霍尔推进器和栅格离子推进器，同为航天器动力系统，有何不一样？

霍尔推进器，这种外观极具科幻色彩的航天器推进器，其实并不是最新的航天科技产物，它出现的时间要比你想的早很多，是前苏联于1971年发明的，并且一出现就被正式应用在了卫星上，作为轨道稳定器来使用。

这么早的东西，为什么感觉是近些年才出现在我们的视野中呢？因为前苏联发明的这种推进器一开始并没有引起世界的广泛关注，直到1990年，西方国家才普遍开始了霍尔推进器的研究，并将其应用在航天器之上。霍尔推进器不仅在出现的时间上没有那么“科幻”，其核心技术原理也不像它的外观那样富有科幻色彩。

霍尔推进器的内部构造其实很简单，它由两个一侧封闭、一侧开口的同心圆柱组成，在两个圆柱的中间是一个放电通道，用于向后喷射离子。

构造简单，原理自然也不复杂，在霍尔推进器的中心圆柱和周围圆环里安装有电磁铁，这些磁铁会产生出相互垂直的磁场，当电子被从阴极释放出来之后，会在磁场的约束之下围绕圆环高速运动，形成一片密集的电子云。之后，推进剂从底部发出，在与电子云发生碰撞之后，便会形成离子并加速喷出。

离子在喷出的过程中会与电子发生中和，形成电中和的废气，这些喷出的废气就会反向推动航天器向前运动。

原理就是如此简单，虽然霍尔推进器喷出的只是离子，产生的推力很小，但在近乎于真空环境的太空中完全够用了。由于霍尔推进器是通过喷射离子产生推力，所以也常被叫做离子推进器，不过能够为航天器提供推力的离子推进器并不止霍尔推进器这一种，还有一种出现更早的栅格离子推进器。

前面提到西方国家是在1990年才开始把注意力放在霍尔推进器上的，一部分原因是他们一直在研究另一种推进器，即栅格离子推进器。栅格离子推进器诞生于1960年，发明者是物理学家哈罗德考夫曼。

从结构上来看，栅格离子推进器与霍尔推进器最大的区别就在于前者的末端拥有栅格，而且是两层。这两层栅格有什么作用呢？这就要从它的原理说起了。栅格离子推进器使用的推进剂是汞，当汞被释放到推进器的腔室之中，会与电子枪发射出来的电子发生碰撞，被撞碎后成为等离子体。

碰撞过后，电子会继续留在腔室中参与接下来的碰撞，而等离子体则会向末端的栅格移动。

之所以等离子体会向栅格移动，是因为栅格是带电的，而且两层栅格带电是不同的。在两层不同的带电栅格之间会形成电场，当离子进入到两层栅格之间，就会在强大电场的驱动下迅速从外层栅格喷出进入宇宙之中。在外层栅格的外面还有一个电子枪，会喷射出电子，来与喷出的离子发生中和，进而产生电中和废气，推动航天器前进。

霍尔推进器与栅格离子推进器的一个最主要区别在于，霍尔推进器喷出的离子是自发与电子产生中和的，所以废气量较大，但速度较慢，也就是比冲小。

这意味着霍尔推进器适合在近地范围内应用，因为其比冲小，用电量就少。反观栅格离子推进器，虽然喷射速度快，但同时也需要更多的能量，所以就要为航天器安装更大的太阳能板、更复杂的结构和更大的体型，远距离星际航行还可以，在近地区域飞行就有些浪费了。所以两种推进器并没有优劣之分，只是适用场景不同。