燃料の噴射とロケットの速度
噴射される物質の量や速度と，ロケットの獲得する速度との間には， 次のような関係があります：
噴射される物質の質量 × 噴射の速度
＝ ロケットの質量 × 獲得速度
これは物理学で言う「運動量保存の法則」です．
イオンエンジンは噴射の速度が大きいので，式で見ると，同じ獲得速度のにする場合 噴射物質の質量は少なくて済み，噴射物質を節約できることがわかります．
実際には，燃料を噴射するとロケットの質量も軽くなるので，もっと複雑な式になります． その式は，ロケットの初期の質量を m0、時間 T 経過後の質量を mT、質量変化は推進剤 として速度 w で噴射されたものとすると、時間 T 経過後のロケットの速度変化分 ΔV は 次の式で表される（ln は自然対数）:
ΔV ＝ w ln(m0／mT)
これを「ツィオルコフスキーの式」と言います．
ツィオルコフスキーはロシアのロケット工学者，物理学者で，ロケットによる宇宙旅行の原理を
始めて示し，「宇宙旅行の父」と言われている人です．[参考] 『宇宙飛行の父 ツィオルコフスキー: 人類が宇宙へ行くまで』的川泰宣著（勉誠出版）．