对此 ， 科学家想到了一个妙招 ， 霍尔效应 。
这个思路跟可控核聚变中的磁约束有异曲同工之妙——利用磁场来限制电子在电场中的运动 ， 把电子“捧”在里面转圈圈 ， 让它们老实地跟原子相撞 ， 形成离子再喷出去（实际上 ， 为了避免离子吸附在推进器和飞行器外壳上 ， 喷出的离子还会先和电子结合成中性的原子 ， 再喷出去） 。
因为利用了霍尔效应 ， 这种推进器就被称为霍尔推进器 。
霍尔推进器原理（图片来源：参考文献3）
Part.4 万事俱备 ， 只欠工质
接下来就是工质选择的问题了 。 用哪种原子去和电子碰撞 ， 来产生离子？或者 ， 直接喷电子行不行？
运用能量守恒 ， 消耗同样的能量 ， 喷出的粒子质量越大 ， 动量越大 ， 能产生的推力就更大 。 通常一个离子的质量是电子质量的万倍以上 ， 所以选离子做工质子更合适 。
形成离子的原子 ， 首先要容易与电子碰撞电离 ， 这意味着原子的半径越大越好；其次是电离后不易产生腐蚀性物质 ， 因此 ， 元素周期表右下方 ， 原子量较大的几种稀有气体元素 ， 显然比较符合条件 。
当然 ， 还要考虑其他因素 ， 原子量最大的Uuo ， 半衰期只有12ms ， 而次一级的氡（Rn） ， 又太稀有 ， 且有放射性 。 所以 ， 比较理想的就是氪（Kr）和氙（Xe） 。
二者相比 ， 虽然氙比氪更容易碰撞电离 ， 但是更金贵稀有 。 因此在商业应用上 ， 氪更加受到青睐 。 比如马斯克的星链卫星 ， 所用的霍尔推进器工质就是氪 。
至此 ， 霍尔推进器的原理已经明了 ， 但它为什么没有用在火箭发射上呢？
原因很简单——推力低 。 例如天和号核心舱上用的霍尔推进器 ， 每个推力是80毫牛 ， 在地面上差不多只能托起一张A4纸 ， 而我国最近研制出的推力达一牛的霍尔推进器 ， 都已经是世界前列水平了 。
这么先进的推进器 ， 怎么就只能推张纸？
其实 ， 这个先进性 ， 并不只看推力大小 ， 而是着重于对工质的利用率 。 用专业术语来讲叫做比冲 ， 就是单位质量的工质能够产生的推力 。
目前推力最大的X3霍尔推进器 ， 推力可达5.4N（图片来源：参考文献2）
虽然霍尔推进器可以用不到十分之一的工质就达到化学火箭的推力 ， 但这是在喷射同样质量工质的基础上所作的比较 。 实际上 ， 一个是爆炸式的喷射燃气 ， 一个是细水长流的喷射原子 ， 当然力量要小很多 。
就拿欧洲航天局的首枚月球探测器SMART-1来说 ， 它用的是离子推进器 ， 效率跟霍尔推进器差不多 ， 每天只能喷射一百克左右的燃料 ， 百公里加速时间需要一天半 ， 从同步轨道进入环月轨道就花了13个月 。
Part.5 推力虽小 ， 前景远大
虽然无法用来发射火箭 ， 但在太空微重力环境下 ， 霍尔推进器却可以扬长避短 ， 起到意想不到的效果 。
第一 ， 相对经济 。 卫星在环绕地球飞行时 ， 会受到零星空气分子碰撞 ， 导致轨道降低 ， 最终坠毁 。 为了维持轨道 ， 卫星就需要安装发动机来推进 。 然而 ， 轨道跌落过程相当缓慢 ， 一年能也就几公里 。 因此对推进器的推力要求就不高了 ， 但从经济角度考虑 ， 消耗燃料越少越好 。 这不正好是霍尔推进器的用武之地吗？
所以 ， 我国的天和号核心舱便安装了霍尔推进器 ， 在跟神舟十二号对接前 ， 就是靠它来完成维持轨道的工作 。
第二 ， 持续性好 。 为什么人类最远只到过月球 ， 原因之一就是化学燃料火箭消耗巨大 。 虽然阿波罗飞船花了整整三天才到月球 ， 但发动机仅工作了约1010秒 ， 其余时间都是靠惯性在太空漂浮 ， 只因无法承担巨大的燃料消耗 。
可霍尔推进器就不一样 ， 虽然推力小 ， 但比冲高、消耗低 ， 同样工质下持续性更强 ， 最终速度还是很快的 。
美国的深空一号探测器（采用离子推进器）曾经就来了一场星际较量 ， 通过持续加速 ， 硬是跑赢了土星 。
这就像龟兔赛跑似的 ， 虽然霍尔推进器加速慢 ， 在短距离上跑不过化学燃料发动机 ， 但贵在能够持之以恒 ， 距离越长 ， 越能“笑”到最后 。
第三 ， 更为精准 。 我国的太空引力波探测计划系统“天琴” ， 需要三颗卫星 ， 以极高的精度组成边长17万公里的等边三角形 。 要维持位置精度 ， 就需要有精度高且推力小的推进器——霍尔推进器这类小功率的推进器就正好派上用场了 。
【太空|推力只有80毫牛的发动机，如何推动天宫空间站？】
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