Para poder escapar de la Fuerza de Atracción Gravitatoria Terrestre, teniendo que soportar, además, el freno impuesto por el rozamiento atmosférico, el vehículo lanzador debe ser capaz de desarrollar una fuerza de empuje de gran magnitud. Ésta se consigue gracias a los sistemas de reacción con los que se dota al vehículo.
Dichos sistemas de propulsión se encuentran en su mayoría integrados por los motores y los tanques de combustible. Se puede demostrar teóricamente que los propulsores basan su fuerza final de despegue como función de la velocidad a la que los motores son capaces de expulsar el propelente. Esta velocidad de expulsión depende a su vez del tipo de combustión que realizan los motores de los lanzadores.
Puede hablarse en general de dos tipos de motores: los que expulsan moléculas y los que expulsan iones. A los primeros se les denomina Propulsores Químicos y a los segundos Motores de Iones.
Los Sistemas de Propulsión Química presentan el inconveniente de que para poder almacenar una masa suficiente de ellos, deben ser pasados al estado líquido y cuidados en condiciones especiales. Los Sistemas de Propulsión Iónica alcanzan velocidades mayores que las proporcionadas por los Sistemas de Propulsión Química. Pero el empuje producido, sin embargo, es menor debido a que la cantidad total de masa expulsada es menor.
Es por ello que los Sistemas de Propulsión Química son adecuados tanto para propulsar el lanzador en su vuelo de despegue y alcance de la órbita baja, como para las maniobras orbitales con el satélite, mientras que los Sistemas de Propulsión iónica sólo pueden emplearse para ésta última función.
Smart-1
La sonda SMART-1 que comenzó a operar sobre la orbita lunar en el 2005, es un equipo liviano de 367 kg. y un metro de longitud. El costo total de esta sonda es de 110 millones de euros y es parte de una estrategia de la Agencia Espacial Europea de construir sondas espaciales más pequeñas y baratas que aquellas de su contraparte norteamericana, la agencia espacial NASA.
Cuenta con un sistema de propulsión primaria de energía solar, que usa un impulsor de efecto Hall, PPS-1350, diseñado para dar mayor durabilidad que un equipo espacial dotado con cohetes químicos.
Las reservas de combustible abordo son de 60 litros de gas xenón, con una masa de 80 kg. Los impulsores usan un campo electrostático para proyectar iones de xenón a alta velocidad.
Por primera vez, Europa probó este sistema, que supone un ahorro de 1 a 5 comparado con la propulsión química clásica.
Funcionamiento de la propulsión iónica
Este forma de propulsión implica la ionización de un gas para propulsar una nave. En vez de que la nave sea propulsada por elementos convencionales, se utiliza gas Xenón, al que (que es similar al Neón o al Helio, pero más pesada) se le da una carga eléctrica -se lo ioniza-. De este modo se lo acelera eléctricamente a una velocidad de aproximadamente 30 km/s.
Cuando los iones de Xenón son expulsados a tales valores de velocidad como gas de escape de una nave, estos la impulsan en dirección opuesta.
El problema que presenta el sistema es su baja aceleración. Aunque la velocidad final es mayor en este sistema, el tiempo necesario para alcanzar importantes velocidades, es más elevado que los combustibles químicos.