Druhý stupeň rakety je však možné nahradit modulem s jiným principem pohonu, který by mu umožnil dosáhnout podstatně větší rychlosti a cestu tak zkrátit na únosnou délku. Jedním z možných řešení je iontový pohon, který dosahuje tahu tím, že z trysky vystřeluje urychlené ionty. Toto řešení bylo poprvé vyzkoušeno na ruské sondě Zond 2 vypuštěné v roce 1964 a jeho vývoj pokračuje i dnes v laboratořích ruské kosmické agentury Roskosmos.
Nabité částice jsou produkovány sublimací pevného paliva, k níž dochází pomocí elektrického oblouku. Díky teplu, které se uvolňuje vlivem oblouku, přechází vznikající plyn na plazma. Oblak iontů pak prochází mezi dvěma nabitými deskami, kde jsou silným elektromagnetickým polem urychlovány na vysokou rychlost a vystřelovány tryskou ven. Tím vzniká síla, která pohání loď.