Ионный двигатель — разновидность электрического ракетного двигателя. Его рабочим телом является ионизированный газ.
Принцип работы двигателя заключается в ионизации газа и его разгоне электростатическим полем. При этом, благодаря высокому отношению заряда к массе, становится возможным разогнать ионы до очень высоких скоростей (до 210 км/с по сравнению с 3—4.5 км/с у химических ракетных двигателей). Таким образом, в ионном двигателе можно достичь очень большого удельного импульса. Это позволяет значительно уменьшить расход реактивной массы ионизированного газа, по сравнению с расходом реактивной массы в химических ракетах, но требует больших затрат энергии. Недостаток двигателя в его нынешних реализациях — очень слабая тяга (порядка десятых долей Ньютона). Таким образом, нет возможности использовать ионный двигатель для старта с планеты, но, с другой стороны, находясь в открытом космосе, при достаточно долгой работе двигателя есть возможность разогнать космический аппарат до скоростей недоступных сейчас никаким другим из существующих видам двигателей.
В существующих реализациях для поддержки работы двигателя используются солнечные батареи. Но для работы в дальнем космосе такой способ неприемлем. Поэтому в будущем для этих целей планируется использование ядерных установок.
Принцип ионного двигателя довольно давно известен и широко и давно представлен в фантастической литературе, а также кинематографе, но для космонавтики стал доступен только в последнее время.
В 1960 году был построен первый функционирующий широко-лучевой (broad-beam) ионный электростатический двигатель (создан в США в NASA Lewis Research Center). В 1964 году — первая успешная суборбитальная демонстрация ионного двигателя (SERT I) тест на выполнимость нейтрализации ионного луча в космосе. В 1970 году — испытание на длительную работу ртутных ионных электростатических двигателей в космосе (SERT II). С 70-х годов ионные двигатели на эффекте Холла использовались в СССР в качестве навигационных двигателей (двигатели SPT—60 использовались в 70-х годах на «Метеорах», SPT—70 на спутниках «Космос» и «Луч» 80-х, SPT-100 в ряде спутников в 90-х). В качестве основного (маршевого) двигателя ионный двигатель был впервые применён на космическом аппарате Deep Space 1 (первый запуск двигателя 10 ноября 1998). Следующими аппаратоми стали европейский лунный зонд Смарт-1, запущенный 28 сентября 2003, и японский аппарат Хаябуса, запущенный к астероиду в мае 2003.
Следующим аппаратом НАСА, обладающим маршевыми ионными двигателями, должна стать АМС Dawn, старт которой планируется на 20 июня 2007 года. Dawn предназначался для изучения астероидов 4 Vesta и 1 Ceres, и должен был нести три двигателя NSTAR, успешно испытанный на Deep Space 1. В марте 2006 года миссия была отменена, и, спустя несколько недель, вновь возобновлена.
ЕКА планирует использовать ионный двигатель в меркурианской миссии BepiColombo. Он будут базироваться на двигателе, установленным на Смарт-1, но более мощным (запуск намечен на 2011—2012).
НАСА ведёт проект «Прометей», для которого разрабатывается мощный ионный двигатель, питающийся электричеством от бортового ядерного реактора. Предполагается, что такие двигатели в количестве восьми штук смогут разогнать аппарат до 90 км/с. Первый аппарат этого проекта Jupiter Icy Moons Explorer планировалось отправить к Юпитеру в 2017 году, однако разработка этого аппарата была приостановлена в 2005году из-за технических сложностей. В настоящее время идёт поиск более простого проекта АМС для первого испытания по программе «Прометей».
| Электростатические двигатели (ИД, СПД) | Сильноточные (магнитоплазменные) | Электротермические ракетные двигатели (ЭТД) |
|---|---|---|
| Ионные | Электромагнитные | Электронагреваемые |
| Плазменные | Магнитодинамические | Электродуговые |
 |
Это незавершённая статья о ракетно-космической технике! |