霍爾推進器和柵格離子推進器，同為航天器動力系統，有何不一樣？

霍爾推進器，這種外觀極具科幻色彩的航天器推進器，其實并不是最新的航天科技產物，它出現的時間要比你想的早很多，是前蘇聯于1971年發明的，并且一出現就被正式應用在了衛星上，作為軌道穩定器來使用。

這么早的東西，為什么感覺是近些年才出現在我們的視野中呢？因為前蘇聯發明的這種推進器一開始并沒有引起世界的廣泛關注，直到1990年，西方國家才普遍開始了霍爾推進器的研究，并將其應用在航天器之上。霍爾推進器不僅在出現的時間上沒有那么“科幻”，其核心技術原理也不像它的外觀那樣富有科幻色彩。

霍爾推進器的內部構造其實很簡單，它由兩個一側封閉、一側開口的同心圓柱組成，在兩個圓柱的中間是一個放電通道，用于向后噴射離子。

構造簡單，原理自然也不復雜，在霍爾推進器的中心圓柱和周圍圓環里安裝有電磁鐵，這些磁鐵會產生出相互垂直的磁場，當電子被從陰極釋放出來之后，會在磁場的約束之下圍繞圓環高速運動，形成一片密集的電子云。之后，推進劑從底部發出，在與電子云發生碰撞之后，便會形成離子并加速噴出。

離子在噴出的過程中會與電子發生中和，形成電中和的廢氣，這些噴出的廢氣就會反向推動航天器向前運動。

原理就是如此簡單，雖然霍爾推進器噴出的只是離子，產生的推力很小，但在近乎于真空環境的太空中完全夠用了。由于霍爾推進器是通過噴射離子產生推力，所以也常被叫做離子推進器，不過能夠為航天器提供推力的離子推進器并不止霍爾推進器這一種，還有一種出現更早的柵格離子推進器。

前面提到西方國家是在1990年才開始把注意力放在霍爾推進器上的，一部分原因是他們一直在研究另一種推進器，即柵格離子推進器。柵格離子推進器誕生于1960年，發明者是物理學家哈羅德考夫曼。

從結構上來看，柵格離子推進器與霍爾推進器最大的區別就在于前者的末端擁有柵格，而且是兩層。這兩層柵格有什么作用呢？這就要從它的原理說起了。柵格離子推進器使用的推進劑是汞，當汞被釋放到推進器的腔室之中，會與電子槍發射出來的電子發生碰撞，被撞碎后成為等離子體。

碰撞過后，電子會繼續留在腔室中參與接下來的碰撞，而等離子體則會向末端的柵格移動。

之所以等離子體會向柵格移動，是因為柵格是帶電的，而且兩層柵格帶電是不同的。在兩層不同的帶電柵格之間會形成電場，當離子進入到兩層柵格之間，就會在強大電場的驅動下迅速從外層柵格噴出進入宇宙之中。在外層柵格的外面還有一個電子槍，會噴射出電子，來與噴出的離子發生中和，進而產生電中和廢氣，推動航天器前進。

霍爾推進器與柵格離子推進器的一個最主要區別在于，霍爾推進器噴出的離子是自發與電子產生中和的，所以廢氣量較大，但速度較慢，也就是比沖小。

這意味著霍爾推進器適合在近地范圍內應用，因為其比沖小，用電量就少。反觀柵格離子推進器，雖然噴射速度快，但同時也需要更多的能量，所以就要為航天器安裝更大的太陽能板、更復雜的結構和更大的體型，遠距離星際航行還可以，在近地區域飛行就有些浪費了。所以兩種推進器并沒有優劣之分，只是適用場景不同。