Il existe trois moyens proposés de voyage interplanétaire qui retiennent le plus l’attention – les fusées à liquide biergol, les moteurs électriques, notamment le moteur ionique ou le propulseur ionique, et le plus expérimental (mais extrêmement prometteur) VASIMR, une fusée à magnétoplasme à impulsions spécifiques variables, qui utilise ondes radio et champs magnétiques pour accélérer un propulseur. Ces systèmes de propulsion interplanétaires ont une vitesse d’échappement (c’est-à-dire une vitesse maximale) de 3 à 5 km/s, 30 à 50 km/s et 10 km/s à 300 km/s, respectivement. L’impulsion spécifique (miles par gallon, essentiellement) varie sur une échelle similaire. Pour sortir de la surface planétaire dans un premier temps, des propulseurs à poudre sont souvent utilisés.
Les fusées à bipropulseur ont été largement utilisées tout au long du programme spatial et ont emmené des hommes sur la Lune et ont été utilisées comme principal moyen de voyage interplanétaire pour les satellites. Les moteurs ioniques sont nouveaux et n’ont été testés pour la première fois dans l’espace qu’en 1998, à bord de Deep Space I. Les moteurs VASIMR sont encore plus récents et n’ont été testés qu’au sol. Les premiers tests en orbite devraient avoir lieu en 2010.
Les fusées à biergol sont préférables aux propulseurs à poudre pour les manœuvres interplanétaires pour de multiples raisons, dont la plus évidente est que les fusées à biergol peuvent être allumées et éteintes alors que les roquettes à poudre sont un contrat unique. Ils offrent également une impulsion spécifique et une vitesse de pointe améliorées. L’inconvénient est qu’elles sont plus chères que les fusées à poudre en raison des machines de pompage. Les fusées solides fonctionnent davantage sur le principe du tirer et oublier, tout comme les fusées-bouteilles – vous les allumez, elles tirent, et c’est tout. Les fusées biergols ont beaucoup plus de pièces mobiles. Pourtant, pour la propulsion interplanétaire, ils sont généralement considérés comme standard. Ces fusées combinent un carburant et un comburant à haute pression à l’aide de turbopompes pour produire une poussée.
Les moteurs ioniques fonctionnent de la même manière que les accélérateurs de particules – ils ionisent une substance, généralement de l’argon, du mercure ou du xénon, et l’accélèrent par une buse à l’aide d’un puissant champ électrique. Cela profite du rapport charge-masse des ions pour produire une poussée. Les moteurs ioniques sont exclusivement destinés aux voyages interplanétaires car ils produisent beaucoup trop peu de poussée pour s’élever du champ gravitationnel de la Terre. Contrairement aux moteurs ioniques décrits dans Star Wars, les vrais moteurs ioniques mettent plusieurs semaines ou mois pour accélérer jusqu’à une vitesse raisonnable, mais ont une impulsion spécifique et une vitesse de pointe très élevées par rapport aux fusées conventionnelles, ce qui les rend attrayantes.
VASIMR est le système de propulsion interplanétaire proposé le plus avancé, mais tout à fait réalisable. Comme indiqué précédemment, le système utilise des ondes radio et des champs magnétiques pour accélérer un propulseur, généralement de l’hydrogène. Un starter induit magnétiquement permet un flux de buse variable, d’où la composante d’impulsion spécifique variable de l’acronyme VASIMR. Ces systèmes sont les plus prometteurs, capables d’accélérer continuellement, et pourraient raccourcir le voyage vers Mars de quelques années à 8 mois environ. Le VASIMR a été développé à l’origine lors de recherches sur la fusion nucléaire.