Bộ máy chính để các vệ tinh duy trì được trên quỹ đạo Trái đất

Các động cơ đẩy ion của NASA hoạt động thông qua một cơ chế gọi là hiệu ứng Hall. Thay vì sử dụng một quá trình phản ứng hóa học để tạo lực đẩy, bộ đẩy ion dựa trên hiệu ứng Hall sử dụng một điện trường từ các tấm pin mặt trời để tăng tốc cho nhiên liệu đẩy, thường là các khí hiếm như xenon hay krypton. Điện trường này sẽ bảo toàn, tránh gây thất thoát electron và sử dụng các electron đó để ion hóa khí xenon thành ion Xe+, từ đó tăng tốc các ion Xe+ này để tạo ra lực đẩy và giúp vệ tinh chuyển động. Cụ thể hơn chúng diễn ra theo 5 bước sau:

Bước 1: Một điện cực (catot) phun ra các electron vào trong một buồng ion hóa, tại đây chúng được từ trường cung cấp năng lượng để tiến hành bắn phá.

Bước 2: Tiếp theo, chất đẩy xenon (Xe) trong bình chứa cũng được đưa vào buồng ion hóa. Do Xe có năng lượng ion hóa tương đối thấp, nên sẽ không tốn quá nhiều năng lượng để “lấy đi” 1 electron khỏi nó.

Bước 3: Trong buồng ion hóa, các electron sẽ bắn phá khí Xe, làm cho các nguyên tử Xe trở thành những ion tích điện dương (Xe+). Tất cả tạo thành một “hỗn hợp” gồm các ion Xe+, các electron có từ đầu và electron văng ra từ nguyên tử Xe.

Bước 4: Sau đó, hỗn hợp này đi đến hai lưới điện cực tích điện trái dấu nhau. Các electron bị giam giữ bởi lưới điện cực thứ nhất, sau đó chúng được “tái sử dụng” để ion hóa tiếp Xe. Còn lưới điện cực thứ hai hút các ion Xe+, tăng tốc và đẩy chúng ra phía sau vệ tinh để tạo lực đẩy.

Bước 5: Khi chùm ion dương ra khỏi động cơ, các electron phát ra từ một điện cực gắn bên ngoài sẽ trung hòa chùm ion dương đó nhằm giữ cho các ion không bị hút trở lại tàu, đồng thời làm giảm lực đẩy ròng. Vì vậy catot ngoài này còn có tên là bộ trung hòa.