ระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าขั้นสูง ( AEPS ) เป็น ระบบ ขับเคลื่อนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์สำหรับยานอวกาศที่ได้รับการออกแบบ พัฒนา และทดสอบโดยNASAและAerojet Rocketdyneสำหรับภารกิจวิทยาศาสตร์ขนาดใหญ่และการขนส่งสินค้า^{[ 1 ]}การใช้งาน AEPS ครั้งแรกคือการขับเคลื่อนPower and Propulsion Element (PPE) ของLunar Gatewayที่ ปัจจุบันหยุดชั่วคราว ^{[ 1 ]}ซึ่งเดิมทีมีกำหนดปล่อยไม่เร็วกว่าปี 2027 ^{[ 2 ]}โมดูล PPE สร้างโดยMaxar Space Systemsในเมืองพาโลอัลโต รัฐแคลิฟอร์เนีย เครื่องยนต์ AEPS สองเครื่องที่เหมือนกันจะใช้พลังงาน 25 กิโลวัตต์ที่ผลิตโดยชุดแผงโซลาร์เซลล์แบบม้วนออก (ROSA) ซึ่งสามารถผลิตพลังงานได้มากกว่า 60 กิโลวัตต์^{[ 1 ]}

องค์ประกอบพลังงานและการขับเคลื่อน (PPE) สำหรับ Lunar Gateway จะมีมวล 8-9 เมตริกตัน และสามารถสร้าง พลังงานไฟฟ้า จากพลังงานแสงอาทิตย์ ได้ 50 กิโลวัตต์ ^{[ 3 ]}สำหรับเครื่องขับดันแบบ Hall-effectเพื่อการควบคุมทิศทาง ซึ่งสามารถรองรับได้ด้วยเครื่องขับดันเชื้อเพลิงเคมีแบบโมโนโพรเพลแลนต์สำหรับการควบคุมทิศทางด้วยแรงขับสูง^{[ 4 ]}

ระบบ AEPS จะทำหน้าที่เป็นระบบขับเคลื่อนด้วยพลังงานไฟฟ้านิวเคลียร์สำหรับเครื่องปฏิกรณ์อวกาศหมายเลข 1 ฟรีดอม

ระบบขับเคลื่อนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีความน่าเชื่อถือและมีประสิทธิภาพ และช่วยลดมวลของยานอวกาศได้อย่างมาก ระบบขับเคลื่อนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์กำลังสูงเป็นเทคโนโลยีสำคัญที่ได้รับความสำคัญเป็นอันดับแรก เนื่องจากมีประโยชน์อย่างมากในการสำรวจอวกาศรอบดวงจันทร์และภารกิจที่มีลูกเรือไปยังดาวอังคาร^{[ 1 ]}

ระบบขับเคลื่อนฮอลล์ AEPS ได้รับการพัฒนาขึ้นตั้งแต่ปี 2015 โดยศูนย์วิจัย NASA Glennและ ห้องปฏิบัติการ Jet Propulsion Laboratoryเพื่อใช้ในภารกิจ Asteroid Redirect Mission ที่ถูกยกเลิกไปแล้ว การพัฒนาระบบขับเคลื่อนไม่ได้หยุดลงหลังจากการยกเลิกภารกิจในเดือนเมษายน 2017 เนื่องจากมีความต้องการระบบขับเคลื่อนดังกล่าวสำหรับภารกิจต่างๆ ของ NASA กองทัพ และเชิงพาณิชย์ในห้วงอวกาศ^{[ 1 ] [ 5 ] [ 6 ]}ตั้งแต่เดือนพฤษภาคม 2016 ^{[ 7 ]}การพัฒนาระบบ AEPS ได้ถูกโอนไปยังAerojet Rocketdyneซึ่งกำลังออกแบบและทดสอบฮาร์ดแวร์รุ่นวิศวกรรมอยู่^{[ 1 ]}สัญญาฉบับนี้มีมูลค่า 65 ล้านดอลลาร์สหรัฐ โดย Aerojet Rocketdyne จะพัฒนา ผ่านการรับรอง และจะส่งมอบระบบย่อยขับเคลื่อนฮอลล์ขนาด 12.5 กิโลวัตต์ จำนวน 5 ชุด ซึ่งรวมถึงระบบขับเคลื่อน หน่วยกำลังไฟฟ้า และตัวควบคุมการไหลของซีนอน^{[ 8 ]}

AEPS ใช้พื้นฐานจากเครื่องขับดันรุ่นพัฒนาขนาด 12.5 กิโลวัตต์ที่เรียกว่า 'จรวดฮอลล์เอฟเฟกต์พร้อมการป้องกันสนามแม่เหล็ก' (HERMeS) เครื่องยนต์พลังงานแสงอาทิตย์ไฟฟ้า AEPS ใช้เครื่องขับดันฮอลล์เอฟเฟ กต์ ซึ่งเชื้อเพลิงจะถูกทำให้เป็นไอออนและเร่งความเร็วโดยสนามไฟฟ้าเพื่อสร้างแรงขับดันในการสร้างกำลัง 12.5 กิโลวัตต์ที่เครื่องขับดันนั้นต้องใช้กำลังทั้งหมด 13.3 กิโลวัตต์ รวมทั้งพลังงานที่จำเป็นสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ควบคุม เครื่องยนต์ AEPS ที่เหมือนกันสี่เครื่อง (เครื่องขับดันและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ควบคุม) จะต้องใช้กำลัง4 × 13.3 กิโลวัตต์ = 53.2 กิโลวัตต์ ตามทฤษฎี ซึ่งมากกว่า 50 กิโลวัตต์ที่สร้างโดยแผงโซลาร์เซลล์ของ PPE ^{[ 1 ]}มีการระบุว่าอาร์เรย์ AEPS ตั้งใจที่จะใช้เพียง 40 กิโลวัตต์จาก 50 กิโลวัตต์ ดังนั้นแรงขับดันสูงสุดจะถูกจำกัดไว้ที่ประมาณ 1.77 นิวตัน

แบบจำลองทางวิศวกรรมกำลังอยู่ระหว่างการทดสอบการสั่นสะเทือนต่างๆ การทดสอบพลศาสตร์ของเครื่องยนต์ขับดัน และการทดสอบสภาพแวดล้อมทางความร้อนในปี 2017 ^{[ 1 ]} คาดว่า AEPS จะสะสมเวลาประมาณ 5,000 ชั่วโมงเมื่อสิ้นสุดสัญญา และการออกแบบมีเป้าหมายเพื่อให้ได้แบบจำลองสำหรับการบินที่มีอายุการใช้งานครึ่งหนึ่งอย่างน้อย 23,000 ชั่วโมง^{[ 1 ]}และอายุการใช้งานเต็มที่ประมาณ 50,000 ชั่วโมง^{[ 6 ]}

ส่วนประกอบหลักสามส่วนของเครื่องยนต์ขับเคลื่อน AEPS ได้แก่: เครื่องขับดันแบบ Hall-effect, หน่วยประมวลผลพลังงาน (PPU) และตัวควบคุมการไหลของซีนอน (XFC) เครื่องขับดันสามารถปรับกำลังได้ในช่วงกำลังไฟฟ้าขาเข้า 6.67 – 40 กิโลวัตต์ โดยมีแรงดันไฟฟ้าขาเข้าตั้งแต่ 95 ถึง 140 โวลต์^{[ 1 ]} มวลเชื้อเพลิง ซีนอนโดยประมาณสำหรับ Lunar Gateway จะอยู่ที่ 5,000 กิโลกรัม^{[ 1 ]}การตรวจสอบการออกแบบเบื้องต้นเกิดขึ้นในเดือนสิงหาคม 2017 ^{[ 10 ]}สรุปได้ว่า "หน่วยประมวลผลพลังงานได้แสดงให้เห็นถึงการทำงานที่เสถียรของระบบขับเคลื่อนและตอบสนองอย่างเหมาะสมต่อสถานการณ์ฉุกเฉินที่เราวางแผนไว้ทั้งหมด" ^{[ 11 ]}

ในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2560 AEPS ได้รับการทดสอบที่ศูนย์วิจัยเกล็น^{[ 12 ]}การทดสอบใช้หน่วยประมวลผลพลังงาน (PPU) ซึ่งสามารถนำไปใช้กับเทคโนโลยีขับเคลื่อนยานอวกาศขั้นสูงอื่นๆ ได้เช่นกัน^{[ 12 ]}ในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2561 Aerojet Rocketdyne ได้ทำการทดสอบการบูรณาการระบบเบื้องต้นในห้องสุญญากาศ ซึ่งนำไปสู่ขั้นตอนการออกแบบขั้นสุดท้ายและการตรวจสอบ^{[ 13 ] [ 14 ]}ในเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2562 Aerojet Rocketdyne ได้สาธิตเครื่องขับดัน AEPS ที่กำลังเต็มที่เป็นครั้งแรก^{[ 15 ]}

ในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2566 NASA และ Aerojet Rocketdyne เริ่มทำการทดสอบคุณสมบัติของ AEPS ^{[ 16 ]}

• ความพร้อมในการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์ของ NASA  – ระบบขับเคลื่อนอวกาศ เครื่องยนต์ขับดันไอออนแบบตะแกรงไฟฟ้าสถิต
• เครื่องยนต์พลาสมาไฟฟ้าแบบแรงกระตุ้นแปรผันVASIMR