戍天九思：我国电推进技术取得重大突破！可实现2个多月登陆火星！

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　　1月29日《中国航天报》消息，今年1月，航天科技集团五院510所大功率霍尔电推进技术获得重大突破，在地面试验中，单通道霍尔推力器（HET-450）以Xe为工质最大功率到105千瓦，最大推力达到4.6牛，以氪为工质最高比冲超过5100秒，标志我国在大功率电推进技术领域内，百千瓦级霍尔推力器性能达到国际先进水平，并实现了单通道霍尔推进器比肩美国多通道X3霍尔推进器（最大功率102千瓦，最大推力5.4牛）的技术水平。

　　▲HET-450霍尔电推进器

　　全球霍尔电推进技术发展现状

　　动力技术是大国航空航天竞争的核心技术，霍尔电推进技术将是空天时代的革命性动力！

　　笔者戍天九思一直关注霍尔电推进器。其原理是利用太阳能产生电能，再将氙气等工质电离成离子，在强电场作用下将离子加速喷出，通过反作用力推动卫星调姿变轨。

　　这种电推进器燃料效率是常规火箭发动机的10倍以上，是未来理想的太空推进器。但是，这种电推进技术难度大，门槛高，功率小，推力小。1998年美国发射了全球第一个验证离子推进器技术的“深空1号”探测器，推力只有毫牛级。

　　目前，全球最先进的电推进器是美国的X3，质量230公斤，最大功率102千瓦，最大推力达到5.4牛顿，相当于能举起9个鸡蛋，这是了不起的、世界领先的重大突破。

　　其次，是中国刚刚研发成功的HET-450电推进器，最大功率105千瓦，最大推力达到4.6牛，最高比冲超过5100秒。

　　第三，是俄罗斯的SPT-290电推进器，功率为5千瓦～30千瓦，最大推力 1.5牛顿。

　　第四，是欧洲研发的PPS-20k离子推力器，最大功率20千瓦，最大推力1牛顿，质量25公斤，非常小巧。

　　中国电推进技术进步神速

　　过去，中国卫星的使用寿命往往只有10年，西方发达国家卫星寿命是15年，主要差距就在中国卫星采用普遍火箭推进器维持轨道，燃料用得快，卫星报废也快，而西方发达国家采用电推进器维持轨道，可以长时间维持轨道。

　　中国大功率电推进器研发进步很快，十年完成了从毫牛级到牛级的重大突破，单台电推进器推力提升了115倍，一举超越欧洲和俄罗斯，比肩美国，达到世界先进水平，非常了不起！

　　★2012年中国发射的实践9号卫星首次携带4台离子推进器，单台推力40毫牛，总推力160毫牛，相当于只能举起4张A4纸，但在太空真空失重环境下作用非常大，可使卫星在轨寿命延长至15年。

　　★2017年10月，上海空间推进研究所通过国际合作，完成了10千瓦级离子推力器研制，最大推力0.5牛顿。

　　★2021年4月29日发射的空间站天和核心舱，4台电推进器都是HET-80，单台最大推力80毫牛，总推力320毫牛。

　　★2020年1月发射的实践-20号卫星和2021年10月发射的实践-21号卫星，用的都是LIPS-300电推进系统，单台推力200毫牛，最高比冲4000秒。

　　★2022年1月，航天五院510所（兰州）刚刚研发成功的HET-450电推进器，最大功率105千瓦，最大推力达到4.6牛，最高比冲超过5100秒。

　　▲HET-450霍尔电推进器试验系统

　　中国可望将登陆火星时间从7个多月缩短为2个多月

　　目前，电推进器虽然功率和推力还比较小，但是，由于所需燃料仅为化学燃料火箭的十分之一，而且能源来源是太空中取之不尽的太阳能，推力持续时间长。因此，电推进器将是一种革命性的太空引擎。

　　这次《中国航天报》消息称，HET-450霍尔电推力器大功率电推进是我国先进宇航动力领域的战略方向，其中，大功率霍尔电推进具有推功比高、推力大的突出优势，是目前最接近空间应用的国际主流大功率电推进技术路线。510所团队经过多年坚持不懈的努力，战胜重重挑战、解决了10余项国际公认的技术难题，掌握了多项拥有自主知识产权的核心技术，有望实现我国在大功率霍尔电推进技术领域的“弯道超车”和“国际引领”，将为我国载人登月、在轨服务等航天强国建设的里程碑式任务顺利实施提供关键技术支撑。

　　▲HET-450霍尔推力器105kW工况地面试验状态

　　科学家们认为，火星任务至少需要200千瓦的电推进器。目前，中国只需将3台HET-450电推进器（每台功率105千瓦）捆绑在一起，就可以将宇航员送往火星，最高飞行器速度可达到40公里/秒，只需两个多月就可到达火星，而用普通火箭发动机推进需要7个多月时间。

　　但是，目前在太空中太阳能功率还达不到200千瓦以上。即使是中国空间站太阳能转化率高达30%，其太阳能总功率也只有100千瓦。国际空间站太阳能电池板尽管面积更大，但效率很低，其总功率只有90千瓦，比中国空间站的更小。