宇宙旅行について考えるとき、巨大な機械が地球の重力を逃れるために苦労しているときに、火と煙の巨大な爆発流が底から出てくる、地球から発射する巨大なロケットを想像する傾向があります。しかし、宇宙船が地球との重力結合を破ると、それらに電力を供給するための別のオプションがあります。空想科学小説で長い間夢見ていたイオン推進力が、探査機や宇宙船に宇宙を旅するために使われています。
NASAは、1950年代にイオン推進の研究を始めました。 1998年、イオン推進は宇宙船の主推進システムとして成功裏に使用され、小惑星9969点字とボレリー彗星へのミッションでディープスペース1（DS1）に電力を供給しました。 DS1は、小惑星と彗星を訪れるだけでなく、イオン推進システム自体を主とする12の高度でリスクの高い技術をテストするために設計されました。
イオン推進システムは、わずかな推力を発生させます。 9クォーターを手に持って、地球の重力がそれらを引っ張るのを感じてください。そうすれば、それらが発生する推力がどれほど小さいかがわかります。重力の強い物体から宇宙船を発射するために使用することはできません。それらの強みは、時間の経過とともに推力を生成し続けることにあります。これは、彼らが非常に高い最高速度を達成できることを意味します。イオンスラスタは、宇宙船を320,000 kp / h（200,000 mph）以上の速度に推進できますが、その速度を達成するには長時間動作している必要があります。
イオンは、電子を失ったか獲得した原子または分子であり、したがって電荷を持っています。つまり、イオン化は、電子を追加または削除することにより、原子または分子に電荷を与えるプロセスです。帯電すると、イオンは磁場に関連して移動します。それがイオンドライブの中心です。しかし、特定の原子はこれにより適しています。 NASAのイオンドライブは、爆発のリスクがないため、通常、不活性ガスであるキセノンを使用します。
イオンドライブでは、キセノンは燃料ではありません。燃焼せず、燃料として有用な固有の特性がありません。イオンドライブのエネルギー源はどこか別の場所から来る必要があります。このソースは、太陽電池からの電力、または核物質からの崩壊熱から生成された電力です。
イオンは、キセノンガスに高エネルギーの電子を衝突させることによって作成されます。帯電すると、これらのイオンは、その電荷によって、レンズと呼ばれる1組の静電グリッドを介して引き込まれ、チャンバーから排出されて、推力を発生させます。この放電をイオンビームといい、再び電子を注入して電荷を中和します。イオンドライブの仕組みを示す短いビデオは次のとおりです。
従来の化学ロケットとは異なり、推進力は持ち運び、燃焼できる燃料の量によって制限されますが、イオンドライブによって生成される推進力は、その電源の強さによってのみ制限されます。航空機が運ぶことができる推進剤の量、この場合はキセノンは二次的な問題です。 NASAのドーン宇宙船は、27時間の運用で、ソーダ缶よりも少ない10オンスのキセノン推進剤を使用しました。
理論的には、ドライブに電力を供給する電源の強さに制限はなく、現在よりも強力なイオンスラスタを開発する作業が行われています。 2012年、NASAの進化型キセノンスラスター（NEXT）は、2100wしか使用しなかったDS1のイオンドライブと比較して、7000wで43,000時間以上動作しました。 NEXT、および将来的にはそれを超える設計により、宇宙船は複数の小惑星、彗星、外惑星、およびそれらの月への拡張ミッションに進むことができます。
イオン推進を使用するミッションには、NASAのドーンミッション、小惑星25143イトカワへの日本のはやぶさミッション、2017年に水星に向かうESAミッションベピコロボ、低周波の重力波を研究するLISAパスファインダーなどがあります。
イオン推進システムの絶え間ない改善により、このリストは成長するだけです。
