫牛，功率1350瓦，全加起來也只能托起8張A4紙。這種級別推力，在現(xiàn)實中幾乎無效，但好在太空比較特殊。

不同工質(zhì)的電推效果，分別是氙、鉍、鎂（綠色）、鋅

由于軌道上的阻力也比微弱，霍爾電推可以說棋逢對手，用微小推力對抗微小阻力，通過長時間工作，用時間換效果。

早年中國電推，與國外還有差距

我國霍爾電推技術(shù)，因為條件有限，經(jīng)費緊張匱乏等情況，此前發(fā)展比較慢。

俄羅斯下手相對較早，大功率電推技術(shù)曾經(jīng)領(lǐng)先全球，已經(jīng)能生產(chǎn)1.5牛推力的電推，功率超過千瓦級，還造出140千瓦的全球最高功率電推D-160。

（俄羅斯的高比沖電推）

但是近十幾年，俄羅斯在航天投資大幅縮減，已被美國趕超。

2018年美國已經(jīng)研制成功5.4牛、100千瓦的電推“X3”，是目前推力最大的型號。

歐洲電推技術(shù)缺乏后勁，此前曾與俄羅斯合作獲得了不少支持，電推已經(jīng)能突破1牛，但后續(xù)進展不是太快。

（美國X3電推的直徑超過1米）

中國電推技術(shù)一日千里 逐步反超

隨著近些年國家在航天領(lǐng)域發(fā)力，我國電推技術(shù)開始突飛猛進，與國外差距正在迅速縮小，還有趕超之勢。

中國空間站上的電推，只有83毫牛，但這是人類首次在載人航天領(lǐng)域使用電推設(shè)備。該設(shè)備壽命超過3萬小時，是國際上最復(fù)雜、最長壽的電推系統(tǒng)。

我國電推技術(shù)還在其他多個技術(shù)領(lǐng)域斬關(guān)奪將，穩(wěn)步推進。已經(jīng)實現(xiàn)從100瓦到100千瓦的全面覆蓋，實現(xiàn)大中小電推全面發(fā)展。

（我國霍爾推力器已實現(xiàn)系列化）

推力上，2020年我國已經(jīng)突破【牛級】，造出1.07牛的霍爾推力器，技術(shù)指標(biāo)達到國際最高水平。2021年再接再厲，100千瓦、2-5牛的樣機實現(xiàn)穩(wěn)定點火。2022年，我國【氙】工質(zhì)HET-2000HP，比沖超過5300s，打破俄羅斯同類產(chǎn)品的世界紀(jì)錄，有著很強的實用價值。

（我國首款牛級霍爾推力器啟動后景象）

大功率、大推力霍爾推力器，是實現(xiàn)深空探索、火星、月球開發(fā)的重要技術(shù)領(lǐng)域，是一項跨時代的太空技術(shù)。在這個領(lǐng)域里，我們已經(jīng)有望與其他太空強國比肩，甚至局部領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)反超，未來可期。

（未來中國的太空飛行器，可能會越來越多使用電推，科幻變成現(xiàn)實）