打破化學火箭壟斷局面
幾十年來，太空旅行的唯一辦法就是依靠化學推進作用的火箭發動機。化學航天器推進系統通過使熱推進劑氣體或者利用噴嘴熱力學來產生推力，化學推進系統會受到可用反應能量和熱傳導因素的限制。對於需要高效率增量的任務，我們就需要一種新的推進方法了，這個方法可以比使用化學燃料達到更高的速度和效率，今天我們要談的新的推進方式便是電磁推進。
電磁推進系統是通過使用電動過程來加速推進劑，從而產生推力。如在電磁推進系統中使用了反應更激烈的推進劑的話，還可以增加排氣速度，提升效率，不過剛開始的電磁推進技術與化學推進方式有著相同的弊端，那就是與推進劑氣流接觸的發動機部件會受到一些溫度限制。
RS-25引擎正在約翰·斯丹尼斯太空中心進行耐久力測試，一臺遠程攝像機捕獲了RS-25的照片
現在，航天工程師正在設計並使用新的方法讓我們揚帆遠航，多樣化的推進方式將幫助我們早日穿越星球之間。現在的一些實驗性推進方式包括電磁推進，核聚變推進和反物質推進，當然了，除了電磁推進之外，其他的推進方式距離我們還有一些遙遠。
電磁推進的研究之路
那麼什麼是電磁推進呢？當被冷卻到極低的溫度時，電磁體會表現出不尋常的行為，也就是說在通電後最初的幾納秒內，它們會進行不斷的高頻振動。所以科學家們想到了一個好辦法，如果可以將這種振動抑制在一個方向上，那麼它可以產生足夠的同向震動，這樣的話可以讓電磁推進的航天器比其他的航天器速度更快，效率更高。
說明了飛行在“深空1號”上的柵格化靜電離子引擎的操作。
科學家們一直在致力於開發更好的超導磁體和用於電磁推進的大功率固態開關。在1990年代中期，Goodwin主持了美國宇航局的突破性推進物理項目，該項目致力於設計並使用沒有任何推進劑，高能量並且高效率的系統。現代科學家的研究靈感就是來自於Goodwin提出的一種空間推進系統的想法，該系統每秒可振動400000次，系統的核心就是一種極冷的超導磁體。
如果可以將這種快速的同向震動定位到一個方向，則可以創建一種非常有效的空間推進系統，該系統可以達到約為光速1％的速度。相比之下，現在飛行速度最快的帕克太陽探測器可以以每小時70多萬公里的速度飛行，大約是光速的0.067%。
歐洲宇航局設計並製造電磁推進引擎
現在，一個研究小組已經成功地在真空中測試了電磁推進引擎，這是多年來關於電磁推進技術的一項重大突破。電磁推進的推力其實是由於量子真空（具有儘可能低的能量量子態）而產生的，就像推進劑離子在磁動力驅動器中的作用一樣，也就是先讓推進劑帶電，然後用磁場引導它推動航天器在相反的方向運動。
現代科學中的電磁推進技術
下一顆恆星距離我們太遙遠了，雖然電磁推進可以讓我們達到1%的光速，但是目前來說，利用電磁推進進行遠距離推進任務是不太現實的。不過這不會影響電磁推進的應用，如果長距離推進任務不太現實，那短距離推進呢？比如我們可以給一些地球軌道衛星使用這個技術，我們知道只有在擁有燃料的情況下，衛星才能進行機動變軌，而燃料一般來說就是整個衛星質量最高的一部分。例如，美國海軍在2008年擊落的一個衛星重約2250公斤，其中的五分之一是肼燃料……
NASA實驗室中看到的電磁推進引擎原型
對燃料的需求意味著衛星必須更大，發射它們的火箭的運載量也必須更高，發射的成本也會隨之增加，所以這時候電磁推進就提供了新的替代方案。而且有一個先天優勢是我們地球的周圍就有磁場，現在科學家們要做的就是搞清楚如何使電流流過衛星電磁推進系統的電線，形成迴路。
通常，要使電流流過電線，需要一個完整的電路，也就是電線環結構，當電流流過電線環時，磁場將在電線的一側向一個方向施加力，而在另一側會向相反的方向施加力，然後這些力會相互抵消。為了獲得僅沿一個方向推動的力，這意味著電子必須從某個地方出來然後從某個地方出去。
普林斯頓大學的電磁質動力推進器AF-MPDT
在這個時候我們可以借用地球等離子體的循環機制，在1000公里左右，地球就有低密度電子雲，這個時候衛星的電子收集器可以從等離子體中收集電子。另一端的電子發射器可以釋放等離子體，從而完成迴路，所以在一些低軌道進行電磁推進實驗是可行的。
現在在電磁推進領域一共有三種電磁推進技術，分別是固體推進劑脈衝等離子引擎PPT，磁等離子體動力學引擎MPD和脈衝感應引擎PIT。PPT和MPD推進器都可以用在太空任務，現在很多實驗衛星都使用了PPT模式技術。不過現在，PPT技術實驗衛星的性能相當差，在大約1000秒的特定脈衝下只能提供大約8％的效率。但是，實驗室PPT在2000秒的特定脈衝下可以產生34％的效率，並且在5170秒的特定脈衝下還顯示了53％效率的峰值性能水平。MPD推進器在日本MS-T4航天器上進行了試驗，之後還進行了飛行測試，效率很不錯。
日本MS-T4航天器渲染圖
MPD電磁推進器是脈衝式的，在使用氨推進劑的2500秒比脈衝下，其峰值效率為22％。科學家還使用鋰推進劑對實驗室MPD推進器進行了測試，效率高達70％，最近使用氨和肼推進劑進行的MPD性能測量非常令人興奮，對於4000到8000秒之間的特定脈衝，效率達到了50％。
未來的電磁推進技術令人遐想
儘管進行了數十年的研究，開發和測試，但某些電磁推進技術在早期航天任務並沒有立即使用，這主要是由於早期的電磁推進引擎還沒有足夠的動力。自進入新世紀以來，新開發的航天器上不斷增加的電力水平使電磁推進成為未來可能替代化學推進的一種新推進方式，也有越來越多的衛星將混用或者單獨使用電磁推進，比如GOCE，AlphaSat，Bepi Colombo，SmallGeo等等衛星任務。
在商業衛星領域，電磁推進主要還是用於實驗衛星，比如在2012年，波音公司使用電磁推進進行了衛星軌道提升和站位維護的功能，從而節省了數千公斤的質量並降低了衛星價格。從那之後，也有一些商業衛星公司開始發展電磁推進，以便降低衛星發射及運行的成本，提高公司的收益，目前一些衛星公司對電磁推進及其相關領域的興趣正在日益增長。
目前，所有太空參與者都將電磁推進視為新一代商業和科學衛星的一項關鍵和革命性技術，在未來，衛星或者火箭的推進技術將更加多元化，而電磁推進的應用和開發前進目前來看是非常不錯的，在未來電磁推進也許可以成為新推進能源中最閃亮的一顆星。
