Uzay aracı itki sistemi
Etkililik

Uzayda, itki sisteminin amacı bir uzay aracının hızını (v) değiştirmektir. Bu daha büyük uzay araçları için daha zor olduğundan, tasarımcılar genelde momentumu (mv, külte*hız) tartışırlar. Momentum'daki  değişiklik  miktarına itme (İng:impulse) denir. Bu yüzden, uzaydaki bir itki (İng:propulsion) sisteminin amacı  itme (İng:impulse) oluşturmaktır.
Bir uzayaracı Dünya'dan fırlatılırken; bir itki sistemi, net bir ivmelenme sağlamak üzere, yerçekimi sürüklemesini (İng:gravitational pull) aşmalıdır.
Yörüngede,   fazladan herhangi bir ivmelenme miktarı, çok küçük olsa bile, yörüngenin yolunun değişmesine ve sonuç olarak aracın yörüngesinin değişmesine yol açacaktır.
Hızın değişim miktarına ivme denir ve momentum'un değişim miktarı ise kuvvet olarak adlandırılır. Hedeflenen bir hıza ulaşmak için, küçük miktardaki bir ivme uzun bir zaman aralığında uygulanabilir ya da büyük miktardaki bir ivme  kısa bir zaman aralığında uygulanabilir. Benzer bir şekilde  hedeflenen ivmeye ulaşmak için büyük miktardaki bir kuvvet kısa bir zaman aralığında uygulanabilir ya da küçük miktardaki bir kuvvet uzun bir zaman aralığında uygulanabilir. Bu da demek oluyor ki uzayda yer-yön değişimi sırasında, küçük miktarda ivme oluşturan ancak uzun süre çalışan bir itki yöntemi, büyük miktarda ivme üreten ve kısa süre çalışan bir itki yöntemi ile, toplamda, aynı itmeyi üretir. Ancak bir gezegenin yüzeyinden fırlatma yapılırken, küçük ivmeler gezegenin yerçekimi sürüklemesini aşamazlar ve dolayısıyla bu amaçla kullanılamazlar.
Dünyanın yüzeyi, bir  yerçekimi kuyusunun oldukça derininde yer almaktadır. Dünya yüzeyindeyken bu alandan çıkabilmek gereken kurtulma hızı 11.2 kilometre/saniye değerindedir. İnsan oğlu, 1g (9.8 m/s²)'lik bir yerçekimsel alanda evrildiği için ideal bir itki sistemi, sürekli olarak 1g değerinde ivmelenme sağlayan bir sistem olacaktır (ancak insan vücudu kısa sürelerle çok daha büyük ivmelenmelere dayanabilmektedir). Böyle bir itki sistemine sahip olan bir uzay gemisindeki kişiler, serbest düşme'nin bulantı, kasların zayıflaması, tat yitimi ve kalsiyumun kemiklerden kaybedilmesi (İng: leaching) gibi  kötü etkilerine maruz kalmazlar.
Momentumun korunumu yasasına göre, bir itki yönteminin uzayaracının momentumunu değiştirebilmesi için başka bir nesnenin de momentumunu değiştirmesi gerekmektedir. Birkaç tasarım  manyetik alan ya da ışık baskısı (İng:light pressure) gibi şeylerden yararlanarak uzayaracının momentumunu değiştirir, ancak boş uzaydayken roketin kenidisini ileriye itebilmesi için yanında, atabileceği ya da itki sisteminde kullanabileceği, belirli bir miktar kütle getirmesi gerekmektedir. Bu kütleye tepki kütlesi (İng: reaction mass) denir.
Bir roketin çalışabilmesi için iki şeye ihtiyaç vardır: tepki kütlesi ve enerji. "m" miktarındaki tepki kütlesinin parçacığının "v" hızında fırlatılmasıyla elde edilen itkinin değeri  "mv" kadardır. Ancak bu parçacığın fırlatıldıktan sonra  mv²/2 değerinde kinetik enerjisi olacaktır, dolayısıyla bu enerji bir yerden gelmelidir. Tipik bir katı, sıvı ya da hibrit (İng: hybrid rocket) rokette, yakıt yakılırak enerji elde edilir ve tepkime sonucu üretilen maddelerin  tepki kütlesi olarak arka taraftan akıp çıkmaları sağlanır. Bir  iyon iticisinde (İng: ion thruster), iyonları arkadan çıkacak şekilde ivmelendirmek için elektrik kullanılır. Burada başka bir kaynaktan elektrik enerjisinin elde edilmesi gerekir (örneğin güneş paneli ya da  nükleer reaktör). İyonlar ise tepki kütlesini teşkil ederler.
Bir itki sisteminin verimini tartışırken, sistemin tasarımcıları sıklıkla tepki kültesinin verimli kullanılması üzerinde yoğunlaşırlar. Tepki kütlesi roket ile birlikte taşınmalı ve kullanldığında geri dönemez şekilde tüketilmelidir. Belirli bir miktar tepki kütlesinden ne kadar itme üretildiğini anlamanın bir yolu  özgül itici kuvvettir. Bu değer dünyadaki-ağırlık birimi başına itme değerine denk gelir (genellikle  I_{sp} olarak gösterilir). Bu değerin birimi saniyedir. Çünkü uzaydaki araçlar hakkında tartışırken tepki kültesinin Dünyadaki ağırlığı önemsizdir, özgül itici kuvvet ayrıca birim kütle başına itme miktarı olarak da değerlendirilir. Özgül itici kuvvetin bu alternatif biçimi hız ile aynı birimi (m/s) kullanır ve gerçekte motorun [kullanılmış yakıtının motordan] etkin çıkış hızına eşittir (genellikle  v_{e} olarak gösterilir). Karışıklığa neden olacak şekilde, her iki değer de bazen  özgül itici kuvvet olarak adlandırılır. İki değer arasında gn (İng: standard gravity) kat kadar fark vardır ve standart yerçekimi yüzünden oluşan ivmelenme olan 9.80665 m/s² ( I_{sp}g_{\mathrm {n} }=v_{e}) değerine denk gelir.
Yüksek bir "motordan-gaz-çıkış hızı"na sahip olan bir roket aynı itme değerine daha az tepki kütlesiyle erişebilir. Ancak itme için gerekli olan enerji motordan-gaz-çıkış hızı ile doğru orantılıdır, dolayısıyla  kütleyi daha verimli işleyen motorların daha çok enerjiye ihtyacı vardır ve genellikle enerjiyi daha az verimli kullanırlar. Eğer motorun çok büyük miktarda itki üretmesi gerekiyorsa bu durum bir problem teşkil edecektir. Saniye başına büyük miktarda itme üretebilmek için, saniye başına büyük miktarda enerji kullanılmalıdır. Böylece kütleyi yüksek verimlilikle işleyebilen motorlar yüksek miktarlarda itki üretmek için saniye başına muazzam miktarlarda enerjiye ihtiyaç duyacaklardır. Sonuç olarak kütleyi yüksek verimlilikle işleyebilen motor tasarımlarının çoğu da, yüksek miktarlarda enerjinin bulunamaması sebebiyle, düşük miktarda itki sağlarlar.