中国霍尔电推进发动机：推力仅0.32牛，如何推动90吨重的空间站？
目前，中国空间站的总质量大约可达90吨。对于中国空间站这样的庞然大物，却配备了4台总推力仅为0.32牛的特殊发动机——霍尔电推进发动机。这几台发动机推力虽小，但它们可以维持空间站的轨道运行。那么，这种在地球上只能推动一张纸的微弱推力，究竟是如何推动重达90吨的空间站呢？
中国空间站的第一个模块是天和核心舱，其重约22.5吨。此后核心舱又相继对接了问天和梦天实验舱，两个实验舱分别重约23吨。由此构成的T字结构的中国空间站，其总重约为68.5吨。
现阶段，天和核心舱的前向对接口还接驳着神舟十七号载人飞船，后向对接口接驳着天舟六号货运飞船，前者重约7.8吨，后者重约13.5吨。由此可知，中国空间站目前总重89.8吨，也就是90吨左右。
中国空间站的轨道高度约为390公里，它以每秒7.67公里的速度绕着地球飞行，只要92分钟就能绕行地球一圈。如此重的空间站，绕着地球不断快速飞行的动力来源是什么呢？
有些人可能会认为空间站上配备着火箭发动机，它们不断点火运行，喷出高速气流产生推力，让空间站在太空中保持高速运动。虽然空间站确实配备火箭发动机，以及4台特殊的发动机，但它们并非一直工作。
理论上，已经达到相应轨道速度的空间站，可以一直绕着地球转动，并不需要任何推动力来维持轨道。因为空间站的速度足够快，而地球是个球体，地表是弯曲的，空间站其实可以不断飞越地表，避免撞上地面。这样空间站就会绕着地球转动而不会掉下来，尽管它没有动力。
事实上，无论物体有多重，只要达到相应的轨道速度，就能在地心引力的束缚下，实现无动力绕地球飞行。不过，这里还有个重要的前提是没有空气阻力。
中国空间站运行在距离地表约390公里的太空中，这里并不是空无一物的真空，而是地球大气层的热成层。此处空气密度为地表的千亿分之一，其中主要包含氢、氦、氧等原子。虽然此处空气密度极低，但仍然会对空间站的运动造成不可忽略的影响。
据估计，如果空间站不启动推进系统，那么，每个月的轨道高度将会下降2公里。因此，空间站每隔一段时间就需要启动发动机，以维持轨道高度，这样就要耗费大量的燃料成本。国际空间站为了维持轨道高度，每年需要花费多达2亿美元。
在中国空间站上，配备了26台常规火箭发动机，其中22台是用于空间站的姿态控制，另外4台则是用于轨道控制。每当神舟、天舟飞船将要对接或撤离空间站时，或者空间站有可能遭遇太空碎片撞击时，这些发动机就会启动，用于调整空间站的姿态和轨道高度。
除此之外，中国空间站还配备了4台LT-100霍尔电推进发动机，每台所能产生的推力为80毫牛，四台总推力为320毫牛。相比之下，一枚普通鸡蛋的重量为500毫牛。也就是说，在地球上，这台发动机还无法举起一个鸡蛋，只够推动一张纸。
但事实上，中国空间站的霍尔电推进器已经属于大功率发动机，它们产生的几百毫牛推力其实足以维持空间站的轨道运行。这个秘诀就在于霍尔电推进发动机具有极高的效率。
霍尔电推进发动机利用了霍尔效应，这种效应是指把通电导体置于磁场中，洛伦兹力就会让导体中的电荷发生偏转，从而在导体两侧产生电压差，即霍尔电压。霍尔电推进器的核心部件是离子发生器，其中有离子化的惰性气体，如氩气、氙气。利用霍尔效应产生电场，把离子以每秒10至80公里的速度高速排出，从而产生推力。
相较于化学火箭发动机，这种推进方式不需要燃料的燃烧来产生高温高压气体，而是利用太阳能、磁场和电场来产生高速离子流，所以能够更高效地把能量转换为推力。霍尔电推进器拥有极高的效率，同时也具有很长的工作寿命。
虽然我国空间站霍尔电推进发动机产生的推力是毫牛级别，但只要连续运行一天，根据牛顿第二运动定律：F=ma，其微弱的推力也能让空间站持续产生一个加速度，让空间站获得每秒0.7米的速度增量。通过这4台霍尔电推进发动机，我国空间站的轨道维持可以大幅减少化学燃料的使用。
正所谓“前人栽树，后人乘凉”。早在1970年，“中国航天之父”钱学森就高瞻远瞩地提出，我国要发展电推进技术，并推动相关研究的开展。经过多年的努力，我国相关技术走在了世界前列，才有如今用于中国空间站的霍尔电推进发动机。在未来的航天发展中，霍尔电推进发动机将会更加大放异彩。正是因为钱老，我国一开始就点对了“科技树”。