第551章 大人都做多選題（1/2）

「不吹這台推力器了，這款推力器的原理樣機研製成功，肯定是振奮人心的，給電推部門點個讚！從別的角度說著事情，10240千瓦功耗，因電推進推力器一般都是長時間點火的應用模式，還是著眼於多年以後的應用。型號角度，作為耗電和發熱大戶，由於石墨烯的大量應用，此款推力器也給目前飛行器平台的能源和熱控能力帶來了比較容易解決方案。

10240kw恐怖的耗電，以及按功率處理單元轉換效率接近100%，石墨烯真不愧是材料之王，想想就很替總體電路和熱控分系統拍手叫好，信心爆棚.......

直觀的說，霍爾推進器的未來的終極目標：星球大戰中『帝國級殲星艦』的主發動機。原理也很簡單，給你畫個圖........P處加入推進劑（惰性氣體，氙氣），A處電離出正離子，BC之間有電勢差，離子自B向C加速噴出形成反作用力，推動飛行器運動。」葉華自嗨道。

「幾百噸的葉華太空望遠鏡，只有540牛頓的推力能有什麼用呢？」躺在葉華懷裡的鐘掓慧睜著大眼睛化身好奇寶寶不停的問著。

好為人師的葉華不厭其煩地對鍾掓慧解析道：「霍爾推進器的優勢是能夠穩定的輸出能量，而且能夠輸出很久很久，其他化學火箭雖然推力巨大但燃料有限，所以持續不了太長時間，在漫長的星際賽跑時，霍爾推進器就能勝利。

簡單講，火箭發動機是鳩摩智火焰刀燃燒噴射推進；普通離子推進器是段正淳一陽指離子流推進；霍爾發動機是段譽六脈神劍磁場約束離子流推進。

中學物理實驗課我們做過一個實驗，叫做『霍爾效應』。

在通電導體的電流垂直方向，施加一個勻強磁場，那麼帶電粒子會因為洛倫茲力而發生偏轉，在導體兩側產生電勢差，把電子流約束在一側。

霍爾發動機聽起來很科幻，其實就是應用了這麼一個原理。普通火箭發動機是靠燃燒化學燃料，噴出燃燒氣體推進；霍爾發動機靠的是強磁場和電場，拋出的是離子流。

霍爾效應中的磁場形成電勢差之後，可以約束電極射出的電子流，讓電子流在磁場中形成旋轉的霍爾閉環。電子流本身幾乎沒有質量，無法利用動量守恆拋出質量後推動自身前進。這些電子流在電磁場的作用下加速，撞擊並電離作為推進劑的氙氣，電離態的氙再被電場加速射出。那麼，飛行器就能獲得向前的動力。

這東西的好處，就是不用攜帶太多的化學燃料，不用任何化學反應，直接靠電能噴射出的離子流獲得動力，更節能環保，也更好微操。比如說，衛星在軌道上各種姿勢調整的時候，就得靠這個來微操。別看推力只是牛級，但在幾乎沒有空氣阻力的太空中，夠用了。

而且，由於霍爾發動機的高推沖比，使得它確實高效節能，我們的夢幻飛機還攜帶了一個名為GOCE的衛星探測器來探測地球重力場和海洋環流。由於測量精度要求，它的飛行軌道低至250公里，在這個高度，空氣阻力並不能被忽視。它裝備了一台霍爾推進器，不間斷工作了2年只消耗了40公斤氙。這是普通火箭發動機做不到的。未來深空探測、宇宙航行，這個都大有前景。」

鍾掓慧又問：「華仔，是不是以後我們都是只用霍爾推進器了？」

換了一個姿勢，葉華耐心解說道：「任何事物都有兩面性，要一分為二地看問題。只看問題的一面，而不看另一面，就不能得出正確的結論。那就先把霍爾推力器一分為二吧。

霍爾推力器香不香？真香！香在哪兒？香在比沖高，工作壽命長！

不要以為『牛級』量級小，貴在持久。正如一個古（gai）老（bian）的印度故事，國王想獎勵一名大臣，大臣要求國王賞給他一副圍棋盤的米粒，第一個小格子一粒，第二個小格子兩粒，第三個小格子四粒，之後每一格的米粒數都是前一格的兩倍。國王不假思索地答應，但後來才發現，整個王國的大米都不夠封賞這位大臣。這就是指數的力量。

我們所熟知的傳統火箭發動機，都是通過化學燃料燃燒，並噴射出制熱的氣體，從而達到推進作用的。而離子推進器，並不採用化學燃燒的方式，而是通過電能作用於工質激發高速離子流向後推進的，雖然也是通過向後噴射達到推進的目的，但其噴射的是一束帶電粒子或離子。它所提供的推動力或許相對較弱，但關鍵的是這種離子推進器所需要的燃料要比普通火箭少得多。只要離子推進器能夠長期保持性能穩定，它最終將能夠把太空飛船加速到更高的速度。

我們以推力為 0.092 牛的推力來計算，則其能帶來的加速度是 0.092 / 1000 = 0.000092 m/s^2，這是一個非常小的加速度，大家肯定說，這個好在哪呢？別急，這樣的加速度，如果持續推進一個星期，也就是 604800s 後，將把速度提升到 55.6 m/s（一秒前進55m，兩秒跑完110m）。還是不快啊！再來！一年之後，也就是 3.15 × 10^7 s 之後，速度將達到 2898 m/s。

我們現在可以把推力從 0.092 牛，假設增加到 540 牛（增加 5400 倍），同樣工作一年，我們可以得到的在一年後的速度是17029440m/s，那如果工作 5 年呢？10年呢？這個最終速度將是驚人的。

這東西目前老大哥比較常規的應用是衛星，低軌道衛星維持軌道高度，高軌道衛星進行變軌校軌，相比於傳統的化學火箭推動，霍爾推進器的一大特點就是比沖高——可達5000s以上。當然它還是要消耗推進劑的，但是由於噴氣速度極高，其消耗同等質量推進劑產生的動量也就更大，因此，衛星的使用壽命就能得以延長——衛星的推進劑耗盡了，想要補加可沒那麼容易。

開一下腦洞，大推力電推或許能夠改進太空望遠鏡的形態——沉重的外殼、伺服電機系統都不再需要了，只需要鏡片和傳感器，在它們上面安裝上霍爾推進器，由地面控制，於是同等的發射載荷，望遠鏡的口徑卻能夠大幅度增加。或者深空探測，高比沖大推力的電推在此方面大有作為。

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