เมื่อเราคิดถึงการเดินทางไปในอวกาศเรามักจะนึกภาพจรวดขนาดมหึมาที่ระเบิดออกมาจากโลกพร้อมกับลำธารเพลิงและควันที่ระเบิดออกมาด้านล่างเนื่องจากเครื่องจักรขนาดใหญ่พยายามดิ้นรนหนีแรงโน้มถ่วงของโลก แต่เมื่อยานอวกาศทำลายพันธะความโน้มถ่วงกับโลกเราก็มีทางเลือกอื่นสำหรับให้พลังงานแก่พวกมัน การขับเคลื่อนด้วยไอออนซึ่งเป็นความฝันอันยาวนานในนิยายวิทยาศาสตร์ตอนนี้ถูกใช้เพื่อส่งยานสำรวจและยานอวกาศในการเดินทางไกลผ่านอวกาศ
NASA เริ่มทำการวิจัยการขับเคลื่อนด้วยไอออนในปี 1950 ในปี 1998 การขับเคลื่อนด้วยไอออนนั้นประสบความสำเร็จในการนำมาใช้เป็นระบบขับเคลื่อนหลักบนยานอวกาศโดยให้อำนาจแก่ห้วงอวกาศ 1 (DS1) ในภารกิจสู่ดาวเคราะห์น้อย 9969 อักษรเบรลล์และดาวหางบอร์เรลลี DS1 ไม่เพียง แต่ได้รับการออกแบบให้เยี่ยมชมดาวเคราะห์น้อยและดาวหางเท่านั้น แต่ยังเพื่อทดสอบเทคโนโลยีขั้นสูงที่มีความเสี่ยงสูงสิบสองอย่างโดยที่หัวหน้าระบบการขับเคลื่อนด้วยไอออนนั้นเอง
ระบบขับเคลื่อนของไอออนนั้นสร้างแรงขับเล็กน้อย ถือเก้าในสี่อยู่ในมือรู้สึกแรงดึงดูดของโลกดึงพวกเขามาและคุณมีความคิดว่าพวกมันสร้างแรงขับเพียงเล็กน้อย พวกเขาไม่สามารถนำมาใช้สำหรับการเปิดตัวยานอวกาศจากร่างกายกับแรงโน้มถ่วงที่แข็งแกร่ง ความแรงของพวกเขาอยู่ในการศึกษาเพื่อสร้างแรงผลักดันในช่วงเวลา ซึ่งหมายความว่าพวกเขาสามารถบรรลุความเร็วสูงสุดสูงมาก ขับดันไอออนสามารถขับเคลื่อนยานอวกาศความเร็วมากกว่า 320,000 KP / h (200,000 ไมล์ต่อชั่วโมง) แต่พวกเขาจะต้องอยู่ในการดำเนินการเป็นเวลานานเพื่อให้บรรลุความเร็วที่
ไอออนเป็นอะตอมหรือโมเลกุลที่สูญเสียหรือรับอิเล็กตรอนและดังนั้นจึงมีประจุไฟฟ้า ดังนั้นการไอออไนเซชันจึงเป็นกระบวนการให้ประจุกับอะตอมหรือโมเลกุลโดยการเพิ่มหรือเอาอิเล็กตรอนออก เมื่อประจุแล้วอิออนจะต้องการเคลื่อนที่ในความสัมพันธ์กับสนามแม่เหล็ก นั่นคือหัวใจของการขับเคลื่อนไอออน แต่อะตอมบางตัวก็เหมาะสมกว่าสำหรับเรื่องนี้ โดยปกติแล้วไอออนไดรฟ์ของ NASA จะใช้ซีนอนซึ่งเป็นก๊าซเฉื่อยเนื่องจากไม่มีความเสี่ยงจากการระเบิด
ในการขับเคลื่อนด้วยไอออนซีนอนไม่ใช่เชื้อเพลิง ไม่ติดไฟและไม่มีคุณสมบัติโดยธรรมชาติที่ทำให้มีประโยชน์ในการเป็นเชื้อเพลิง แหล่งพลังงานสำหรับไดรฟ์ไอออนต้องมาจากที่อื่น แหล่งนี้อาจเป็นกระแสไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์หรือกระแสไฟฟ้าที่เกิดจากการสลายตัวของความร้อนจากวัสดุนิวเคลียร์
ไอออนถูกสร้างขึ้นโดยการทิ้งแก๊สซีนอนด้วยอิเล็กตรอนพลังงานสูง เมื่อประจุแล้วประจุเหล่านี้จะถูกดึงผ่านกริดไฟฟ้าสถิตที่เรียกว่าเลนส์โดยประจุและถูกขับออกจากห้องเพื่อสร้างแรงผลักดัน การคายประจุนี้เรียกว่าลำแสงไอออนและจะถูกฉีดอีกครั้งด้วยอิเล็กตรอนเพื่อทำให้ประจุเป็นกลาง นี่เป็นวิดีโอสั้น ๆ ที่แสดงให้เห็นว่าไอออนไดรฟ์ทำงานอย่างไร:
ซึ่งแตกต่างจากจรวดเคมีแบบดั้งเดิมที่ซึ่งแรงขับของมันถูก จำกัด ด้วยเชื้อเพลิงที่สามารถบรรทุกและเผาไหม้ได้แรงขับที่เกิดจากไดรฟ์ไอออนจะถูก จำกัด ด้วยความแรงของแหล่งพลังงาน ปริมาณของจรวดที่ยานสามารถบรรทุกได้ในกรณีนี้คือซีนอนเป็นเรื่องรอง ยานอวกาศ Dawn ของนาซ่าใช้จรวดซีนอนเพียง 10 ออนซ์ซึ่งน้อยกว่าโซดาสามารถทำได้นาน 27 ชั่วโมง
ในทางทฤษฎีมีขีด จำกัด เพื่อความแข็งแรงของแหล่งกำเนิดไฟฟ้าเปิดเครื่องไดรฟ์ไม่ได้และการทำงานจะถูกดำเนินการในการพัฒนาประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้นกว่าขับดันไอออนขณะนี้เรามี ในปี 2012 วิวัฒนาการ Xenon Thruster (NEXT) ของนาซ่าดำเนินการที่ 7000 วัตต์นานกว่า 43,000 ชั่วโมงเมื่อเปรียบเทียบกับไดรฟ์ไอออนบน DS1 ที่ใช้พลังงานเพียง 2100 วัตต์ NEXT และการออกแบบที่จะเหนือกว่าในอนาคตจะช่วยให้ยานอวกาศสามารถขยายภารกิจไปยังดาวเคราะห์น้อย, ดาวหาง, ดาวเคราะห์นอกและดวงจันทร์ของพวกมัน
ภารกิจที่ใช้การขับเคลื่อนด้วยไอออนรวมถึงภารกิจ Dawn ของ NASA, ภารกิจ Hayabusa ของญี่ปุ่นเพื่อดาวเคราะห์น้อย 25143 Itokawa และภารกิจ ESA ที่กำลังจะเกิดขึ้น Bepicolombo ซึ่งจะมุ่งหน้าสู่ Mercury ในปี 2017 และ LISA Pathfinder ซึ่งจะศึกษาคลื่นความโน้มถ่วงความถี่ต่ำ
มีการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องในระบบขับเคลื่อนไอออนรายการนี้จะเติบโต
