Se denomina propulsión espacial a cualquier tecnología capaz de impulsar una nave por el espacio.Debido al vacío del espacio exterior, cualquier aceleración deberá basarse en la tercera ley Newton (o ley de acción y reacción), según la cual, «por cada fuerza que actúa sobre un cuerpo, este realiza una fuerza de igual intensidad, pero de sentido contrario».Con este propósito se están desarrollando los motores iónicos, que gracias a la mayor velocidad de salida del propelente pueden ser diez veces más eficientes.Aun así, ningún motor conocido hasta el momento es capaz de obtener velocidades suficientes como para plantear viajes interestelares.No se puede descartar tampoco que en un futuro lejano sean viables otros métodos de propulsión más exóticos, como los «motores de curvatura» o motores warp.Los satélites no sufren por lo general una resistencia aerodinámica apreciable (si bien en las órbitas más bajas todavía persiste una enrarecida atmósfera remanente).Las naves espaciales que realizan viajes interplanetarios han de recorrer largas distancias.De esta manera la nave acelera o desacelera, pasando a adoptar una órbita elíptica alrededor del Sol, que es tangente a la órbita previa.La nave espacial así propulsada cae libremente en esta órbita hasta que alcanza su destino.Estas naves seguirían una trayectoria diferente a la definida por la transferencia orbital de Hohmann, ya que pueden ser permanentemente empujadas radialmente desde el Sol hacia el exterior del sistema solar.Cuando la nave espacial es lanzada desde la Tierra, el método de propulsión empleado deberá superar la fuerza gravitacional para obtener una aceleración neta positiva.Ponerse en órbita consiste en alcanzar una velocidad tangencial tal que genere una fuerza centrípeta suficiente para compensar el efecto del campo gravitatorio de la Tierra.Para lograr que un cohete funcione son necesarias dos cosas: El impulso proporcionado al expulsar una partícula de masa reactiva, si esta posee una masa de m a una velocidad v, es igual a m•v.Pero esta partícula se expulsa con una energía cinética igual a m•v2/2, que debe proceder de alguna parte.En un propulsor iónico, se emplea la electricidad para acelerar los iones y expulsarlos.Existen otros dispositivos que proporcionan energía eléctrica como los paneles solares o un reactor nuclear, mientras que los iones son los encargados de proporcionar la masa reactiva.Aunque los dos valores difieren en un factor igual a la G, la aceleración de la gravedad sobre la superficie terrestre (Esto es un problema si es un requerimiento que el motor proporcione una gran cantidad de empuje., y el motor del cohete tuviera una velocidad de evacuación ve, entonces la masa M reactiva sería calculada mediante la ecuación de Tsiolkovsky mediantePara poder lograr esto, mucha de la energía almacenada se destina a acelerar la propia masa reactiva.Para una misión, por ejemplo, de lanzamiento y planetizaje (Aterrizar en otro planeta) es necesario tener en cuenta que hay que superar las fuerzas de gravedad (son resistentes al despegue, y provocan un aumento del propelente necesario).Es típico considerar estas caractersísticas y otras muchas para poder lograr un correcto delta-v efectivo en la misión.Si hubiera necesidad de guiar la nave se necesitaría mucho más propelente.Existen algunos métodos especiales para los lanzamientos, las llegadas a los planetas y los aterrizajes.Al gas extremadamente caliente se le permite escapar a través de una abertura capaz de hacer expandir el gas a una proporción alta, la abertura se denomina: tobera.Desde luego la máquina que haga esto es compleja, pero las investigaciones en fusión nuclear han desarrollado métodos, algunos de los cuales han sido usados en sistemas especulativos de propulsión a chorro.Los estudios muestran que los motores a reacción, tales como los ramjets o los turbojets son generalmente demasiado pesados (la razón empuje/peso es baja) para cualquier desarrollo de operaciones de lanzamiento, por esta razón se suelen lanzar desde otras naves ya en vuelo.Los aerorreactores queman propelente más eficientemente y permiten emplear una trayectoria más tangencial, los vehículos típicamente vuelan tangencialmente a la superficie de la Tierra hasta que abandonan la atmósfera terrestre, en este instante desarrollan un segundo cohete delta-v que enlaza este estado con la órbita.Para algunas misiones la energía solar puede ser suficiente, y es empleada muy a menudo, pero para otras se requiere una fuente de energía nuclear; los motores que emplean la energía de una fuente nuclear se denominan cohetes de electricidad nuclear.Este método no es el único para controlar la actitud del mismo, se pueden emplear sistemas que aprovechen el viento solar o las fuerzas magnéticas para hacer la misma función, algunos de estos sistemas pueden diseñarse de tal manera que pueden servir como sistema secundario.
Proyecto Bussard, uno de los sistemas de propulsión pensados para los viajes interestelares.
Concepción artística del funcionamiento y disposición de una vela solar.
Test de un motor cohete "frío" (apagado) de la NASA (National Aeronautics and Space Administration: administración nacional de la aeronáutica y el espacio).
Motor de prueba que acelera iones empleando fuerzas electromagnéticas.
Estudio de la NASA sobre una vela solar. La vela podría tener una magnitud de medio kilómetro.
