イオンエンジンとは、プラズマを静電加速して推力を得る静電加速型推進機で、主に宇宙探査機や衛星などの推進力を得るために使われています。

宇宙探査機や衛星といった宇宙機の推進システムは基本的に、ガスなどを噴射した際に発生する反力を推進力にしています。この噴射の速さを排気速度といいます。

宇宙機（spacecraft）の推進システムは、化学推進系と電気推進系の2種類に大別されます。化学推進系とは、化学反応の一種である燃焼によって推進力を得るものです。化学推進系は推力が非常に大きい一方、比推力というエンジンの燃費に相当する値が低いのが特徴です。

比推力とは1キログラムの推進剤で、1キログラム重の推力を出し続けられる秒数を表わしたものです。化学推進系で使われる固体燃料では300秒、液体燃料では500秒程度ですが、イオンエンジンでは2500秒から4000秒にもなります。

化学推進系は比推力は低いものの推力は非常に大きいため、人工衛星やスペースシャトルなどの打ち上げの際にも使われます。

電気推進系は、電気エネルギーを用いて推進剤を加熱したり加速させたりして排気し、推力を得るエンジンです。化学推進系に比べると推力は低いですが、比推力が高いため、少ない燃料で長く進むことができます。

そのため遠くの目的地まで到達することができ、深宇宙探査や衛星の軌道修正などに使われます。

イオンエンジンは電気推進系エンジンのひとつです。イオンエンジンを使うと、通常のエンジンの噴射に比べて排気速度を約10倍にまで上昇させることができます。

イオンエンジンではまず燃料をプラズマ化し、その中からイオンのみを抽出します。その後イオンを加速させて推力を得る仕組みです。そのためイオンエンジンは主に3つの領域から構成されています。

イオンエンジンの特徴には次のようなものがあります。

特に深宇宙探査においては、宇宙機は数年間かけて宇宙空間を移動していきます。そのため、宇宙機のエンジンの稼働時間も1万時間に届くほどになります。つまり少ない燃料で長く推進力を得る必要があるのです。

私たちが衛星の打ち上げでよく見る化学推進ロケットのように、重量の大半が燃料で占められている状態では、深宇宙探査には適しません。そのためイオンエンジンのように比推力が高く、少ない燃料で長時間稼働できるエンジンが必要になるのです。

また、イオンエンジンは推力が低いものの、長時間稼働させることにより、宇宙空間においては最終到達速度も化学推進ロケットを上回ります。

一方で、イオンエンジンは真空中でしか作動できないため、地球からの打ち上げには使えません。宇宙空間での使用が主になります。