在航天器推進中，霍爾效應推進器 (HET)是一種離子推進器，其中推進劑由電場加速。霍爾效應推進器（基于Edwin Hall的發現）有時被稱為霍爾推進器或霍爾電流推進器。霍爾效應推進器利用磁場來限制電子的軸向運動，然後利用它們電離推進劑，有效地加速離子産生推力，并中和羽流中的離子。霍爾效應推進器被歸類為中等比沖（1,600 秒）空間推進技術。

霍爾推進器

霍爾推進器使用多種推進劑，最常見的是氙氣和氪氣。其他感興趣的推進劑包括氩、铋、碘、鎂、鋅和金剛烷。

霍爾效應推進器的應用包括控制軌道衛星的方向和位置，并用作中型機器人航天器的主推進發動機。

霍爾推進器是在美國和蘇聯獨立研究的。它們于 1960 年代初在美國首次公開描述。然而，霍爾推進器首先在蘇聯被開發成一種高效的推進裝置。在美國，科學家們專注于開發網格離子推進器。

霍爾推進器的基本工作原理是它利用靜電勢将離子加速到高速。在霍爾推進器中，吸引負電荷由推進器開口端的電子等離子體提供，而不是由網格提供。大約 100–300 G (0.01–0.03 T ) 的徑向磁場用于限制電子，其中徑向磁場和軸向電場的組合導緻電子在方位角漂移，從而形成霍爾電流，霍爾電流由此産生設備得名。

霍爾推進器

霍爾推進器的示意圖顯示在相鄰的圖像中。在陽極和陰極之間施加 150 到 800 伏的電勢。

中心尖刺形成電磁鐵的一個磁極，并被一個環形空間包圍，圍繞該磁極的是電磁鐵的另一個磁極，其間具有徑向磁場。

推進劑，例如氙氣，通過陽極供給，陽極上有許多小孔，用作氣體分布器。随着中性氙原子擴散到推進器的通道中，它們通過與循環的高能電子（通常為 10-40 eV，或約 10% 的放電電壓）碰撞而電離。大多數氙原子被電離為 1 的淨電荷，但有一部分（~20%）具有 2 的淨電荷。

然後氙離子被陽極和陰極之間的電場加速。對于 300 V 的放電電壓，離子在 1,500 秒 (15 kN·s/kg) 的比沖下達到約 15 km/s (9.3 mps) 的速度。然而，在離開時，離子會拉動相同數量的電子，從而産生沒有淨電荷 的等離子體羽流。

徑向磁場的設計強度足以使低質量電子顯着偏轉，但不能偏轉高質量離子，後者具有更大的回轉半徑并且幾乎不受阻礙。因此，大多數電子被困在推進器出口平面附近的高徑向磁場區域中，被困在E × B（軸向電場和徑向磁場）中。電子的這種軌道旋轉是一種循環霍爾電流，霍爾推進器正是由此而得名。與其他粒子和壁的碰撞，以及等離子體的不穩定性，使一些電子從磁場中釋放出來，它們向陽極漂移。

大約 20-30% 的放電電流是電子電流，不産生推力，從而限制了推進器的能量效率；其他 70-80% 的電流在離子中。由于大部分電子被困在霍爾電流中，它們在推進器内的停留時間很長，并且能夠電離幾乎所有的氙氣推進劑，從而可以大量使用 90-99%。因此，推進器的質量使用效率約為 90%，而放電電流效率約為 70%，組合推進器效率約為 63%（= 90% × 70%）。現代霍爾推進器通過先進的設計實現了高達 75% 的效率。

與化學火箭相比，推力非常小，對于在 300 V、1.5 kW 下運行的典型推進器而言，其推力約為 83 mN。與所有形式的電動航天器推進一樣，推力受到可用功率、效率和比沖的限制。

然而，霍爾推進器以電力推進的典型高比沖量運行。與網格離子推進器相比，霍爾推進器的一個特别優勢是離子的産生和加速發生在準中性等離子體中，因此沒有Child-Langmuir 電荷（空間電荷） 飽和電流限制推力密度。與網格離子推進器相比，這允許更小的推進器。

另一個優點是這些推進器可以使用供應給陽極的更多種推進劑，甚至是氧氣，盡管陰極需要一些容易電離的東西。

氙氣一直是許多電力推進系統（包括霍爾推進器）的典型推進劑選擇。氙氣推進劑因其高原子量和低電離勢而被使用。氙氣相對容易儲存，作為一種在航天器工作溫度下的氣體，在使用前不需要蒸發，這與铋等金屬推進劑不同。氙的高原子量意味着每質量單位電離所消耗的能量比低，從而産生更有效的推進器。

氪是霍爾推進器的另一種推進劑選擇。氙的電離電位為 12.1298 eV，而氪的電離電位為 13.996 eV。這意味着利用氪的推進器需要消耗稍高的每摩爾能量來電離，這會降低效率。此外，氪是較輕的離子，因此與氙相比，單位電離能的單位質量進一步降低。然而，每公斤氙氣的價格可能是氪的十倍以上，這使得氪成為建造像SpaceX的Starlink這樣的衛星星座的更經濟的選擇，其霍爾推進器以氪為燃料。

自 1971年12月蘇聯在一顆流星衛星上發射 SPT-50 以來，霍爾推進器一直在太空中飛行。自那時以來，已有超過 240 台推進器在太空中飛行，成功率達 100%。霍爾推進器現在通常在商業LEO和GEO通信衛星上飛行，用于軌道插入和站位保持。

SpaceX Starlink星團的許多小型衛星使用氪燃料霍爾推進器來保持位置和脫離軌道。

天宮空間站裝有霍爾效應推進器。天河核心模塊由化學推進器和四個離子推進器推進，用于調整和維持空間站的軌道。根據中科院表示，天宮所用的離子驅動器已連續燃燒8240小時無故障，符合中國空間站規定的15年壽命。這是世界上第一個執行人類任務的霍爾推進器。

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