首先，我建議您閱讀NASA研究人員Dan Goebel和Ira Katz撰寫的“電力推進基礎知識（...）”第2.6節。它在互聯網上是免費的，並且它們顯示了常規推進器的相當不錯的能量平衡。這是pdf的鏈接：電力推進基礎。

第二，計算總體功耗的公式為：

$$ P = \ frac {g_0 T I_ {sp}} {2 \ eta_T} $$

例如，對於一個推進器，以2000秒的特定脈衝產生150 mN的推力，效率為0.8，則功率消耗已經是1.875 kW。該等式在同一本書的第2.5節中得到了證明，並且僅從以下關係式得出：

光束的動能（稱為噴射力）定義為

$$ P_ {jet} = \ frac {1} {2 } \ dot {m} _p v_e ^ 2 = \ frac {T ^ 2} {2 \ dot {m} _p} $$

因此，正如書中所討論的那樣，大多數功能很簡單習慣於光束的絕對加速度。所有其他功耗（電離，壁損耗，在網格處的碰撞等）均在效率中考慮，並且與波束的電磁加速度相比較小。

關於這種類型的驅動，要注意的是離子首先遇到帶正電的加速柵極。向火箭提供推力的離子也帶正電，因此它們將被排斥並包含在等離子體室內。離子到達加速柵內部的唯一方法是擴散，這意味著離子必須已經具有足夠的動能才能接近並橫穿正加速柵。如果離子的動能不足以超過正網格，它將被反射回等離子室，而不會對火箭的加速做出貢獻。

等離子室中的離子的行為類似於氣體具有廣泛的動能。只有最高能量的離子才能到達柵極之間的加速場。有兩種增加離子進入網格之間加速場的速率的方法：增加等離子體的溫度和增加密度。第一種方法增加了離子的平均動能，使更多的離子通過正網格並到達加速場。第二種產生更多的離子，從而導致更多的加速離子。

因此，功率消耗來自保持等離子體足夠熱和緻密以使足夠多的離子快速進入加速場。足夠的速度以獲得所需的推力。即使在理想的火箭中，也不會造成任何損失，這是理想的火箭，其燃燒室壁的熱量損失，離子/電子吸收引起的網格電荷損失，重組產生的離子損失等不會造成損失。如果沒有功率輸入，等離子體會冷卻並變薄，因為它會向排氣中損失其最高的能量離子（蒸發冷卻）。最終，等離子室將只有壁和帶正電的柵極所包含的低能離子，無法逃脫。

從某種意義上說，離子推進器的 ISP極高是造成其能量飢餓的原因，而與操作細節無關。

它的工作原理是這樣的：我們需要一定量的delta-v（畢竟這是推力器的作用），或更正式地是一定量的衝量$ J $，我們將通過向外部投擲質量來獲得它。 $$ J = \ Delta m_ \ text {fuel} v_ \ text {exhaust} \;。$$（此處，$ \ Delta m_ \ text {fuel} $的大小應足以忽略高階項。這可以是

現在，我們根據投擲到船外的質量（計算$）來計算此選擇的能源成本$ W $。 K $（相對於航天器的排氣動能）：\ begin {align *} W & = \ Delta K \\ & = \ frac {1} {2}（\ Delta m_ \ text {fuel}）v_ \ text {exhaust} ^ 2 \\ & = \ frac {J ^ 2} {2 \，\ Delta m_ \ text {fuel}} \;。 \ end {align *}

因此，對於固定的脈衝，使用更多的燃料需要較少的能量（忽略了驅動機構的效率）。

從這個角度出發，排氣速度非常高的引擎比壞的要好！

但是我們出於某些原因仍然使用它們。首先，火箭方程式的專制（與質量比成指數關係）使其他考慮因素黯然失色；第二次從地面發射需要幾乎不計成本的高推力，第三次化學推進劑的能源成本是在製造時而不是在火箭發射時支付的

就衛星和探測引擎而言，主要是質量分數問題。

火箭技術的基礎是動量守恆：

$ p = mv $（動量=質量*速度）

由於動量得以守恆，因此推進劑動量的變化

也等於運動物體的能量由動能方程定義：

$ KE = {1 \ over2} mv ^ 2 $（動能等於質量乘以速度平方的一半）

請注意，速度項在第一個方程中是線性的，而在第二個方程中是平方的。

例如，如果您將推進劑的速度加倍，而質量減半，則動量的變化將保持不變，但實現該變化所需的能量將翻倍！

因此，離子引擎由於將低質量推進劑加速到非常高的速度而顯得“能源效率低”。

在某些應用中，這非常好：將質量放入軌道非常昂貴，因此使用不太“節能”的發動機來節省推進劑質量是有意義的。推進劑的速度也定義了火箭方程式的上限，因此理論上可以有更高的最終速度。在其他情況下，此特性是不可取的。

除了其他人描述的主要原因外，關於所有來自電源的廢氣能量，與推進劑的化學能相反，在像VASIMR這樣的更先進的離子推進器中，所有這些都產生了一個“下沉”。

您的常規化學發動機是由耐高溫和高壓的優質合金製成，並具有主動冷卻系統，以防止它們融化和撕裂-以及所有用於推進劑能量的數量級低於每秒離子發動機的速度。

被加速到每秒幾十公里的離子化推進劑將充當極熱，極具磨蝕性的等離子體，使所有噴嘴，格柵，通常所有的噴嘴都無法工作驅動器的堅固結構元件。更簡單的驅動器可以輕鬆處理它-讓它發生，縮短驅動器的使用壽命，並為可達到的delta-V設置上限，因為在耗盡推進劑之前，驅動器會死掉。較高級的設備使用可以處理這種情況的唯一“材料”，並且可以立即完全“自我修復”：磁場。例如，在VASIMR中，氣體在經過電離系統的任何時候都不會接觸到結構元素。它完全被困在一個完全由磁場組成的整體，相當複雜的“管道系統”中。

...而且您需要大量電能才能保持這些電磁體的運行。畢竟，它們必須足夠強大，才能阻止和轉移以幾十公里/秒的速度移動的粒子-完全獨立於所有將粒子加速到這些速度的耗電系統。