自本年四月发射升空以来，重达22.5吨的天和焦点舱已经在太空中飞翔了大约半年的时候。今朝，三艘飞船对接于天和焦点舱，别离是天舟二号、天舟三号以及神舟十三号，空间站上面还糊口着三位航天员。
在天和焦点舱上，配备了26台策动机，它们燃烧的都是化学燃料。除此之外，中国空间站还第一次用上了霍尔推进器，共有4台，每台的推力为80毫牛，4台策动机总共能发生0.32牛的推力。
比拟之下，一枚通俗鸡蛋的重量为500毫牛（0.5牛）。若是把天和焦点舱上的4台霍尔推进器安装在一枚鸡蛋下方，它们发生的推力都无法把鸡蛋推离地面。单台策动机的动力只够鞭策一枚硬币或者一张纸。既然如斯，为什么要在重达数十吨的空间站上，安装推力如斯之小的策动机呢？
早在1000多年前的宋朝，我国前人制造出了最早的火箭雏形。自那之后，一向到现在用于发射人造卫星、载人飞船、星际探测器的火箭，仍然仍是利用化学燃料。经由过程燃料的燃烧，发生猛烈的氧化还原反映，喷射出高速气流，来鞭策火箭匹敌地心引力的感化，飞上太空。
为了让航天器冲出大气层，进入轨道，并在轨道上持久飞翔，需要达到每秒数公里的速度。因为地球是个球体，固然有重力感化，但若是航天器有一个足够快的程度速度，它们就能避免撞上地面，一向飞越弯曲的地球概况，绕着地球飞翔。按照牛顿力学计较，这个速度为每秒7.9公里，这就是航天器绕行地球所需的第一宇宙速度。
因为地心引力的感化很强，要让航天器加快到第一宇宙速度不是一件轻易的工作，需要火箭发生足够壮大的推力。于是，火箭只能携带大量的燃料和氧化剂，常见的包罗液氢-液氧、火油-液氧、铝粉-高氯酸铵。
然而，火箭的推进剂不是加得越多越好，还要考虑到效率问题。按照齐奥尔科夫斯基火箭方程，火箭的速度增量（Δv）与质量比（火箭初始总质量m0与耗损燃料后余下的质量m1之比）呈对数关系，跟着推进剂的增添，速度增量会越来越少。
火箭的速度每增添1倍，携带的推进剂就要随之增添10倍。速度增添2倍，推进剂就要增添100倍。因为推进剂过多，火箭发生的推力大都华侈失落了，很大一部门被用于加快推进剂自己。
火箭的推进剂重量占到总重量的80%至90%，有用载荷的比重较低。发射天和焦点舱的长征五号B运载火箭，其起飞重量达到了837吨，天和焦点舱的质量占比仅为2.69%。昔时用于发射阿波罗载人登月飞船的土星5号火箭，其起飞重量高达3038吨，其有用载荷比只有4.33%。
化学火箭的能源操纵效率很低，最快的气流喷射速度也只有大约5公里/秒，火箭的比冲（冲量与推进剂质量之比）决议着火箭的飞翔距离和加快能力。现现在，化学火箭的成长几乎将近达到天花板，很难再有重大冲破。
人类需要更高比冲的策动机，霍尔推进器应运而生。这是一种离子推进器，与燃烧燃料的化学推进系统完全纷歧样。固然霍尔推进器也需要推进剂，但不是用于燃烧。
在霍尔推进器中，经由过程霍尔效应，电子等离子体发射出电子。这些带负电的粒子经由磁场加快后，撞击推进剂，今朝用得比力多的是氙气。当高能电子撞击中性的氙原子时，它们会发生电离，释放出一到两个电子，当作为+1价或者+2价的氙离子。
在几百伏电场的加快感化下，氙离子可以被加快到15至30公里/秒，最快甚至可以高达80公里/秒。当氙离子高速喷出时，它们会吸引不异数目的电子，发生没有净电荷的等离子体羽流。
霍尔推进器的效率一般可达50%，最高甚至可达75%，其比冲远高于常规的化学火箭策动机。但要论推力，霍尔推进器远小于化学火箭策动机，前者凡是是毫牛或者牛级别，尔后者是千牛级别。
固然霍尔推进器的推力很小，在地球上只能推得动一枚硬币，或者一张纸，但到了太空中，这种推进器可以鞭策数十吨重的复杂空间站。因为太空中几乎没有阻力，按照牛顿第必然律，只需一个很小的推力，就能让空间站获得加快度，使其动起来。
中国空间站运行在高度约为390公里的近地轨道上，飞翔速度为7.68公里/秒。固然这里接近真空，但仍然还有少量的地球大气在阻碍空间站飞翔，导致其轨道高度每月会衰减大约2公里。
为了让空间站维持在轨道上，需要按期启动火箭策动机，给空间站一个推力。位于附近轨道高度的国际空间站，每年要耗损7.5吨的推进剂来维持轨道高度，所需的当作本跨越2亿美元。
霍尔推进器可以或许长时候高效工作，所需耗损的推进剂很少，只需从太阳能电池板那边获得能量弥补。中国空间站配备了4台霍尔推进器，它们可以让空间站的轨道连结不变，从而节流大量的化学燃料。
霍尔推进器有着广漠的前景，可以应用于将来的星际飞翔。若是可以进一步提高霍尔推进器的推力，让宇宙飞船一向发生1个g的加快度，这样不单让宇航员有了地球概况重力的感触感染，并且还能真正实现星际飞翔。
不要小看了1g加快度，这样的宇宙飞船飞到45亿公里外的海王星，只需要11天。飞出半径1光年的太阳系，只需要508天，而观光者1号（速度17公里/秒）需要1.8万年。
飞到100光年外，也只要14年的时候。1g加快度飞到后来，需要考虑庞大的时候膨胀效应。按照相对论，飞船参照系的时候变慢了，这里的时候指的是飞船上的时候，而地球上的时候会曩昔上百年。到了那时，星辰大海将不再是胡想，而是可以达到的目标地。
