霍尔电推进系统是什么原理？
其实还是靠牛顿第三定理。牛顿第三定理牛顿第三运动定律：相互作用的两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。目前，人类所有的火箭发动机，都是依靠向后做功产生的反作用力获取动力。火箭发动机类型化学发动机化学发动机主要就是靠燃烧燃料喷出热焰气流，来获得推力。离子发动机离子发动机主要是依靠用电场和磁场，给离子加速，在后方喷出离子，获得推力。
霍尔电推进系统上面就是目前主流的两种太空发动机原理，霍尔电推进系统属于离子发动机。霍尔效应：电流在磁场中通过时，电子或离子会横向移动，导致导体有个横向的电势差。霍尔电推进系统就是把普通的离子发动机中电离步骤和加速步骤合并到了一起。斜阳说这就是我目前了解到的霍尔电推进系统，不过推力太小了，目前仅能在深空中运用。
离子推进器为什么能推进火箭？
离子推进器，又称，其原理是先将气体电离，然后用将带电的离子加速后喷出，以其反作用力推动火箭。这是目前已实用化的火箭技术中，最为经济的一种。离子推进器将电能和氙气转化为带的高速离子流，金属高压输电网对离子流施加，离子流获得加速度，加速后的离子使获得时速高达143201千米的速度，推动前进。的燃烧效率比常规化学发动机的高大约10倍。
新型离子推进器研制计划是在“深空”1号探测器任务成功完成的基础上制定的。1998年美国发射一个以验证先进飞行技术为目的的“深空”1号探测器。该探测器由一个直径3.048分米的离子推进器提供动力，在为期20个月的飞行任务期间，航天器达到了12711千米的时速。 “深空”1号飞行任务的成功是向大功率离子推进的广泛应用迈出的第一步。
与“深空”1号离子发动机相比，NASA更高性能氙推进离子发动机可携带的有效载荷要多得多，寿命更长一些。 太空内推进计划寻求研制先进的推进技术，以便极大降低NASA近期或中期科学任务的成本、减少质量和缩短行进时间。 离子发动机，也就是通常所说的“”，其原理也并不复杂，被电离成粒子，在电磁场中加速，高速喷出。
从发展趋势来看，美国的研究范围几乎覆盖了所有类型的电推力器，但以离子发动机的研制为主，在其中扮演了最活跃的角色。最近它有一项规模很大的计划，即“太阳电推进技术应用及准备计划”。1998年10月美国航宇局发射的“深空”1号率先实现了以离子发动机系统为主推进，这标志着电推进的应用进入了一个崭新阶段。“深空”1号在离子推进系统工作期间，其自主能够根据太阳电池阵产生电能的模型和器载设备功耗的情况，选择推力器的节流级，调节推力大小。
在一般情况下，弹道机动和中途修正也由离子推进系统来执行。 已经将电推进作为未来十大尖端技术之一。目前法国正在研制稳态等离子体推力器，欧空局准备应用氙。欧空局向月球发射探测器的目的之一就是验证如何利用离子推进技术把未来的探测器送入绕水星运行的轨道。 俄罗斯的稳态等离子体推力器得到了实际应用。日本的电弧加热式推力器已在空间上通过在轨测试。
目前，国际电推进研究对象还扩展到了一些采用新的工作原理的推进方案，如采用微加工工艺成型的微型离子器、采用等离子体气体聚变的推力器等。而所有这些项目大多得到了政府和大公司的资金支持。 国际上核推进技术的研发也已崭露头角。核推进火箭提供的最大速度增量可达到每秒22千米，可以大大缩短探测器到达月球的时间。
运用核推进火箭，探测器到达土星的飞行时间只需要3年，而传统航天器则要花费7年的时间。核推进火箭非常安全而且有利于环保，这一点与人们平时的想象相反，因为发射时，放射性并不强。载有核的空间探测器可作为普通化学火箭头部的有效载荷被发射出去，当有效载荷进入(即大约800千米以上)时，核反应堆开始工作。 制造发动机所需的技术并非遥不可及。
目前美国已经设计出一种小型核动力火箭发动机，称为微型核反应堆发动机，大约还要6～7年可制造出来。美国航宇局最近表示，它近期在月球探测技术方面想做的主要是加速包括核能推进在内的新推进技术的研发工作。在美国航宇局2003财年预算草案中，有4650万美元用于核推进研究；有7900万美元用于航天器核反应堆研制。
在月球探测中，缩短到达月球的时间，使能以较少的推进剂携带更多的观测仪器等要求，都会使电推进、核推进等高效推进技术成为最重要的技术而得以更快地发展。 高效能源变换技术将朝着小型、轻便太阳电池方向发展。在传输技术方面，未来将开发微波或激光能源传输技术，包括从卫星到，从月球上的到月球探测器等的能源传输。
由于传统控制技术越来越难以满足航天器月球探测任务多样性和姿态控制、轨道控制的高性能指标要求，先进航天国家早在20世纪80年代就着手发展航天器智能自主技术，并在自己的空间探测计划中逐渐增大了对智能自主技术的投入力度。 欧空局较早就展开了在轨智能自主技术的研究。美国航宇局“新盛世”计划把智能自主技术放在首位，旨在研制自主航天器，使能自主完成导航控制、数据处理、故障判断和部分重构与维修工作，从而大大减少对地面测控、通信等支持系统的依赖。
俄罗斯和日本的航天研究机构，在自主技术方面也都开展了研发工作。印度宇航界也非常重视具有自主功能的软件的开发。 先进航天国家在“战略规划→研究开发→型号应用”各个层次都非常重视探测器智能自主技术。他们往往按照“走一步、看一步、想一步”的三步曲进行发展，即利用先进成熟技术做当前之事，与此同时大力开发试验下一步先进技术，同时还要想到更远的需求以便提早作技术发展的战略规划。
我国的霍尔推进器在世界上处于什么水平？
不到一周前也就是今年4月29日上午11时许，我国在海南文昌航天发射中心，利用长征五B遥二运载火箭发射的天和号核心试验舱，其采用的姿态控制发动机就采用了我国自主研制的LIPS-300型霍尔推进器，该电推进发动机早前已经在实践20系列卫星上取得了成功测试，而此次天和号核心舱装备霍尔电推技术后，这不仅是霍尔电推首次用在载人航天器上，更代表了天和号核心舱和整个天宫空间站在未来几十年的服役生涯内，将具备更加强大的姿态轨道控制能力和降低对货运补给能力的优势。
航天技术诞生已经半个世纪之久了，在过去的半个多世纪中航天器虽然种类越来越多、性能越来越强大、使用场景也越来越广阔，但是航天器的动力系统却没有发生较大的改变，时至今日绝大部分航天器依然使用的是传统的液体火箭发动机，因为航天器不管是卫星还是飞船、空间站在轨运行期间受地球引力或者其他星球引力影响，其运行轨道会受到变化，继而影响航天器的正常运行，比如绕地卫星受地球引力影响轨道高度会越来越低，并最终与大气层摩擦、坠毁在大气层内。
所以为了保证绕地航天器的正常运行，所有航天器在正常绕轨运行期间，都需要定期打开自身发动机加速、以抬升运行轨道高度，那么受限于绕地航天器自身搭载的燃料有限，对于大型的空间站、飞船而言，还可以通过多次货运补给增加燃料的方式延长其运行寿命。但是对于体型较小的卫星而言，受限于自身搭载的燃料有限，近地轨道运行的卫星普遍运行寿命只有五六年左右，寿命这么短的原因就在于其距离地球更近、受到的引力更大、需要更加频繁的打开发动机加速，所以燃料消耗的很快，以至于五六年后燃料消耗完了，但是自身其他设备依然处于正常工作状态还是得退役。
对于运行在更高轨道上的其他航天器，比如运行在地球同步、太阳同步等高轨道上的大型通讯、气象卫星而言，其虽然运行的轨道高度更高，受到地球的引力影响更小，同时更加细长的弧形轨道也使得其在正常运行期间能够尽可能的借助太阳或者其他星球的引力加速、从而节省和降低自身燃料消耗，继而延长其运行寿命。但是受限于运载火箭自身发射载荷等原因限制，高轨道运行的卫星等航天器除了部分航天器可以利用“太空摆渡车”将其从星箭分离后的近地轨道一路运送到预定高轨道外，大部分卫星在近地轨道附近星箭分离后，没有太空摆渡车的帮助下，就只能打开自身发动机来加速并不断抬升运行轨道高度、并最终抵达运行的高轨道，那么对于这类需要依靠自身动力前往预定运行轨道的卫星而言，在轨道爬升的过程中会消耗很多燃料，无形中降低了其预定运行寿命。
对于我国正处于建设阶段的天宫空间站而言，前段时间我国已经成功发射了天和号核心舱，到2022年结束前我国还将发射问天和梦天号两个实验舱，和3艘天舟货运飞船和4艘神舟载人飞船，彻底完成整个天宫空间站的一期百吨级建设目标规划。那个对于承担整个天宫空间站未来几十年在轨运行的天和号核心舱而言，其不仅承担着后续两个实验舱和数量更多的天舟和神舟飞船的对接任务，同时还承担着整个天宫空间站在轨运行期间的所有控制和在轨姿态运行任务，所以在天和号核心舱尾部的资源舱内，就装备有用于整个空间站在未来几十年长期在轨运行的轨道姿态控制发动机和变轨发动机。
变轨发动机主要用于未来某个时刻紧急需要变轨躲避太空垃圾、或者更好的和其他航天器对接、脱离需要而设计的专用发动机，在类型上使用了推力更大的化学燃料发动机，但是也因为自身使用频率并不是很高，所以后期对于燃料的消耗速度并不高，并不会造成货运补给压力。前面也说过所有绕地球飞行的近地轨道航天器，因为距离地球距离更近、受到的地心引力更大，为了不坠入大气层烧毁，就得定期打开自身轨道控制发动机加速抬升轨道，或者借助前来对接的其他航天器完成相似动作，以保证自身在轨运行安全。
比如现阶段运行在距离地面390公里高度的国际空间站，因为自身重量更大、运行高度更低，所以最长间隔三个月就得抬升一次轨道高度，但是对于国际空间站而言，由于技术的老旧等原因，其抬升一次轨道高度所消耗的燃料更多，所以就需要更多数量的货运飞船更加频繁的进行燃料补给，这直接增加了航天发射次数、增加了航天发射成本，并不利于未来航天发展需求。
而我国成功发射的天和号核心舱在未来的几十年内，也需要不断的抬升运行轨道高度以保证正常运行，那么对于天和号核心舱而言，如果继续使用传统的化学燃料发动机用于轨道高度控制的话，未来几十年将需要发射数量更多的天舟货运飞船来完成在轨燃料补给，无形中增加了航天发射成本，不利于中国航天未来发展。所以在天和号核心舱的轨道姿态控制发动机上，我们放弃了传统的化学燃料发动机，选择了2019年底发射升空的实践20号卫星上试验成功的LIPS-300型霍尔推进器。
霍尔推进器使用电能作为动力源，所以对于天和号核心舱而言，自身搭载的两个柔性太阳能帆板就能为其装备的四台霍尔推进器提供能源供应，也就不需要定期发射天舟货运飞船执行在轨燃料补加任务了，不光对于天宫空间站而言降低了后期运营发射成本，同时也使得天宫空间站在未来的运行期间可以源源不断的打开霍尔推进器以保证轨道运行精准，以提升轨道运行寿命。
当然在霍尔推进器领域，虽然我国已经率先在天和号核心舱这样的载人航天器上使用了霍尔推进器，但是我国在霍尔推进器领域的实力和国际先进水准还是有一定差距存在。回顾我国在霍尔推进器领域的技术研究其实还是很早的，在1959年霍尔推进器技术被提出后，我国在上世纪60年代末期就开始了相关技术的研究，但是上世纪七八十年代受外部因素影响下中断了近20年十佳，直到1999年我国才正式重启离子推进技术中的霍尔推进器再研发，到2004年首台200毫米氙离子推进器样机问世，才正式宣告我们重新回到了离子推进器这条路上来。
到后面实践系列卫星上多次搭载了我国不同时期研制的不同类型霍尔推进器，比如2012年实践九号上首次使用了推力只有40毫牛的离子推进器、再到2019年12月发射成功的实践20号装备了我国最新研制的300毫米的LIPS-3000离子推进器，其比冲达到了40km/s，推力达到了300毫牛，并实现了高低功率双模式后，才正式宣告我国在离子推进器领域的离子和霍尔推进器基本上走在了世界前列。
而此次天和号核心舱上装备的霍尔推进器就是在实践20号卫星上验证成功的LIPS-300型霍尔推进器，其虽然推力很小，但是用于轨道精准控制的天和号核心舱而言，推力小反而更适合轨道精准控制；而且对于在轨运行的航天器而言平时保持轨道精准运行的推力并不需要很大，反而对于比冲有很高的要求，而LIPS-300霍尔推进器的比冲高达40km/s，比传统的化学推进器最大不超过500S快得多，能够以更高的效率实现产期在轨精准运行，这就是天和号核心舱敢为先人采用霍尔推进器在载人航天器上的原因所在。
离子推动是怎么回事？它能帮助人类打开星际探索的僵局吗？
离子推动是一种与使用传统化学燃料进行推动所不同的推进方式，他不需要加热或加压气体，而是通过向氙气施加电荷，导致其电离形成离子，也对其施加强电压进行加速，由于速度可以达到时速14.5万公里，所以能够产生极大的反推力。那么根据这种原理制造的发动机，就叫离子喷气发动机。 在1971年由苏联发明，伴随着美苏的太空竞赛，已经走过了几十年的里程。
由于离子发动机的特点，它成为了太空探测器和其他航天领域备受青睐的首选！为什么这么说呢？它在地球大气层内可能显示不出它的真正威力。但到了外太空，它几乎是无敌的存在！例如，美国发射的深空1号探测器就是以离子发动机做为主推力。如果要用传统发动机的话，那么它的体积和质量，要增加不知多少倍。离子发动机不但使得探测器的体积更加小巧，而且，其超长的发动机寿命已经超过了惊人的14,000小时。
传统发动机，根本无法望其项背。在离子喷气发动机的“耐心加速”的过程中，他可以连续开启几周，甚至是一年。这会使发动机的推力累积到非常惊人的速度。目前，全世界的各个航天强国，都在加紧改进离子喷气发动机，我国也不甘示弱，在我国的首台200毫米离子电推系统的测试中，持续工作已经超过1万小时。这将保证我国的卫星以及飞船，都能够拥有一颗强大的离子心。
