霍尔推进器
通过喷射离子产生推力的推进器
条目
历史版本
霍尔推进系统分为电源系统、控制系统、加速装置、空心阴极和贮供系统。其基本原理基于霍尔效应，推进剂在正交电磁场中与电子碰撞电离，电场则会加速离子进而产生推力。[1]霍尔推进器按推力级主要分为微牛级霍尔推力器、毫牛级霍尔推力器和牛级霍尔推力器三种，而不同推力级的霍尔推力器适用于不用的航天任务。[1]其主要特点为结构简洁，不易变形或烧蚀。体积和质量较小，布局方便，采用外置空心阴极，避免空间电荷效应问题，单位面积推力大，推力密度高，可达约1～3 mN/cm2、比冲适中，约为1000～4000s，且功率、推力等参数可调，任务适应性较强。[1]
霍尔推进器由前苏联首创，苏联解体后，霍尔推进器技术从俄罗斯走向国际市场。1992年，美国、俄罗斯和法国合资成立了国际空间技术公司(ISTI)，计划改进俄罗斯SPT-100型霍尔推进器，并将其应用到西方国家的同步卫星上。从1994年开始，SPT推进器被广泛用于同步卫星的位置保持和定位系统。1996年，中国在上海动力机械研究所 (801所)开始进行SPT的研究 。1998年10月，美国STEX卫星成功进行了小功率TAL推进器的首次空间飞行试验，这是西方国家首次用自己的卫星进行霍尔推进器的空间飞行试验。未来，电推进技术有望成为轻便且低成本的推进技术。新一代电推进主要朝两个方向发展：一是研发大功率推进器，功率可达几十千瓦；二是研发千瓦级以下的推进器，主要用于小型卫星的主推进以及常规卫星的精确位置保持和姿态控制。[1][3]2020年，美国宇航局格伦研究中心工程师正在改进现有的推进器，目标是改变小行星轨道。此次任务还将测试先进太阳能推进系统（SEP），为宇航员进入深空（如火星）做准备。[4]2021年，美国NASA首次使用“霍尔推进器”进行深空探索，访问一颗金属小行星。[5][6]
简史
霍尔推进器(主要有SPT和TAL)是前苏联首创，苏联解体后，霍尔推进器从俄罗斯走向国际市场。1992年，美、俄、法合资成立了国际空间技术公司(ISTI)，计划在俄罗斯SPT-100的基础上改进和提高，并用到西方国家的同步卫星 上。从1994年起，SPT被用到同步卫星上作为东西、南北位置保持和定位系统，迄今已有140多台SPT推进器在30多个卫星上应用。Busek公司在NASA和美国空军的支持下，正在研制以铋为工质的高性能 SPT 霍尔推进器，性能指标为:比冲大于3000s，功率20kW，效率65%。另外，Busek公司原来为美国空军“21世纪技术卫星”(Techsat21)研制的BHT-200 SPT霍尔推进器(功率为200W)正在空军研究实验室进行寿命试验。Aerojet公司研制的BPT-4000SPT霍尔推进器已通过鉴定级试验。俄罗斯的航天器广泛使用该国最早开发的、成熟的 SPT霍尔推进器，积累了很长的空间飞行时间。1994年以来，俄罗斯又有8颗地球静止轨道卫星装备了SPT-100型推进器，累计在卫星上使用的SPT-100型推进器总数已达到64台。快讯 -11卫星上的单台 SPT-100 型推进器工作时间 已超过1500h。另外，俄罗斯TSNIIMASH 研制的 D-55 推进器被选作美国商用和军用卫星推进系统的候选方案，并还制定了一个俄罗斯霍尔推进器技术飞行证实计划(RHETT)。1998年10月，小功率TAL推进在美国 STEX 卫星上成功地进行了首次空间飞行试验。这也是西方国家第一次用自己的卫星进行霍尔推进器的空间飞行试验。欧洲空间局(ESA)首次在其月球探测卫星SMART-1中采用由法国SNECMA生产的PPS-1350-G推进器组成的太阳电推进系统，作为该星(350kg，1.4kW)的主推进。据悉，投放市场的欧洲新代同步卫星Eurostar 3000和Spacebus4000也选用霍尔推进器作为南北位置保持控制系统。[3]