Jusqu’à présent, la quasi-totalité des missions spatiales ont utilisé des moteurs-fusées fonctionnant avec du carburant chimique. Malheureusement, ceux-ci ne sont pas très efficaces. Par exemple, plus de la moitié de la masse au lancement de la sonde Rosetta de l’ESA était constituée de carburant.
L'ESA étudie actuellement des moyens de réduire la quantité de carburant embarquée. L'une des pistes envisagées est le moteur ionique, qui utilise un ‘ canon ’ électrique pour propulser du gaz dans l'espace.
Bien que la poussée vers l'avant du moteur soit très faible, celui-ci prend progressivement de la vitesse. À terme, il permet à un vaisseau spatial de se déplacer très rapidement.
Un moteur ionique a été essayé avec succès par SMART-1 dans son trajet vers la Lune. Le moteur a produit une poussée par kilo de carburant utilisé 10 fois supérieure à celle obtenue avec un moteur fusée classique.
L'ESA étudie aussi un engin spatial utilisant des voiles solaires plutôt que des moteurs. Les rayons solaires frappant une grande voile comparable à un miroir permettent de pousser un engin spatial vers d'autres planètes. Après plusieurs mois, ce type d'engin pourrait atteindre une vitesse de 360 000 km/h.
Une autre façon d'économiser du carburant et de réduire le poids consiste à ralentir en traversant l'atmosphère supérieure d'une planète. L'ESA prévoit de construire un vaisseau spatial qui se mettra en orbite autour de Mars en utilisant cette méthode dite d‘’ aérocapture ».
