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2022新年伊始 ， 中国航天捷报频传 ， 航天科技集团兰州空间技术物理研究所（510所）宣布：大功率霍尔效应推进器HET-450试车成功 ， 最大推力达到4.6牛 ， 将为我国载人登月、在轨服务等提供关键技术支撑！
中国HET-450霍尔推进器
有朋友说 ， “才4.6头牛 ， 比火箭发动机差远了”你有所不知 ， 这里的“牛”不是耕地的水牛 ， 也不是拉车的黄牛 ， 而是力学单位牛顿（N） ， 在地球上 ， 1千克力约等于9.8牛顿 。
这么说来 ， 4.6牛大约是0.47千克力 ， 不到1斤 ， 大约是你托起一本书的力量 。
4.6牛 ， 大约是托起一本书的力
这么小的力 ， 跟载人登月有什么关系？当初美国发射阿波罗登月飞船的土星五号火箭 ， 推力可是达到3408吨 ， 相当于3340万牛顿 ， 是中国HET-450推进器的726万倍！登月 ， 510所别不是吹牛吧？
目前广泛使用的火箭发动机主要分为物理喷气、化学动力和电推进三种 ， 太阳能、核动力等等都还处在探索阶段 。 物理的办法主要是利用压缩气体喷气来推动 ， 好处是简单 ， 缺点是效率低 ， 多用于航天器调姿；化学动力是主流 ， 几乎所有的火箭都是利用燃烧各种物质产生膨胀的废气、通过喷射气体的反推力来推动前进 ， 其好处是推力强大 ， 缺点是你得带许多燃料 ， 并且气体喷出的速度是有上限的 ， 不够快；霍尔推进是电推进的一种方式 ， 它有化学火箭难以企及的优势 ， 缺点就是推力小 ， 小到什么程度呢？我们一会儿再讲 。
美国土星5号F-1发动机失传
火箭、卫星或其它航天器在空中飞行 ， 必须向反方向施加一个力 ， 这个力不能凭空产生 ， 它需要施加在一个物体上 。 根据牛顿第三定律：相互作用的两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等、方向相反、并且在同一条直线上 。
推过汽车的朋友应该深有体会 ， 当你推车时两条腿需要向地面施加一个向后的力 ， 这样才能有向前推车的力；你对车的推力与车前进的阻力也是大小相等方向相反 。 而汽车前进的速度取决于你推力的大小、推动的速度 ， 汽车能走多远则取决于你的体能 。
推车体会作用力与反作用力
不管是什么类型的火箭引擎 ， 它都要向后方喷射气体（工质） ， 衡量一台引擎的指标通常有推力、燃烧时间、喷气速度、能源效率、比冲等等 。
推力好理解 ， 一枚自重500吨的火箭 ， 你推力小于500吨它就飞不起来；即便发动机的推力有501吨 ， 凭借多出来的1吨推力也没办法让火箭短时间里加速到很快 。
燃烧时间跟航天器携带的燃料有关系 ， 火箭还没飞出大气层燃料就耗尽了 ， 后继乏力 ， 它还是会掉下来 。
喷气速度影响到航天器飞行的最终速度 ， 要想缩短星际飞行时间 ， 我们还是需要喷气速度更快的发动机 。
火箭依靠喷气的反作用力飞行
与化学火箭引擎相比 ， 采用电力推进的发动机效率与速度要高出许多倍 。
大约在1960年代初 ， 美国航空航天局（NASA）的科学家就提出离子发动机的设计概念：用电能产生电场 ， 把推进剂的原子电离成离子 ， 带电的离子在电磁场中加速到极快的速度喷射出去 ， 喷射离子产生的反作用力就能推动航天器前进 。 世界上第一台实用的霍尔推进发动机是由苏联人制造的 ， 苏联解体后 ， 全套资料被美国获取 ， 极大地推动了美国和西方国家在电推领域的发展 。
美国6kW霍尔推进器
受到霍尔发动机的原理限制 ， 我们很难通过比较小的输入功率实现很大的推力 ， 在之前几十年时间里 ， 大多数霍尔发动机推力只有毫牛级 。 中国天宫空间站的天和核心舱外边就安装了4台霍尔推进器 ， 每台输出推力仅80毫牛 ， 4台加起来才0.32牛 ， 还不足33克力 。 打一个形象的比方：霍尔发动机的推力只能吹动一张纸！
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