中國霍爾電推進器：推力0.32牛推動100噸空間站，錢學森早已預見

就在3月16日，中國空間站又迎來一次升級！神舟二十一號航天員張陸和武飛進行了出艙活動，張洪章在空間站內密切配合，他們攜手完成了空間碎片防護裝置安裝等任務，這對于進一步提升空間站安全性能具有重要作用。

每當中國載人航天取得新的成就時，都不能忘記“中國航天之父”錢學森所做出的突出貢獻。很多人不知道的是，在中國空間站的軌道維持系統中，就使用了一種特殊的推進技術：霍爾電推進器。而這種技術的發展方向，早在50多年前就被錢學森敏銳地看到了！

中國空間站在太空中飛行，為什么還需要發動機？

事實上，空間站并不是靠發動機一直推動飛行的。理論上，當航天器進入軌道后，只要速度足夠快，達到每秒7.9公里的第一宇宙速度，它就會在地球引力的作用下繞著地球不斷飛行。

但這里有一個問題，地球周圍并不是真正的真空。中國空間站的軌道高度大約在390公里左右，這里仍然存在極其稀薄的大氣。雖然密度只有地表的千億分之一，但對于巨大的空間站來說，這些微弱阻力仍然會不斷消耗它的動能。

如果不采取任何措施，空間站的軌道高度每個月都會下降約2公里。時間一長，它就可能重新墜入大氣層。因此，空間站必須定期“補充動力”，把軌道重新抬高。

傳統做法是使用化學火箭發動機，也就是我們熟悉的燃料燃燒推進器。這種方式推力很大，但缺點也非常明顯，就是需要消耗大量燃料。國際空間站每年為了維持軌道，燃料成本就高達約2億美元。

為了降低成本，中國空間站的軌道維持采用了一種更先進的技術——電推進。

4臺0.32牛的“神推”推動了100噸中國空間站！

在中國空間站的天和核心艙上，安裝了4臺霍爾電推進發動機。從數據上來看，與傳統的火箭發動機相比，它們的推力其實非常小，每臺只有80毫牛。80毫牛是什么概念？

一枚普通雞蛋的重量大約是500毫牛，也就是說，這臺發動機在地球上甚至連一個雞蛋都舉不起來。就算4臺這種發動機加起來的推力，也只有0.32牛頓，也不夠在地球上舉起一枚雞蛋。

這點力量，在地球上可能連一張紙都推不動。但在幾乎沒有阻力的太空中，這種微小的推力卻足以改變重達100噸的中國空間站的軌道。其中的奧秘就在于，效率。

霍爾電推進器屬于電推進系統，它的工作原理并不是燃燒燃料，而是利用電磁場加速離子。簡單來說，推進器會把惰性氣體（通常是氙氣或氪氣）電離成等離子體，然后利用電場和磁場把這些帶電粒子以極高速度噴射出去。

這些離子的噴射速度可以達到每秒10公里到80公里。相比之下，傳統化學火箭噴氣速度只有每秒3到4公里。速度越高，單位質量產生的推力就越大，這個指標在航天領域被稱為“比沖”。

化學火箭的比沖一般在200到300秒，而霍爾電推進器可以達到1000秒甚至更高，相當于效率提高了5到10倍。因此，使用同樣質量的推進劑，電推進可以產生更長時間的推力。

錢學森高瞻遠矚：1970年就看準了電推進這條路

早在1970年左右，錢學森就在一份文件中用鉛筆批示：我國也要發展電推進技術。那時候國際上電推進還處于實驗室階段，美國和蘇聯剛開始試驗，錢老卻已經高瞻遠矚地指出，這將是未來航天動力的方向。

正是錢老的批示，為中國電推進研究點燃了第一把火。經過數十載持續的技術攻關，我國科學家終于在2012年完成了國產霍爾電推進器的飛行試驗。從那時起，中國電推進技術開始快速發展。

如今，中國空間站、北斗導航衛星、氣象衛星等多個航天器都已經使用霍爾電推進系統。在商業航天領域，這項技術更是大規模應用。

截至2025年，中國航天五院研制的霍爾電推進系統已經在100多顆衛星上運行，總在軌工作時間超過115星年。多顆衛星在軌連續點火超過500小時，累計點火次數超過2萬次，表現出極高的可靠性。

目前，中國已經形成了完整的霍爾電推進產品體系，功率從100瓦到1100瓦不等，可以滿足200公斤到2000公斤衛星的軌道控制需求。未來，中國還計劃研發更大功率的電推進系統，比如，2000瓦甚至5000瓦級霍爾推進器。

每當提及中國空間站時，也許很少有人會想到，這個重達100噸的龐然大物，正有4臺推力只有毫牛級的小小發動機，在默默推動著它繞地球飛行。

而這一切的起點，正來自錢學森當年的那句批示——中國要發展電推進。