霍爾推進(jìn)器，這種外觀極具科幻色彩的航天器推進(jìn)器，其實(shí)并不是最新的航天科技產(chǎn)物，它出現(xiàn)的時(shí)間要比你想的早很多，是前蘇聯(lián)于1971年發(fā)明的，并且一出現(xiàn)就被正式應(yīng)用在了衛(wèi)星上，作為軌道穩(wěn)定器來使用。

這么早的東西，為什么感覺是近些年才出現(xiàn)在我們的視野中呢？因?yàn)榍疤K聯(lián)發(fā)明的這種推進(jìn)器一開始并沒有引起世界的廣泛關(guān)注，直到1990年，西方國家才普遍開始了霍爾推進(jìn)器的研究，并將其應(yīng)用在航天器之上。霍爾推進(jìn)器不僅在出現(xiàn)的時(shí)間上沒有那么“科幻”，其核心技術(shù)原理也不像它的外觀那樣富有科幻色彩。

霍爾推進(jìn)器的內(nèi)部構(gòu)造其實(shí)很簡單，它由兩個(gè)一側(cè)封閉、一側(cè)開口的同心圓柱組成，在兩個(gè)圓柱的中間是一個(gè)放電通道，用于向后噴射離子。

構(gòu)造簡單，原理自然也不復(fù)雜，在霍爾推進(jìn)器的中心圓柱和周圍圓環(huán)里安裝有電磁鐵，這些磁鐵會產(chǎn)生出相互垂直的磁場，當(dāng)電子被從陰極釋放出來之后，會在磁場的約束之下圍繞圓環(huán)高速運(yùn)動，形成一片密集的電子云。之后，推進(jìn)劑從底部發(fā)出，在與電子云發(fā)生碰撞之后，便會形成離子并加速噴出。

離子在噴出的過程中會與電子發(fā)生中和，形成電中和的廢氣，這些噴出的廢氣就會反向推動航天器向前運(yùn)動。

原理就是如此簡單，雖然霍爾推進(jìn)器噴出的只是離子，產(chǎn)生的推力很小，但在近乎于真空環(huán)境的太空中完全夠用了。由于霍爾推進(jìn)器是通過噴射離子產(chǎn)生推力，所以也常被叫做離子推進(jìn)器，不過能夠?yàn)楹教炱魈峁┩屏Φ碾x子推進(jìn)器并不止霍爾推進(jìn)器這一種，還有一種出現(xiàn)更早的柵格離子推進(jìn)器。

前面提到西方國家是在1990年才開始把注意力放在霍爾推進(jìn)器上的，一部分原因是他們一直在研究另一種推進(jìn)器，即柵格離子推進(jìn)器。柵格離子推進(jìn)器誕生于1960年，發(fā)明者是物理學(xué)家哈羅德考夫曼。

從結(jié)構(gòu)上來看，柵格離子推進(jìn)器與霍爾推進(jìn)器最大的區(qū)別就在于前者的末端擁有柵格，而且是兩層。這兩層?xùn)鸥裼惺裁醋饔媚兀窟@就要從它的原理說起了。柵格離子推進(jìn)器使用的推進(jìn)劑是汞，當(dāng)汞被釋放到推進(jìn)器的腔室之中，會與電子槍發(fā)射出來的電子發(fā)生碰撞，被撞碎后成為等離子體。

碰撞過后，電子會繼續(xù)留在腔室中參與接下來的碰撞，而等離子體則會向末端的柵格移動。

之所以等離子體會向柵格移動，是因?yàn)闁鸥袷菐щ姷模覂蓪訓(xùn)鸥駧щ娛遣煌?。在兩層不同的帶電柵格之間會形成電場，當(dāng)離子進(jìn)入到兩層?xùn)鸥裰g，就會在強(qiáng)大電場的驅(qū)動下迅速從外層?xùn)鸥駠姵鲞M(jìn)入宇宙之中。在外層?xùn)鸥竦耐饷孢€有一個(gè)電子槍，會噴射出電子，來與噴出的離子發(fā)生中和，進(jìn)而產(chǎn)生電中和廢氣，推動航天器前進(jìn)。

霍爾推進(jìn)器與柵格離子推進(jìn)器的一個(gè)最主要區(qū)別在于，霍爾推進(jìn)器噴出的離子是自發(fā)與電子產(chǎn)生中和的，所以廢氣量較大，但速度較慢，也就是比沖小。

這意味著霍爾推進(jìn)器適合在近地范圍內(nèi)應(yīng)用，因?yàn)槠浔葲_小，用電量就少。反觀柵格離子推進(jìn)器，雖然噴射速度快，但同時(shí)也需要更多的能量，所以就要為航天器安裝更大的太陽能板、更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和更大的體型，遠(yuǎn)距離星際航行還可以，在近地區(qū)域飛行就有些浪費(fèi)了。所以兩種推進(jìn)器并沒有優(yōu)劣之分，只是適用場景不同。