一颗通信卫星在距地面三万六千公里的地球同步轨道上运行十五年，携带的燃料中有一种气体，总量不过几百公斤，却决定了卫星的寿命终点。这种气体就是氙气，卫星离子推进器的首选工质。
离子推进的原理与化学火箭截然不同。化学推进依靠燃料燃烧产生高温高压气体从喷管喷出，推力大但比冲低。离子推进器用电场将氙原子电离成带正电的氙离子，再用强电场将氙离子加速到每秒几十公里的速度喷出，反作用力推动卫星前进。比冲是衡量推进效率的核心指标，离子推进的比冲可达3000至5000秒，是化学推进的十倍左右。代价是推力很小，通常只有毫牛顿量级，无法用于发射升空，但适合在太空中持续工作。
氙气成为离子推进首选工质，有多重原因。氙的原子量为131.3，在惰性气体中仅次于氡，原子量大意味着电离后每个离子携带的动量更大，推进效率更高。氙是化学惰性气体，不会与推进器的电极和腔体发生反应。氙气在常温下可以高压压缩储存在气瓶中，储存密度高，占用卫星宝贵的空间和重量预算小，工作温度范围宽，从太空极寒到推进器内部高温都能稳定工作。
离子推进器的工作过程可以分解为几个步骤。氙气从气瓶经减压阀进入电离室，流量精确控制在每秒几毫克。阴极发射的电子轰击氙原子，使其电离成氙离子和自由电子。氙离子在电场作用下向栅极加速，经过加速栅和减速栅的双重调控，以极高速度喷出。喷出的氙离子束带正电，中和器发射电子将离子束中和，避免卫星表面积累正电荷。推进器可以连续工作数千小时。
通信卫星是氙离子推进最大的应用领域。地球同步轨道卫星在十五年寿命期内，需要持续进行轨道维持，抵消月球引力和太阳辐射压造成的轨道漂移。化学推进剂用于初始轨道转移，离子推进用于日常轨道维持，两者配合。一颗典型通信卫星携带200至500公斤氙气，足以支撑十五年的轨道维持和姿态控制。如果氙气耗尽，卫星无法保持轨道位置，就只能退役。
深空探测也依赖氙离子推进。NASA的黎明号小行星探测器使用氙离子推进器，先后造访灶神星和谷神星，完成人类历史上首次环绕两个地外天体的任务。欧洲空间局的贝皮科隆博号水星探测器也配备氙离子推进系统，用于漫长的水星轨道插入。深空探测对推进效率要求极高，化学推进携带的燃料重量会让探测器无法起飞，离子推进是目前可行的方案。
低轨卫星星座正在快速扩大氙气需求。星链等巨型星座由数千颗卫星组成，每颗卫星都需要推进系统进行轨道提升、姿态控制和离轨处置。星链V2每颗携带约几公斤氙气，数千颗总需求量相当可观。低轨卫星数量多且单颗用氙量少，但总量大，正在改变全球氙气供需格局。
氙气供应是制约离子推进普及的因素之一。氙气是空气分离的副产品，空气中氙的含量仅约0.087ppm，提取难度大且成本高。全球氙气年产量约100吨，主要生产国包括中国、俄罗斯及德国。卫星行业需求增长推高了氙气价格，目前约22000元每单位。氪气也可以作为离子推进工质，原子量83.8，性能稍逊于氙，但产量更大且价格更低，部分卫星开始采用氪气以降低成本。
氙气从空气中提取，最终在太空中推动卫星飞行，这条产业链连接了地面空分装置和航天工业。随着卫星互联网和深空探测的发展，氙气的战略价值还将上升。了解氙气在离子推进中的作用，有助于理解航天工业对稀有气体的依赖，也为气体行业高端应用打开了想象空间。
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