イオンエンジン
超低高度軌道では大気抵抗が増大しますが、大きな推力は必要なく、1円玉2枚の重さ程度の推力が必要になります。
そのため、推力が小さくても、燃料の使用効率が優れているエンジンが必要となり、またとても長い時間動作することが求められます。このため、数ある宇宙用のエンジンの中で、イオンエンジンが最も適しています。「つばめ」のイオンエンジンの推進薬は、最も大きな推力が発揮できるという観点から「はやぶさ」と同じくキセノンガスを使います。また、「はやぶさ」に比べて推力の大きい「きく8号」にて開発した技術を採用しています。

原子状酸素モニタシステム
地表に近いほど大気が濃くなりますが、超低高度域では「原子状酸素」と呼ばれる物質が増加し、人工衛星に用いられている金色の熱制御材（多層インシュレーション：Multi Layer Insulation）等を損傷させてしまう事象が知られています。
「つばめ」では、多層インシュレーションの外側に原子状酸素に強いコーティングを施すなどして対策を行っています。また、原子状酸素モニタシステムを搭載し、原子状酸素の濃度や各種材料が原子状酸素との反応でどのように劣化していくのかを計測します。取得したデータは、将来の超低高度衛星の設計に反映していきます。