이온엔진은 이온을 발사해 얻는 추진력으로 우주선을 움직이는데, 주로 제논 가스를 연료로 사용한다. 제논 가스에 전압이나 자기장을 걸어 전자와 양이온으로 분리한 뒤 무거운 양이온을 빠른 속도로 가속시켜 내뿜는다. 이온엔진은 양이온을 광속에 가깝게 내뿜기 때문에 이론적으로는 작용-반작용 법칙에 따라 탐사선을 광속 가까이 가속할 수 있다. 연료소비효율이 뛰어나 수명이 긴 점도 이온엔진의 특징이다. 지상 250km를 돌다가 지난해 11월 성공적으로 임무를 마친 유럽우주국(ESA)의 지구중력장 탐사위성(GOCE)에도 최신 이온엔진이 탑재됐다. 그 대신 우리나라의 ‘나로호’나 미국 스페이스X의 ‘팰컨9’ 등 화학연료를 사용하는 로켓 엔진보다 순간적인 추력이 약해 지구 중력을 탈출하는 용도로는 적합하지 않다. 이 때문에 이온엔진은 중력이나 공기 저항이 없는 우주 비행에 최적화된 기술로 평가받는다. NASA는 차세대 이온엔진 ‘바시미르(VASIMR)’를 개발해 내년 국제우주정거장(ISS) 시험을 계획하고 있다. 바시미르는 플라스마를 분출해서 얻는 힘으로 우주선을 움직이며, 최고 초속 50km로 화성까지 5개월 만에 주파할 수 있어 ‘꿈의 엔진’으로 불린다.