天宫核心舱制造到发射流程（问天舱装1.5吨燃料）
天宫核心舱制造到发射流程（问天舱装1.5吨燃料）天宫空间站的推动力提供叫做霍尔推进器，利用霍尔效应，让大量的粒子在加速之后，高速喷射出来。科幻片中宇宙飞船的推进器我们的天宫又是靠什么驱动如此巨大的躯体？其实，天宫的推进器，在地球上只能推动一张纸，惊不惊喜？意不意外？但是在宇宙中它却能推动数吨重的空间站。
问天实验舱除了携带所需的各种器械，还携带了1.5吨额外的燃料。
这些燃料并不是给问天用的，而是给天宫使用的。
那么这1.5吨燃料究竟是什么类型的燃料呢？
天宫空间站
我们的天宫又是靠什么驱动如此巨大的躯体？
其实，天宫的推进器，在地球上只能推动一张纸，惊不惊喜？意不意外？
但是在宇宙中它却能推动数吨重的空间站。
科幻片中宇宙飞船的推进器
天宫的动力天宫空间站的推动力提供叫做霍尔推进器，利用霍尔效应，让大量的粒子在加速之后，高速喷射出来。
霍尔效应是一种电磁现象，所需要的原材料是磁场、带电粒子、电场，一般不会使用到化学燃料。
除了霍尔推进器，还有类似效应的离子电推，它们的原理是一样的。
这一类型的推进器有个极大的优点，那就是无需携带大量的燃料，可以让整个航天器的重量减轻不少。
人造航天器的推进器
霍尔推进器中，作为粒子源的物质是氙，这是一种稀有惰性气体，不会轻易与其他物质发生反应，但是会产生电离。
因此随着时间的推移，天宫推进器内的氙气就会越来越少，为了维持下去，需要补充。
当然，这类推进器还可以使用别的原料，比如同样是稀有气体的氡、氪、氩，甚至还可以是铋、镁、锌等金属材料。
那么问天携带的1.5吨燃料，是为了给天宫补充氙气的吗？
压缩的氙气
氙气再怎么说也是气体，运送上去的氙气一般需要经过压缩。
可是，1.5吨氙气对于天宫来说太多了，都不知道得用到什么时候。
天宫空间站可不像我们地球上的仓库，啥都往里面存，它各部分的重量都是经过精打细算的，能不多带就尽量不多带，把空间省出来带其他的物品。
一次性携带1.5吨电离气体，这不符合常理。
因此，问天携带着的很有可能不是推进器需要的气体，而是其他类型的燃料。
航天器在太空上的推进燃料除了粒子类，还有肼类燃料。
霍尔推进器的推进部分
肼类燃料提到燃料，大家都认为燃料中含量最多的元素是碳，然而到了太空中，燃料含量最多的元素，是氮。
以碳氢化合物为主体的燃料被称为烃类燃料，而这种含氮量很高的燃料，则被称为肼类燃料。
进入太空之后，烃类燃料就失宠了，原因在于它们的点火。
烃类燃料在地球上很容易点燃，但是在太空中很难点燃，并且如果烃类燃料没有发生完全燃烧，提供的能量无法达到预期。
肼类燃料
还有一点，烃类燃料的燃烧对于氧气的需求量很大，这就意味着如果在太空中使用它，需要携带大量的氧气作为助燃剂。
因此，烃类燃料多被用于火箭发射的时候提供推动。
我们看见的火箭升空，火箭底部的推进器喷出熊熊燃烧的火焰，就是烃类燃料在燃烧。
而肼类燃料不同，它们的点燃与传统意义上有差别，利用四氧化二氮和偏二甲肼相遇就燃烧的特性，可以完全不用点火，只需要让二者互相接触就行。
火箭发射使用的是烃类燃料
此外肼类燃料还非常稳定，对于发射过程中的冲击、压缩、摩擦等不敏感，安全有保障。
但是，肼类燃料在地球环境中使用时需要额外注意，它具有极强的污染，同时还具有毒性。
当然，在太空环境中使用，所需要考虑的环境问题比地球上少，因此它被选为太空燃料。
可是，既然有了粒子类推进器，为何还需要肼类燃料呢？这不是相互矛盾吗？
天宫空间站
太空驱动我国的天宫空间站，使用的是LHT-100型霍尔推进器，电离原料是氙，单台推进力为80毫牛。
天宫一共有4台这样的推进器，加起来总推力320毫牛，也就是0.32牛顿。
这个力在地球上无法推动一张纸，在太空中可以驱动天宫空间站在轨道上正常运行。
注意，是正常运行，也就是在没有意外发生的情况下。
霍尔推进器的推力有限
太空中充满了危险，尤其是那些太空垃圾，是航天器最大的隐患。
从上个世纪60年代开始，美国和前苏联一股脑地发射各种航天器进入太空，导致很多航天器被遗留在了太空中，它们身上的材料脱落，又制造出了新的太空垃圾。
根据NASA的估计，截止2016年，太空中的垃圾碎片已经超过了1亿件，总重量超过4500吨。
对于正在执行任务的天宫空间站来说，它被碎片碎片撞上的概率是20%，被撞后发生毁灭的概率是3.7%，并且这个几率还会增加。
太空垃圾
当发现航天器会与太空垃圾相撞后，就必须人为更改航行轨道以躲开垃圾，之后再回到轨道继续执行任务。
这样一来一回，需要的能量是霍尔推进器所无法提供的，因此需要额外的燃料为其提供能量。
因此，在天宫空间站需要躲避太空危险的时候，肼类燃料起到重要的作用。
碎片与空间站相撞
此外，在航天器生命的最后时刻，需要自我销毁，这就意味着它们必须要找一个不会影响地球人类的地方。
这个过程需要航天器不停地找好角度进入地球大气，之后坠入海洋，显然，这也是霍尔推进器无法完成的任务。
综合下来，一个航天器仅凭借电推是完全不可能的，还需要化学燃料肼类物质进行辅助。
空间站工作
更强的动力我们在科幻片中看见的那种推动巨大飞船运动的推进器，目前并不存在。
不过科学家们正在积极研究，如果增大霍尔推进器的功率，那么就能让其产生的推进力增加。
我国正在研制霍尔推力器HET-450，最大功率能够达到105千瓦，最大推力达到4.6牛，远超过现在天宫的0.32牛顿。
国际上最大推力的是美国多通道X3霍尔推力器，它的最大功率102千瓦，最大推力5.4牛。
不同型号的霍尔推进器
限制霍尔推进器的原因在于，航天器的功率无法取得巨大突破，因为航天器的电力来源主要是三个方面。
第一，是航天器自带的蓄电池，想要在蓄电池上实现功率的突破，基本上已经到达天花板了。
第二，航天器的太阳能充电板，这个需要提高太阳能电池板的效率，将太阳能更多地转换为电能，为推进器提供更大的功率。
第三，建立一个小型核电站，在太空中发电。
空间站的太阳能充电板
如果想要让推进器产生巨大的推力，即便是几百吨的大型宇宙飞船也可以驱动，就必须让功率直接翻好几倍。
第三个方案目前得到的支持最多，人类的核技术还有很高的提高空间，这意味着可以提高的功率幅度会很大。
而且，已经有核电池被投入使用，旅行者系列、好奇号与毅力号火星车，都是使用的核电池。
核电池是利用重原子的同位素，在内部进行核裂变产生大量的热能，再将热能转化为所需的其他能量。
如果人类能够突破可控核聚变，以氢原子和它的同位素为原料，那么人类的能量会再上升一个台阶。
毅力号的核电池
说到核聚变，就不得不提太阳系最大的“核反应堆”——太阳。
太阳是距离我们最近的超大核聚变反应堆，我们地球接收到的太阳能量仅仅只是它的22亿分之一。
早在1960年，科学家弗里曼·戴森就提到过直接利用太阳能量的假设，有由此设计出了戴森球。
如果人类将其变为现实，那么我们甚至可以利用太阳离开太阳系，实现去往下一个星球移民的目标。
这一天距离人类来说有些遥远，所以需要人类一步一步发展。
人类设想的戴森球
天宫空间站也好，还是问天实验舱也好，都是人类朝着这个目标进步的重要步伐。
