השימוש היעיל אותו עושות מערכות הנעה יוניות בדלק ובאנרגיה חשמלית, מאפשר לחלליות מודרניות לנוע רחוק יותר-מהר יותר-זול יותר מאשר בכל שיטות ההנעה הזמינות כיום.

לאחר כ 50 שנות פיתוח מעבדתי, ותוך התבססות על הצלחתן המרהיבה של משימות חלל מהשנים האחרונות, קונה לו המנוע היוני מקום מרכזי בליבה של תוכנית החלל.

מערכות ההנעה הקונבנציונאליות - המבוססות על ראקציות כימיות - כמעט והגיעו לגבולות היעילות התאורטיים שלהן, ואינן מאפשרות את השגתן של הרבה מהמשימות, היותר חשובות, המצויות ברשימת היעדים של תוכנית החלל.

מערכות דחף יוניות משמשות כיום לשמירת מסלול בלווייני תקשורת, ובתור מערכות הנעה עיקריות בגששי חלל עמוק.

מערכות אלה הודפות יונים לצורך יצירת דחף, ומסוגלות להעניק לרכבי חלל מהירות מקסימלית גבוהה יותר מאשר כל רקטה הזמינה כיום.

הרצת ניסוי של מנוע הדחף היוני של חללית Deep Space 1

מבנה המנוע יתואר על בסיס הדיאגרמה, תוך מעבר משמאל לימין.

מקור הכוח של המנוע הינה אנרגיה חשמלית. האנרגיה החשמלית משמשת לשתי מטרות עיקריות:

	יינון החומר הנהדף (Propellant)
	האצת היונים והדיפתם לאחור, לצורך יצירת כוח הדחף המניע את החללית.

המגנטים משמשים להגברת יעילות היינון על ידי מיון האלקטרונים כדלקמן:

	אלקטרונים עתירי אנרגיה (אשר "כוחם עדיין במותניהם")  - מוחזרים לתא היינון, לחזרה על התהליך.
	אלקטרונים דלי אנרגיה - נאספים ונשלחים לאלקטרודת הניטרול.

	ליונים חיוביים
	ואלקטרונים (שליליים)

	טבעו האינרטי חשוב לצורך שימורן של אלקטרודות ההאצה. גאז אציל כקסנון אינו נוטה לייצר ראקציות כימיות העלולות לעכל את האלקטרודות. תכונה זו מרכזית בחשיבותה במנוע יונים, המתוכנן לפעולה ארוכה במיוחד.
	אנרגיית היינון שלו, נמוכה יחסית.
	משקלו האטומי הגבוה מיעל את התהליך.

על מנת להתאים לטווח המשימות הרחב המתוכנן על בסיס מנועים יוניים, מתוכננות וריאציות על שלושה מרכיבים עיקריים של המנוע: מקור הכוח-שיטת היינון-שיטת ההאצה.

מקור הכוח

המנועים אשר הוכנסו לשימוש מבצעי עד כה, מתבססים על אנרגיית השמש כמקור הזנה. לדוגמא Deep Space 1:

	הזנה: 2.5KW
	דחף: 92mN

	כור גרעיני המספק 100KW - למשימות עתירות דחף
	רדיואיזוטופים המשמשים ליצירת חום וייצור חשמל בעזרת מנוע סטירלינג.בהספק מתוכנן של  כ  500W  - למשימות ארוכות טווח.

	"הפצצת" אלקטרונים
	רזוננס ציקלוטרון אלקטרוני - בעיקרו של דבר משמש ליינון תרמי
	אפקט HALL

	אלקטרוסטטית (כמוסבר בדוגמא דלעיל)
	אפקט HALL

החללית הארופית SMART 1 - הנעה חשמלית על בסיס אפקט HALL

פן יעילות מרכזי בהנעה חללית הינו ה"מתקף הסגולי" (Specific Impulse).

המתקף הסגולי מוגדר ככמות התנע אותו מקנה, יחידת מסה של החומר ההודף/נהדף.

נפוצה מדידה של המתקף הסגולי ביחס ליחידת משקל של החומר ההודף, כפי שתישקל בגובה פני הים על כדור הארץ. בקונבנציה זו מתקבל המתקף הסגולי ביחידות של זמן(=משקל/תנע).

כפי שמשתקף בגרף שמשמאל, המתקף הסגולי של מערכות הנעה יוניות גדול פי 10 מהמתקף של מערכות הנעה כימיות.

חשוב לשים לב כי רק חלק לא גדול ממערכות ההנעה המופיעות בגרף, זמינות כיום, ואלו הן:

	מערכות הנעה יוניות - באזור כוח ההדף (Thrust) הנמוך בלבד.( 92mN , במנוע אשר שימש את Deep Space 1.)
	מרבית התחום המצוין ביחס למערכות ההנעה הכימיות.

כל שאר מערכות ההינע, לרבות המערכות המופיעות בתחום הביניים של ערכי המתקף הסגולי - אינן זמינות עדיין לשימוש מבצעי.

לוויין התקשורת ASTRA 2 A

החללית Deep Space 1

משימות אל מול שיטות הנעה - הווה, עתיד, ועתיד רחוק (עד כה שוגרו משימות רק לחלקו הקרוב של האזור "הירוק")

(הקש על התמונה לקבלת תמונה ברזולוציה מלאה)