離子推進器和霍爾推進器是不是一個東西？

嚴格上來說，不是。

因為霍爾推進器只是離子推進器里面的一個子集而已，離子推進器的類型其實有很多。

霍爾推進器算一個，另外還有一個主流的，叫做柵格離子推進器。它們的作用原理不盡相同，但結果都是，噴出高速運動的離子，靠反作用力來為衛(wèi)星或者是其他航天器提供推力。那它倆具體是怎么工作的，各有什么優(yōu)劣呢？今天我們就來簡單了解一下。

先說柵格離子推進器，因為它出現(xiàn)的稍微早一些，在1960年代就被為NASA工作的物理學家哈羅德考夫曼發(fā)明了出來，并進行了一些早期的演示性發(fā)射實驗。

它使用的推進劑是汞，也就是水銀。水銀原子，或者是其他作為推進劑的惰性氣體原子，被注入到推進器中的一個專門的腔室當中后，會與電子槍發(fā)射出來的電子發(fā)生碰撞，從而被撞碎成為等離子體。

這些等離子體當中的電子繼續(xù)留在腔室當中參與更多的碰撞，制造更多的等離子體。而離子本身呢，則向推進器后方的帶電柵格漂移。一般來說，這里至少有兩層柵格，帶著不同的電，從而在之間形成電場。

里面的那個柵格，有點像是個篩網(wǎng)，只將離子篩了過去。等離子來到兩層柵格之間，就會在這里的強大的電場驅動下，向后面的那層柵格快速奔去，最終逃離推進器進入宇宙。當然，在推進器的外部，還有一個電子槍，它會射出電子來與這些離子結合，形成電中和的廢氣。由此產(chǎn)生反向的推力。

好，那我們再看看霍爾推進器。

它稍微比前者晚發(fā)明了十年，但是卻比前者先工作的了二十年。

霍爾推進器是蘇聯(lián)人發(fā)明的，在1971年首次亮相就是個正式員工了，它直接登上了一枚真正在太空中運行的衛(wèi)星，作為其軌道穩(wěn)定器來使用。

而西方呢，一直要等到1990年代，才開始認真考慮起來。

那霍爾推進器是怎么工作的？其實它的結構比柵格離子推進器還要簡單。

基本上就是兩個套在一起的，一邊封閉一邊開口的同心圓柱。兩個圓柱中間，是一個放電通道，也是推進劑被電離后加速離開推進器的通道。在中央圓柱和周圍圓環(huán)里，都埋進去了電磁鐵，它們產(chǎn)生相互垂直的磁場，一個用來約束從陰極釋放出來的電子，使其圍繞著通道高速旋轉，形成一片密集的電子云:

另一個用來形成電勢差，將從底部輸入的推進劑與電子云發(fā)生碰撞后形成的離子加速后噴出，制造推力。

與柵格離子推進器不同，霍爾推進器由于在噴出離子時，會主動拖上大量的電子自己中和，因此廢氣的質量較大、速度較慢，相比起來，就是推力稍大但比沖較小了。

對了，我說的速度慢，是相對的，它再慢，也至少有每秒十幾公里的速度。而柵格離子推進器的噴速就很夸張了，可以高達90公里每秒。雖然每個離子的質量很小，但你架不住它的比沖實在是高的驚人呀，只要給它足夠多的加速時間，它依然能將航天器推出極高的速度出來嘛。

這就來到了兩款離子推進器的優(yōu)缺點上了。似乎，擁有更高比沖的柵格離子推進器會更好是不是，畢竟咱們看發(fā)動機，很多時候就是要看比沖嘛。但是，你得反過來看它需要你付出什么樣的代價啰。

在離子推進器上，比沖基本上代表的就是排氣速度，而排氣速度意味著動能大小，但動能的大小其實是跟速度的平方成正比的。所以，更大的比沖，比如兩倍的比沖，是用四倍的速度換來的，四倍的速度就意味著你需要為離子發(fā)動機提供四倍的電量才行——更大的太陽能電池板、更復雜的供電系統(tǒng)、更重的航天器。

所以，真的值嗎？

也許做深空飛行，有更多的加速時間，是值得的。但是就在近地軌道機動，或者是出一個周期很短的任務，當然還是霍爾推進器更香呀。