Јонски мотор

Погон летелица
Ravnoteza u letu 4.gif
За постизање ове равнотеже неопходан је систем погона,
Врсте
1. Ваздухопловни мотор
1.1 Мотори са унутрашњим сагоревањем:
1.1.1 Клипни мотор
1.1.2 Линијски клипни мотор
1.1.3 Радијални клипни мотор
1.1.4 Ротациони клипни мотор
1.1.5 V клипни мотор
1.1.6 Боксер клипни мотор
1.1.6 Ванкелов мотор
1.2 Погон без процеса сагоревања:
1.2.1 Људски погон авиона
1.2.2 Електро мотор
1.3 Реактивни мотори:
1.3.1 Млазни мотори:
1.3.1.1 Елисномлазни мотор
1.3.1.2 Турбоелисни мотор
1.3.1.3 Турбомлазни мотор
1.3.1.4 Двопроточни турбомлазни мотор
1.3.1.5 Пулсирајући млазни мотор
1.3.1.6 Набојномлазни мотор
1.3.1.7 Надзвучни набојномлазни мотор
1.3.1.8 Мотокомпресорски реактивни мотор
1.3.2 Ракетни мотори
1.3.2.1 Ракетни мотор са хемијским горивом
1.3.2.2 Јонски мотор
 

Јонски мотор (енг. ion engine) (рус. iонный двигатель) је тип електричног ракетног мотора, чији се принцип рада заснива на стварању потиска убрзавањем јона у протоку гаса великом брзином, у електричном пољу. Термин се односи искључиво на електростатичке млазнице и често је погрешно повезан са свим електричним погонским системима, укључујући и електромагнетну плазму.

Предност овог типа мотора је мала потрошња горива и дуг радни век (максимално време рада преко три године). Његови недостаци су занемарљиви, у поређењу са принципом добијања потиска ракетним мотором на хемијско гориво, иако му је потисак далеко мањи. Импулс силе је веома велик захваљујући екстремно малој маси потрошеног горива. На основу тога, коефицијент корисносног дејства му је веома висок.

Јонски мотор се користи само за погон изван Земљине атмосфере, ради само у вакуумском простору, и не може погонити летелицу кроз атмосферу јер не може радити у присуству јона изван мотора. Поред тога, мали потисак јонског мотора није довољан да превазиђе велики аеродинамички отпор када лети кроз атмосферу. Свемирски бродови се погоне ракетним моторима на хемијско гориво кроз атмосферу, у преласку пута до планираних орбита у свемиру. Имајући то у виду, Јонски мотор је велика предност само за примену свемирских летилица у свемиру. Користи се као главни пропулзивни мотор за мале аутоматске свемирске платформе, за управљање са изменом њихове путање и за измену орбите вештачких земаљских сателита (за ту намену, неки сателити су опремљени са више од десетак мањих јонских мотора).

Постоје два принципа рада јонског мотора, један користи електростатичку силу и убрзава јоне у пољу електричног поља, док се други заснива на Лоренцовој сили. 

Принцип рада

Јонски мотор користи убрзање струјања гаса у електростатичком пољу, што доводи до генерисања потиска, у складу са законом о очувању количине кретања. Принципи убрзања јона варирају, али сви пројекти се заснивају на доприносу високог односа масе пуњења (горива) / масе јона, који генерише велике брзине издувних гасова (до 210 km / s, у поређењу са 3-4,5 km / s за ракетне моторе на хемијско гориво). Ово је значајно смањило потребну масу ношеног погонског горива. Имајући у виду ове чињенице, јонски мотори имају врло велике импулсе. Ово значајно смањује потрошњу реактивне масе јонизованог гаса у односу на реактивну масу у ракетама са хемијским горивом, али захтева релативно много енергије за његову јонизацију. Са потрошњом енергије од 1–7 kW,  проток јона је 20–50 km/s, што даје резултат у добијеном потиску од 20–250 mN.

NASA, 2,3 kW NSTAR решеткасти
електостатички јонски мотор.

Недостатак јонског мотора је у томе што се исти са малим потиском не може користити за лансирање пројектила, већ само за погон свемирских бродова у свемиру. 

Јонски мотори могу бити електростатички или електромагнетски. Главна разлика је у методи погона и убрзавања јона. Постоје два принципа јонских мотора, један користи електростатичку силу у коме се јони убрзавају у смеру електричног поља, а други користе Лоренцову силу.

Радни флуид је обично инертни гас (аргон, ксенон итд.) a може и жива. Гориво се доводи до јонизатора, који је сам по себи неутралан, али када је бомбардован високоенергетским електронима он се јонизује. Ово ствара мешавину позитивних јона и негативних електрона у комори. За „филтрирање" електрона, у комору  се увлачи цев са катодном мрежом, која увлачи електроне у себе. Позитивне јоне привлачи систем за спровођење који се састоји од две или три решетке. Међу решеткама постоји велика разлика у електростатичком потенцијалу (+1090  V  изнутра, наспрам -225 V напољу). Као резултат уласка јона у простор између решетки, исти се убрзавају па се избацују у свемир. Генерише се сила потиска према Трећем Њутновом закону и убрзава се летелица. Електрони заробљени у катодној цеви се избацују из мотора под малим углом у млазницу, у млаз јонизованог гаса. Ово се ради, прво, зато да труп летелице остаје неутрално напуњен, и друго, да „неутрални" јони на тај начин се не привлаче назад у летелицу.

Пошто електрични јонски мотор постиже мали потисак, погоњена летелица постиже мало убрзање. Према стандардној дефиницији убрзања Земље: {\displaystyle 1g=9,81\;\mathrm {m/s^{2}} } и дефинација силе, као изведене физичке величине {\displaystyle F=ma\implies a=F/m}потврђује предходно наведено. Према агенцији NASA (примена соларне технологије), мотор који генерише силу потиска од 92 mN убрзава сателит масе једне тоне за свега 0,092 N / 1000 kg = 9,2×10−5 m/s2 (или 9,38×10−6 g). Међутим, ово убрзање може да се одржи месецима и годинама, за разлику од веома кратког сагоревања хемијског горива при тој врсти погона ракета. 

{\displaystyle F=2{\frac {\eta P}{gI_{\text{sp}}}}} Где су:
  • F - сила потиска у N,
  • η - ефикасност
  • P - електрична енергија у W, којом се генррише потисак и
  • Isp - специфилни импулс, у секундама.

Енергетско напајање јонских мотора обично се врши преко електричних соларних панела, а на великим удаљеностима од сунца користи се нуклеарна енергија. У сваком случају, маса горива је пропорционална вршној снази која се може испоручити у ту сврху. Готово да нема ограничења енергије за поуздану функцију јонског мотора.

Јонски мотор са електричном енергијом није најперспективнији тип погона свемирских летелица, али до сада је у пракси најуспешнији. За додатну илустрацију његових особина, јонски мотор би требало два дана да убрза аутомобил до потребне путне брзине у саобраћају. Техничке карактеристике су знатно слабије од оних које су наведене у прототипној литератури (првенствено потисак), због ограниченог техничког капацитета пуњења горива, који ствара јоне. Ово ограничава специфичан потисак (сила по попречном пресеку мотора).

Јонски мотори стварају низак ниво потиска у поређењу са ракетним мотором са хемијским горивом (Дип Спецс 1 има потисак приближно једнак тежини једног листа папира), али постиже висок специфичан импулс или високу ефикасност горива, захваљујући великој великој брзини издувног гаса. Снага коју генерише издувни гас расте са квадратуром брзине ездувавања, док је повећање потиска линеарно. Код ракетног мотора са хемијским горивом је добитак великог потиска, али су у укупном импулсу ограничени малом количином енергије која се може хемијски ускладиштити у погонском гориву. Практичном применом доступних извора енергије, убрзање које постиже јонски мотор је око сто пута мање од стандардне гравитације. Међутим, будући да делује као електрични (или електростатски) мотор, он претвара већи део улазне снаге у кинетичку енергију издувног гаса. Док ракетни мотор са хемијским горивом ради као топлотни мотор, са ограниченом брзином гаса.

Историја

Идеју и концепт јонског мотора развио је руски научник Константин Чиолковски, још 1911. године. Први запис о могућности његове употребе израдио је Роберт Х. Годард, а 1916. и 1917. године извео је прве експерименте. Иако је јонски мотор идеалан у вакуумском простору, ови први експерименти су ипак извршени у атмосферским условима. Ернест Штулингерен је описао и математички моделирао ову технологију 1954. године.

У Совјетском Савезу, педесетих и шездесетих година двадесетог века развијен је другачији Халов јонски мотор и кориштен је за рад на сателитима од 1972. године. До 1990. године произведено је скоро 200 таквих мотора, а 1992. године понуђено је и западним купцима. Алексеј Иванович Морозов је написао, 1955. године, а 1957. је објавио чланак у JETP-у: "О убрзању плазме помоћу магнетног поља." Ово је дало подстицај истраживању, а већ 1964. године на совјетској летелици Zond-2. Овај први соларни мотор је пројектовао АМ Андрианов, а имао је за циљ управљање и усмеравање летелице, енергетски је напајан соларним ћелијама.

Први амерички оперативни јонски електростатички мотор (SAD, NASA) изграђен је под вођством Харолда Кауфманруена 1959. године. Прва успешна демонстрација овог јонског мотора остварена је 1964. године, у суборбиталној орбити (SERT I). Мотор је био успешан за планираних 31 минут. Године 1970. прошао је испитивање које је показало поузданост дуготрајног рада електростатичких живиних јонских мотора, у свемиру (SERT II). Мали потисак и ниска ефикасност одавно су обесхрабрили америчке пројектанте да користе електричне и јонске моторе.

У међувремену, настављен је развој и рад у Совјетском Савезу. Различити типови јонских мотора развијени су и коришћени на различитим типовима летелица. Мали мотори SPD-25, SPD-100 и остали се серијски монтирају на совјетске сателите од 1982. године.

Као главни (одрживи) јонски мотор је први пут кориштен на свемирском броду Deep Space 1 (10. новембар 1998). Следеће летелице су европска луна-сонда Smart-1, лансирана 28. септембра 2003. године и јапански Хајабус, лансиран је у мају у летелици астероиду Итокава.

Следећи тип летелице AMC Davn, развио је центар NASA, био је погоњен јонским мотором, настао је након низа прекида и наставака рада на развоју, који су почели 27. септембра 2007. године. Davn је пројектован са наменом да проучи астероиде Вест и Церер (патуљасту планету), носио јје три NSTAR јонска мотора, успешно испитаним на Deep Space 1. Европска свемирска агенција инсталирала је јонски мотор на GOCE сателиту, који је лансиран 17. септембра 2009. године на ултра-ниској земљиној орбити, на надморској висини од 260 km. Јонски мотор производи континуирани импулс који може да компензује мањи аеродинамички отпор и друге не-гравитационе ефекте на сателит.

Варијанте јонских мотора

Јонски мотор може се заснивати на једном од два постојећа принципа. Једна користи електростатичку силу и убрзање јона у правцу електричног поља, док друга користи Лорензову силу. Свака од ове две групе јонских мотора има неколико варијанти концепциских техничких решења.

Електростатички јонски мотор

Решеткасти електростатички јонски мотор

Решеткасти електростатски јонски мотор углавном користи за погон гас ксенон. Ксенон је неутрални гас, тако да је потребно бомбардовати електроне да би се јонизовали, обично са катодном жарном нити. Када се јонизују, јони се убрзавају од аноде на катоду кроз електрично поље (Кауфманов тип). Са друге стране, електрони се могу убрзати осцилирајућим електричним пољем, које индукује променљиво магнетно поље завојнице (радиофреквентни тип). Позитивно набијени јони привлаче 2 или 3 редно постављене решетке, које их убрзавају са својом потенцијалном разликом, обично за 1-2 keV, а резултат ове велике брзине гасног млаза је издувавање великом брзином.

Ion engine ср.png Ion engineSR5.png
Принцип рада решеткастог 
електростатичког јонског мотора
Пресек решеткастог електростатичког 
јонског мотора

Решеткасти електростатички јонски погон, реализован је на пројектима:


 
Принцип рада Халовог јонског мотора
 
Руски Халови јонски мотори
  • NSTAR (енг. NASA Solar electric propulsion Technology Application Readiness)
  • NEXT (енг. NASA’s Evolutionary Xenon Thruster)
  • NEXIS (енг. Nuclear Electric Xenon Ion System)
  • HiPEP (енг.. High Power Electric Propulsion)
  • RIT (енг. EADS Radio-Frequency Ion Thruster)
  • DS4G (енг. Dual-Stage 4-Grid)

Халов јонски мотор

Халов јонски мотор (енг. Hall effect thrusters) убрзава јоне коришћењем електричног потенцијала између цилиндричне аноде и негативно наелектрисане плазме, која представља катоду. Гас ксенон улази близу аноде, где одмах постаје јонизован, а јоне привлачи катода и она их убрзава, а уз пут покупи електроне, а затим неутрални напуштају простор са великом брзином струјања. 

Анода је на једном крају цилиндричне цеви, у центру је шиљак који ствара радијално магнетно поље. На јоне углавном не утиче магнетно поље јер су велики, али на електроне утиче шиљак на аноди, са којим бивају ухваћени, а неки се крећу спирално, ухваћени Халовом струјом, и утичу на гас ксенон и јонизирају га.

Јонски мотор са електричном пропулзијом емисије поља

Јонски мотор са електричном пропулзијом емисије поља (енг. field emission electric propulsion – FEEP) користи једноставан систем за убрзавање протока течних металних јона, првенствено цезија или индијума, као горива. Има контејнер у коме се складишти течни метал, из којег пролази мали канал кроз који пролази течност и коначно кроз прстен убрзања. Када течни метал уђе у канал, формира се магнетно поље које јонизује течни метал и убрзава га у електричном пољу. Спољни извор електрона неутралише позитивно наелектрисани проток јона како би се спречио њихов повратак у летелицу.

Електромагнетни јонски мотори

Индуктивно пулсирајући јонски мотор

Индуктивно пулсирајући јонски мотор (енг. pulsed inductive thrusters – PIT) уместо континуалног погона постоји пулсирајући. Састоји се од велике завојнице која обухвата конусну цев, у којој се емитује гас, и то је обично амонијак. У кондензаторима настаје велика количина набоја и након њиховог пражњења настаје електрична струја. Она ствара импулсно магнетног поља, које  јонизује амонијак, а исти се убрзава кроз магнетно поље услед Лорензове силе.

Јонски мотор са динамичком магнетном плазмом

Јонски мотор са динамичком магнетном плазмом (енг magnetoplasmadynamic – MPD), као и литијумски јонски мотори са акцелатором по принципу Лоренсове силе  (енг lat|lithium Lorentz force accelerator – LiLFa), користе за гориво гас, водоник, аргон, амонијак или азот. У неким случајевима, такође користе ваздух, из Земљине атмосфере. Гас улази у главну комору, где се јонизује између аноде и катоде, са електричним пољем, а плазма проводи електричну струју, која ствара магнетно поље око катоде, а Лоренцова сила убрзава плазму.

Безелектродни јонски мотор са плазмом

Безелектродни јонски мотор са плазмом (енг. electrodeless plasma thrusters) не користи електроде јер су обично ограничавајући фактор за живот јонског мотора и имају способност да пригуше његов рад. Неутрални гас се јонизује са електромагнетним зрачењем, а затим убрзава у другој комори са осцилирајућим електричним и магнетним пољем. Услед одвојеног јонизовања и убрзања јона, регулише се импулс снаге мотора.

Електротермални јонски мотор

Постоји неколико типова ове диск јединице:

  • Ресистоџер
  • Аркџет
  • Микроталасни електро термички јонски мотор
  • Топлотни јонски циклотронски јонски мотор (VASIMR)
VASIMR

VASIMR (варијабилна специфична импулсна магнетоплазматска ракета) јонизује гас пропилент у плазму помоћу радио таласа, а затим магнетно поље убрзава плазму у задњем делу ракетног мотора генеришући потисак. VASIMR тренутно развија приватна компанија, ”Ад Астра Рокет Компани” (енг Ad Astra Rocket Company), са седиштем у Хјустону, уз помоћ канадског Наутела, који производи 200 kW RF генеришући јонизирајуће гасове. Неке од компоненти "проточне плазме" тиспитане су у лабораторијама у Либерији, (Костарика). Овај пројекат води бивши астронаут NASA дрФранклин Чанг-Диаз (CRC-USA).

VASIMR, попречни пресек

Испитани мотор VASIMR, снаге од 200 kW, био је предмет расправе о постављању на Међународну свемирску станицу као део плана истраживања VASIMR у свемиру. Међутим, планови за овај опит на ISS броду су отказани 2015. године од стране центра NASA. Предвиђени мотор од 200 kW могао би смањити време лета од Земље до Јупитера или Сатурна са четрнаест на шест месеци, а до Марса са 6 месеци на 39 дана.

Хеликон, двослојни јонски мотор

Хеликон је двослојни јонски мотор (енг helicon double layer thrusters) који избацује великом брзином јонизоване гасове. Гас се убацује у цевну комору чији је задња страна отворена. Наизменичне радиофреквентне таласе (прототип је направљен са 13,56 MHz) ствара специјално пројектована антена, која ообухвата цевасту комору. Радио таласи узрокују стварање плазме. Магнетно поље је углавном константно, али у једном делу гране, ствара магнетну млазницу. Постоји велика разлика у густини плазме у комори и магнетној млазници, што узрокује убрзање и елиминацију јона. Резултат тога је сила потиска.

Поређење јонских мотора

 

МоторГоривоПотребна снага
(kW)
Специфични инпулс
(s)
Потисак
(mN)
NSTAR Ksenon 2,3 3.300 92
NEXT Ksenon 7 7 4.300 327
NEXIS ksenon 20,5 6.000-7.500 400
HiPEP Ksenon 25-50 6.000-9.000 460-670
RIT 22 Ksenon 5 3.000-6.000 50 - 200
Halov jonski pogon Bizmut 25 3.000 1.130
Halov jonski pogon Bizmut 140 8.000 2.500
Halov jonski pogon Ksenon 25 3.250 950
Halov jonski pogon Ksenon 75 2.900 2.900
FEEP Tekući cezijum 6x10 6.000-10.000 0,001-1
VASIMR Argon 200 3.000-30.000 ~5.000

 

МоторГоривоПотребна снага
(kW)
Специфични импулс
(s)
Потисак
(mN)
MPDT водоник 1.500 4.900 26.300
MPDT водоник 3.750 3.500 88.500
MPDT водоник 7.500 6.000 60.000
LiLFA Para литијума 500 4.077 12.000
Легенда: Динамичка магнетна плазма — MPDT

Трајање рада

Дуг непрекидан рад се захтева од јонског мотора због његовог малог притиска, тако да има довољно времена да достигне потребну брзину (убрзањем) летелице за реализацију задате мисије. Имајући то у виду, за јонске моторе, пројектни захтеви су наглашени како би се осигурао континуални рад у периоду од неколико седмица, чак и година.

У време непрекидног рада и животног века електростатичких јонских мотора, он утиче на неколико фактора и процеса. У електростатичким мрежним структурама, јони мењају набој протоком неутралног гаса и убрзавају га до негативне мреже убрзивача, изазивајући ерозију мреже. Крај животног века се дешава када структура мреже пропадне или се у њој повежају отвори тако да је екстракција јона значајно угрожена; нпр. појава супротног протока електрона. Ерозија мреже се не може избећи и она је главни узрок ограничавања века трајања јонских мотора. Основни услов за пројекат решетке је оптималан избор материјала, који може смањити ерозију и продужити животни век јонског мотора до преко 20.000 сати.

Испитивањем електростатичког јонског мотора, у центру NASA, добијено је време рада од 30.472 сати (приближно 3,5 године), са континуалним потиском при максималној снази. На пример, испитан је електростатички јонски мотор NSTAR, са којим је потврђено да може радити 3,5 године без икаквих кварова.

 
     је подручје тренутне пропулзивне ефикасности     (), а      укупне ефикасности летелице (), у процентима укупне ефикасности мотора. Убрзавање летелице је од почетка. Максимална ефикасност летелице је око 1,6 пута већа од брзина издувног млаза.

Гориво

Процес јонизације троши велики проценат енергије потребне за погон јонских мотора. Идеални погонски гас се лако јонизује и има висок однос енергије / јонизације. Додатно, погонско гориво не би требало у великој мери нагризати мотор како би се осигурао дуг његов век, док истовремено не би требао ни контаминирати летелицу. 

Многе савремене конструкције користе гасни ксенон јер му је потребна мања енергија јонизације, има велики атомски број, не реагује са другим атомима и не уништава значајну опрему мотора. Недостатак је што га има мало на Земљи и веома је скуп. 

Жива је коришћено у старијим конструкцијама, отровна је и веома скупа, и има тенденцију да реагује у контакту са металима на свемирском броду. 

Бизмут је и даље предмет проучавања и доста је обећавајући, посебно за Халов јонски мотор.

Јонски мотор VASIMR теоретски може користити било које гориво, али опити су показали да је најпогоднији аргон, кога има много и јефтин је. Испитивање употребе чврстог јода као погонског горива је у току, како би се смањила запремина складиштења.

Енергетска ефикасност

Енергетска ефикасност мотора је однос кинетичке енергије издувног млаза у секунди са потрошеном електричном енергијом. Укупна енергетска ефикасност система одређена је пропулзивном ефикасношћу, која зависи од брзине летелице и брзине издувних гасова.

Модел свемирске летелице BepiColombo

Неки мотори могу да промене брзину издувних гасова, али сви се могу пројектовати са различитим брзинама издувних гасова. На доњем крају променљиве специфичног импулса, Isp, укупна ефикасност пада јер јонизација троши већи проценат енергије, а при високој крајњој пропулзивној ефикасности се смањује. Оптимална ефикасност и брзина издувних гасова за сваку дату мисију може се срачунати како би се постигли минимални укупни трошкови.

Оперативна употреба

Јонски мотор је првенствено намењен за погон свемирских летелица. Имајући у виду да је малог потиска мора испуњавати услов поузданог дуготрајног рада.

Користи се за погон свемирских летелица у фазама промене орбите лета, прилагођавања висине посебно на нижим висинама (у горњим слојевима атмосфере), за пренос горива између појединих спремника и за прецизно подешавање положаја. Сматра се да је то веома погодан погон за међупланетарне мисије.

Активне мисије

* Artemis

Комуникациони сателит изграђен од стране Европске свемирске агенције.

* Hajabusa-2

Deep Space 1 у окружењу комета.

Аутоматска међупланетарна станица Јапанске агенције за истраживање свемира (JAXA) пројектована да испоручи узорке тла астероида класе А.

* BepiColombo

Заједничка аутоматска мисија Европске свемирске агенције (ЕКА и Јапанске агенције за истраживање свемира (ЈАКСА) проучавају Меркур. Две летелице ће бити лансиране у орбиту: Меркури Планетари Орбитер и Меркури Магнетошперич Орбитер.

Званично представљање одржано је 20. октобра 2018. године. Долазак Меркуре Планетарије у децембру 2025. године, након лета на Земљу, две године до Венере и 6 година до Меркура.

* Dawn

Реализовани летови

* SERT

Модел летелице Hajabusa

Први пут је у лету коришћен Јонски мотор, на програмима SERT I и SERT II. SERT I је лансиран 20. јула 1964. године, када је коришћен електростатски јонски мотор, а гориво је било жива и цезијум. SERT II је лансиран 3. фебруара 1970. године и користио је два јонска мотора са живом, као горивом а достигао је хиљаде сати рада.

* Deep Space 1

Експериментална аутоматска међупланетарна станица (AMC), покренута 24. октобра 1998. године, као део NASA програма „Нови Миленијум”. Користио је решеткасти електростатички млазни мотор NSTAR и гориво ксенон. Главни циљ лета био је да се испита дванаест најновијих технологија које могу значајно смањити трошкове и ризике свемирских пројеката.

* Artemis

Европска свемирска агенција лансирала је телекомуникациони сателит 12. јула 2001. године, а на почетку је имала проблема са јонским мотором RIT 10, који је, међутим, након 18 мјесеци успео да оствари свој задатак, поставивши се на планирану геостационарну орбиту.

* Hajabusa 

Уметнички приказ летелице SMART-1

Јапанска свемирска агенција је лансирала, 2003. године, летелицу Hajabusa, која се задржала у близини астероида 25143 Итокава. Погон јој је био јонски мотор. Иако је летелица имала одређених проблема са мотором, успешно се вратила на Земљу.

* Smart 1

Прва аутоматска станица Европске свемирске агенције за проучавање Месеца. Уређај је направљен по налогу ESA од стране Шведске свемирске корпорације уз учешће скоро 30 коопераната из 11 европских земаља и SAD-а. Укупна вриједност пројекта износила је 110 милиона евра.

* Zora 

Летелица је лансирана, 27. 09. 2007. године, са задатком да истражи астероид Весту и патуљасту планету Церер. Коришћена су три јонска мотора са летелице Deep Space 1. Остварено је убрзање од 0 до 97 km/h, у току 4 дана.

* GOCE

АМС Dawn, међупланетарни лет
(рачунарск графика)

ESA су 16. септембра 2009. године лансирали GOCE за 20-мјесечни лет како би се проучавала Земљино гравитационо поље и струје у океанима. Јонски мотор је успешно са својим потиском одржавао висину летелице уравнотежавајући јој тежину услед дејства гравитације Земље.

* LISA Pathfinder

Завршена свемирска мисија Европске свемирске агенције (ESA), намењена да испитује технологије потребне за планирану изградњу еволуиране свемирске антене за ласерске интерферометре (LISA). Циљ мисије LISA, чије је лансирање планирано за 2034. годину, је обука за регистрацију гравитационих таласа и испитивање опште теорије релативности. Раније је пројект Pathfinder био познат као Мала мисија за напредна истраживања у технологији-2 (SMART-2). Лансирање летелице Vegaодржан је 3. децембра 2015. године.

* Dawn

Аутоматска међупланетарна станица (AMC), коју је NASA покренула 27. новембра 2007. године, за проучавање астероида Запад и патуљастог планета Церес.

Zora је била прва мисија истраживања из орбите неког од небеских тела, први уређај за орбиту главног астероида главног појаса (2011-2012) и први у орбити патуљасте планете (од 2015. до данас).

Цена мисије је 373 милиона долара, за изградњу и лансирање заната.

Уређај је 1. августа 2018. године исцрпио сву залиху горива за маневрирање и промену орбите, тако да је његова мисија званично завршена након 11 година рада мотора.

Космички програм агенције NASA, назван „Прометеј”, који није реализован.
За њега је развијен снажан јонски мотор, који се напаја струјом из нуклеарног реактора.

Извори