离子推进器
离子推进器将电能和氙气转化为带正电荷的高速离子流，金属高压输电网对离子流施加静电引力，离子流获得加速度，加速后的离子使推进器获得时速高达143201千米的速度，推动航天器前进。离子发动机的燃烧效率比常规化学发动机的高大约10倍。
新型离子推进器研制计划是在“深空”1号探测器任务成功完成的基础上制定的。1998年美国发射一个以验证先进飞行技术为目的的“深空”1号探测器。该探测器由一个直径3.048分米的离子推进器提供动力，在为期20个月的飞行任务期间，航天器达到了12711千米的时速。 “深空”1号飞行任务的成功是向大功率离子推进的广泛应用迈出的第一步。与“深空”1号离子发动机相比，NASA更高性能氙推进离子发动机可携带的有效载荷要多得多，寿命更长一些。
太空内推进计划寻求研制先进的推进技术，以便极大降低NASA近期或中期科学任务的成本、减少质量和缩短行进时间。
离子发动机，也就是通常所说的“电火箭”，其原理也并不复杂，推进剂被电离成粒子，在电磁场中加速，高速喷出。从发展趋势来看，美国的研究范围几乎覆盖了所有类型的电推力器，但以离子发动机的研制为主，美国航宇局在其中扮演了最活跃的角色。最近它有一项规模很大的计划，即“太阳电推进技术应用及准备计划”。1998年10月美国航宇局发射的空间探测器“深空”1号率先实现了以离子发动机系统为主推进，这标志着电推进的应用进入了一个崭新阶段。“深空”1号在离子推进系统工作期间，其自主导航仪能够根据太阳电池阵产生电能的模型和器载设备功耗的情况，选择推力器的节流级，调节推力大小。在一般情况下，弹道机动和中途修正也由离子推进系统来执行。
欧空局已经将电推进作为未来十大尖端技术之一。目前法国正在研制稳态等离子体推力器，欧空局准备应用氙离子推力器。欧空局向月球发射SMART－1探测器的目的之一就是验证如何利用离子推进技术把未来的探测器送入绕水星运行的轨道。
俄罗斯的稳态等离子体推力器得到了实际应用。日本的电弧加热式推力器已在空间自由飞行器上通过在轨测试。
目前，国际电推进研究对象还扩展到了一些采用新的工作原理的推进方案，如采用微加工工艺成型的微型离子器、采用等离子体气体聚变的推力器等。而所有这些项目大多得到了政府和大公司的资金支持。
国际上核推进技术的研发也已崭露头角。核推进火箭提供的最大速度增量可达到每秒22千米，可以大大缩短探测器到达月球的时间。运用核推进火箭，探测器到达土星的飞行时间只需要3年，而传统航天器则要花费7年的时间。核推进火箭非常安全而且有利于环保，这一点与人们平时的想象相反，因为发射核火箭时，放射性并不强。载有核助推器的空间探测器可作为普通化学火箭头部的有效载荷被发射出去，当有效载荷进入地球高轨道(即大约800千米以上)时，核反应堆开始工作。
制造核动力火箭发动机所需的技术并非遥不可及。目前美国已经设计出一种小型核动力火箭发动机，称为微型核反应堆发动机，大约还要6～7年可制造出来。美国航宇局最近表示，它近期在月球探测技术方面想做的主要是加速包括核能推进在内的新推进技术的研发工作。在美国航宇局2003财年预算草案中，有4650万美元用于核推进研究；有7900万美元用于航天器核反应堆研制。
在月球探测中，缩短到达月球的时间，使观测卫星能以较少的推进剂携带更多的观测仪器等要求，都会使电推进、核推进等高效推进技术成为最重要的技术而得以更快地发展。
高效能源变换技术将朝着小型、轻便太阳电池方向发展。在传输技术方面，未来将开发微波或激光能源传输技术，包括从卫星到月球探测器，从月球上的能源站到月球探测器等的能源传输。
由于传统控制技术越来越难以满足航天器月球探测任务多样性和姿态控制、轨道控制的高性能指标要求，先进航天国家早在20世纪80年代就着手发展航天器智能自主技术，并在自己的空间探测计划中逐渐增大了对智能自主技术的投入力度。
欧空局较早就展开了在轨智能自主技术的研究。美国航宇局“新盛世”计划把智能自主技术放在首位，旨在研制自主航天器，使深空探测器能自主完成导航控制、数据处理、故障判断和部分重构与维修工作，从而大大减少对地面测控、通信等支持系统的依赖。俄罗斯和日本的航天研究机构，在自主技术方面也都开展了研发工作。印度宇航界也非常重视具有自主功能的软件的开发。
先进航天国家在“战略规划→研究开发→型号应用”各个层次都非常重视探测器智能自主技术。他们往往按照“走一步、看一步、想一步”的三步曲进行发展，即利用先进成熟技术做当前之事，与此同时大力开发试验下一步先进技术，同时还要想到更远的需求以便提早作技术发展的战略规划。
离子推进器缺点是它的推力很小，目前的离子推进系统只能吹得动一张纸，无法使太空船脱离地表，而且也需要很长的时间进行加速。