中国天宫空间站的核心仓——天和号，上面有很多黑科技，比如他装配了四台全国产化的LHT-霍尔发动机，每一台的推力只有80毫牛，这个推力大概只能在地球上，把一张纸推动。
天和核心舱上的霍尔推进器（红框部分）
每个听到这段描述的人，可能都会生出一个念头，那就是，天和核心仓可是靠推力有足足吨的长征5号B送到太空的，现在你在上面装4台只能推动一张纸的推进器，有什么用呢？
用处真的很大，首先，地球存在大气层，而大气层和外太空的边界，通常位于公里处，这个就是“卡门线”，当然，不是说往上就没有大气，而是大气极其稀薄，虽然说这样密度的大气，对航天器的减速微乎其微，但架不住岁月的流逝。
比如，国际空间站，它运行在距离地面公里的高空，但每月因为地球大气造成的轨道衰减，就有米，当然，你总不能让它掉下来吧，所以，每年国际空间站，单单是用来维持其轨道的燃料，就有4吨。
其实，美国在上世纪刚开始发射空间站的时候，就真的有一个空间站，因为大气层的减速，最后不可控地坠落地球，还好是没有砸到城市。
额又因为，向太空中运送货物的成本，大概在10万元/公斤，所以，这还真是一笔不小的开销。
现在，应对这种，长时间的，微弱的阻力效应，霍尔发动机就是最佳选择。
以上是霍尔发动机在工程方面的应用，而从基础科学的瓶颈上看，霍尔发动机的研发也是必须要走的道路，因为如今，依靠分子化学键能维系的化学燃料火箭，已然已经触碰到了天花板。
现在传统的化学火箭，比如猎鹰九号，用的是煤油，还有其他的比如液氢，甲烷，偏二甲肼等，虽然燃料在变化，但火箭的原理，从人类最早发明火箭到现在，本质上没有任何改变，那就是——“扔东西”。
根据牛顿第三定律，作用力与反作用力，你往后扔东西，扔得越快，这个物体越重，那么你能获得的反作用力就越强。
其实这也是现在化学火箭发展的两个方向：带得更多，喷得更快。
你看，为什么火箭从原来单级火箭，到现在的多级火箭，再到多级火箭+助推器，为的就是携带更多的燃料，带得更多，就能运得更多，飞得更远。
在这个方面做到极致的就是土星五号，这个庞然大物有吨，相当于你把一艘驱逐舰送到太空，可谓是叹为观止，但“叹为观止”的还有它的效率，吨的质量，最后近地运载能力吨，这个效率也就8.3%。
其实长征5号也逃不脱这个结局，原因就是化石能源的局限。
而化学火箭的另一个发展方向——喷得更快，也是这道理。
比如咱们的五代机歼-20，它发动机喷出的尾焰，这个速度也就每秒几百米，最先进的火箭，这个能达到2-5公里/秒，但限于化学能源的燃烧效率，化学火箭燃料喷射速度，未来能达到的极限也就10公里/秒。
所以，用一句话总结就是，化学火箭发展潜力已经快被挖干了，就像一个剑客，他如果只是练习基础剑法，他永远没办法成为一流剑客，而霍尔发动机，就是航空航天的“绝世剑谱”。
咱们上面说道的，化学火箭的效率，有一个专门的单位来度量——“比冲”，通俗来说就是“每单位推进剂能提供的推力”
各种喷射引擎的比冲
这个和咱们买手机时候，看重的性价比类似。
如果用重量来衡量燃料，那么比冲的单位就是“秒”，发动机比冲越高，在相同条件下，推进剂能够产生的速度增量也就越大，这台发动机的效率也就越高。
举个例子，上面讲到的化学火箭，固体火箭发动机，这个比冲在s，更加先进的液体火箭发动机，比如液氢发动机，这个比冲也就s。
比冲每提升一点，都能节约巨量的成本，所以，咱们开头说道的天和核心仓的运载火箭，长征五号，它的一级火箭，用的就是YF77氢氧火箭发动机，而并没有用推理更大的YF液氧煤油火箭发动机。
原因就是，YF77氢氧火箭发动机的比冲高达秒，而YF液氧煤油火箭发动机真空比冲只有秒，而这75秒带来的差距就是，长征五号的芯一级推力持续时间更长，单位时间内芯一级的飞行距离更远、推重比更高。
反正总得来讲，在现阶段，最强的火箭发动机，比冲也没有超过s的。
而反观霍尔发动机，不仅效率高，至少50%以上，而且比冲大，足足有s，这可比现在最先进的火箭发动机高了6倍。
但虽然说霍尔发动机有着比传统化石能源发动机更高的天花板，但对科技的尤其是基础学科，以及航天器本身的能源要求很高。
比如现在推力最大的霍尔发动机，是美国的X3型霍尔发动机，这个最高需要kW，电流高达安培，推力达到5.4牛，这相当于台家用吹风机同时工作的能耗，而这样的用能大户，一般的航天器也用不起。
所以，目前也就只能安装小功率的霍尔发动机，它们能做的也就是帮助低轨道卫星变轨，以及维持其所在的轨道高度，比如天和核心舱的那四台霍尔发动机，用途就是保持轨道高度。
当然，像那些在3.6万公里，地球同步轨道的卫星，也需要用霍尔发动机校轨。
如果我们给霍尔发动机做一个总结的话，那就是相比如传统化石发动机的点火时间短，推力大，霍尔发动机的推力小，只有几牛顿甚至是几百毫牛，但运行时间长，一般都是几千几万小时甚至是终生运行。
其实这就有点像龟兔赛跑中的龟”和“兔”，霍尔发动机就是用微弱的动力，站在更长时间跨度上，来达到加速航天器的目的。
而又因为，太空中所有东西都不可再生，唯独电能，所以，站在长时间尺度考虑，霍尔发动机是未来航天器的必备。
具体到咱们天宫上那四台霍尔发动机，已经是世界一流水平，效率达到70%，虽然不及美国，但我们的科研人员，只花了很少的钱就到了这一步，已经是创造了奇迹。
而且，更为难得的是，航天科技集团六院所，还研制出了我国20千瓦大功率霍尔推力器，完成了推力从毫牛顿级向牛顿级的跨越，当然，这次只是点火测试，累计8小时，点火次数30次。
但可以想见的是，在未来，比如像大型地球同步轨道卫星，中心或者重型全电推平台，深空探测器，地球轨道空间运输平台，太空摆渡车等等，这些太空工程器械的轨道机动转移，在轨保持以及姿态控制等等，都离不开霍尔发动机。
而这个航空航天领域的“绝世剑谱”最初的是由美国NASA的哈罗德·考夫曼，在年研制成功的。
当时采用的是最简单粗暴的电子轰击方式产生电子束，再将的电子轰击出去，因此这种采用“电子轰击的方式实现电离”的离子推力器又称为考夫曼推力器。
但由于电子几乎没有质量，所以这种喷射基本不会有什么反作用力，于是往后的优化思路就是选择一种合适的原子（推进剂），把原子电离，在通过电场统一加速到一个方向，在喷射出去之前，将电子还回去，这样，电中性的粒子就会从尾部喷射出去，因为原子比电子重多了，所以这样就可以产生客观的反作用力。
具体来讲，推进剂要满足三点要求，
首先，第一电离能要小，这样霍尔发动机的耗能就小；
其次，要能够较容易形成气体，这样对霍尔发动机的负荷小；
最后，原子量要尽量小，这样丢失一个电子之后，其荷质比会越高，在相同的电场作用下，也更容易达到高速，在宏观层面的体现就是霍尔发动机效率高。
而满足以上三点的，就只有碱金属、稀有气体和汞，但因为碱金属，无论在物理上还是化学意义上，都很危险，而汞，又对人体有害，所以最后，稀有气体就成为了霍尔发动机的推进剂。
其实咱们国家，最早在研发的时候，也是这个思路。
年，中国空间技术研究院成立，钱学森担任院长，同年，兰州物理研究所划归航天系统，更名“兰州空间技术物理研究所”，这就是所。
你看，上面说道的研制出牛顿级别大推力霍尔发动机的，就是，航天科技集团六院所。
年，所在国内率先开展了离子推力器的研究，研发思路和美国当时一样，首先从容易获得的“汞”作为推进剂，从小推进器开始一步步积累技术和经验。
虽然说因为技术太超前，其中有段时间，国产霍尔发动机的研究暂时搁置，但到了年，所的研究人员们依旧研制出了90毫米的氙离子推力器，有毒的汞推进剂就此成为了过去式。
年，我国第一台毫米氙离子推力器原理样机问世，三年后，通过鉴定试验，正式量产。
年10月14日，我国民用新技术实验卫星，“实践九号”A/B双星成功发射并进入预定轨道，这也是我国研制的霍尔发动机，首次在太空工作，任务圆满完成。
年4月12日，“实践十三号”高通量卫星发射，所研制的LIPS-离子电推进系统作为主要动力之一，成功实现了全寿命在轨运行，再次为电推上星扫清了障碍。
时间来到了年，航天科技集团六院所研制出的牛顿级霍尔发动机通过测试，中国来到了此领域的最前沿，能和NASA正面叫板。
说了这么多霍尔发动机的情况，那它能在多大程度上，推进宇宙的探索呢？其实还是要分步骤，
第一步，在探测器上面安装小型霍尔发动机。
这个时期，这个级别的霍尔发动机，就主要是作为微调卫星的轨道，或者作为稳定卫星轨道，亦或者为一些航空航天任务做动力。
现如今，霍尔发动机已经作为探测诸如小行星，彗星等弱引力天体的标准动力配置，比如美国的“黎明号”探测器，日本的“隼鸟”系列探测器。
而就在年前后，中国也公布了小行星探测的计划，在未来的三年中，咱们也会发射一枚探测器，实现小行星的采样，届时，国产霍尔发动机，必将作为主要动力，大放异彩。
而这些探测，也将获得海量的数据，反过来推动航空航天领域的发展。
第二步，就是更加实用的霍尔发动机，能安装在百米级，千米级别的航天器上。
比如已经进入中国十四五第一批重大科研项目的“千米级别航天器前身”——《超大型航天结构空间组装动力学与控制》，它上面也一定会用到更大推力的霍尔发动机来维持轨道高度。
又因为千米级别的航天器，会拥有巨大的太阳能光电板面积，这样一来，霍尔发动机的能源问题也能很好地解决，而这些，就可以为超大功率的霍尔发动机，在太空中超长时间的运行奠定技术基础。
第三步，则是在未来，就是由“可控核聚变”供能的“可变比冲磁等离子体火箭”
可控核聚变，中国目前是走的最远的国家，甚至可能没有之一，目前最新的突破是年5月，中国科学院合肥物质科学研究院，开发的有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）。
其创造了记录成功实现可重复的1.2亿摄氏度秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行，将1亿摄氏度20秒的原纪录延长了5倍。
而拥有了超高温和超高的电能，这就是可变比冲磁等离子体火箭的基础，还记得咱们上面说道的比冲，传统火箭发动机都超不过s，霍尔发动机可以到s，而可变比冲磁等离子体火箭可以达到30，s，这可是传统火箭的60倍。
而通过一个简单的计算，比如拿92毫牛的霍尔发动机，给一个0吨的航天器提供动力，一个星期，就能获得55.6m/s的速度，也就是km/h，一年后，速度就可以达到2.9km/s，而在星际旅行这样的尺度，动不动就是几十年甚至是几百年来讲，霍尔发动机就真是未来可期。
当然，长时间的星际旅行，或许会倒逼人类开发深度休眠或者是人体冷冻的技术，不过那就不是这次要讲的重点了。
国产霍尔发动机，目前还在向更大功率，更长寿命迈进，未来一定会有那么一天，我国的离子推力器能带着我们飞向更加浩渺的星空，探索更加深邃的宇宙。
而真的到了那个时候，或许，人类才真正有资格说出那句“我们的征途是星辰大海”。