國產霍爾推力器：太空中的新「物種」

撰文：潘鑫、孟繁星、姬志行、唐邈、鄭佳琳

責編：寒凌旭

審校：鄭永春

前段時間備受矚目的胖五兄弟已逐漸淡出人們的視線。

但是胖五安全地把衛星送上了天，它的豐功偉績我們不能忘懷。真的好膩害！（此處應該有掌聲，pia pia pia）

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（圖片來源於網路）

除了胖五這樣家喻戶曉的英雄人物之外，胖五所運送的實踐十七號衛星得以正常工作，還離不開很多不為眾人所知的幕後英雄。其中，就有由哈爾濱工業大學能源學院於達仁教授團隊、材料學院特種陶瓷研究所和航天五院502所聯合研製的我國新一代磁聚焦型霍爾電推力器。

該推力器於今年11月22日在地球同步軌道成功點火，標誌著磁聚焦型霍爾電推力器在國際上首次實現空間應用。真是一件喜大普奔的事情！

今天很榮幸地請到了推力器本尊，現在就請他來向大家介紹一下自己！

哈嘍，大家好~我叫霍爾推力器，來自電推進系統，職業是衛星的「貼身侍衛」。

上面就是我啦，可愛得甩你們的老公們宋仲基、楊洋、張若昀幾十條街耶~好吧，下面才是我真實的樣紙~

（圖片來源：自繪）

（圖片來源於網路）

衛星在預定軌道上圍繞行星做周期性運動。而我和我的兄弟姐妹們就駐紮在衛星本體的不同位置上，根據衛星的實際運行狀態通過噴射而產生出不同方向和大小的推力，從而防止衛星在運行中「出軌」。此外，我們還能控制衛星的姿態，未來還可能應用到深空探測上（花痴臉）。

圖片中BlingBling發光的就是我們了。

（圖片來源於網路）

乃們不要羨慕，雖然我長得可愛，但素我肚子里「乾貨」多啊，滿滿都是技能，乃們看！

圖片來自《空間電推進原理》，於達仁等著，哈爾濱工業大學出版社

電子從我身後的真空陰極中發射出來，推進劑從氣體分配器注入推進器通道，在通道里電子與推進劑原子發生碰撞，原子電離形成離子，離子在電場的加速作用下從通道後面噴出併產生推力。

（圖片來源：外部資料）

為了提高電離率，我學習了「霍爾心法」，從而將電子控制在通道內的磁場中繞磁力線旋轉，直到和中性原子碰撞後能量減小，向通道內躍遷到另一條磁力線上繼續旋轉，轉啊~轉啊~轉啊~

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（圖片來源於網路）

就醬紫，我們和衛星相親相愛地唱著《軌跡》：我會發著呆然後微微笑……那在終點之前我願意再愛一遍……

（圖片來源：自繪）

好景不長，由於修行還不夠，我即便是使出洪荒之力也無法完全控制住離子的運動方向。離子在雙極擴散、電子熱壓、軸向磁場分量、原子熱運動等影響下會發生徑向流動。不僅有可能會撞到我自己的身體，還可能會撞到衛星的帆板上，傷害衛星嬌弱的身軀。這就是初級版的我，也就是人們口中的「傳統霍爾推力器」。

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（圖片來源於網路）

科學家們為了本寶寶可是傷透了腦筋。就像牛頓被蘋果砸到就發現了萬有引力，科研工作人員戴著老花鏡就想到了透鏡聚焦，想到了透鏡聚焦就想到了磁聚焦（這是本寶寶腦補出來的，哈哈哈）。

（圖片來源於網路）

類似於透鏡可將光束聚焦，磁場可將帶電離子束聚焦。在科研大牛們經過一系列的模擬、實驗等鑽研，驗證磁聚焦對離子束羽流發散角的減小起到了有效作用，看（其）著（實）多（特）么（別）簡（苦）單（逼）。

在苦讀「磁聚焦心法」後，本寶寶升級了！我成為了人們所說的「磁聚焦霍爾推力器」。

升級後的我可以很好滴控制體內的離子束，羽流發散角可以收縮到15°呢。升級版的我不僅力道變大了，而且還能想噴哪裡噴哪裡，真乃一箭雙鵰呢！媽媽再也不用擔心我會傷害到衛星啦~

估計有的小夥伴聽到這裡已經蒙圈了，其實對比一下你們就清楚了，給你們一張正經的初中物理受力分析圖，你們自己好好想下~

（圖片來源：內部資料）

在推力器產生相同推力的條件下，羽流發散角越小，有效推力越大。採用磁聚焦技術的霍爾推力器由於羽流發散角小於傳統霍爾推力器的，所以能產生更大的有效推力。同時，羽流發散角的減小，也在一定程度上緩解了高能離子對壁面材料進行濺射轟擊而造成通道陶瓷壁面的侵蝕問題。