Ведущий учёный и специалист в области разработки и применения электрических ракетных двигателей в космической технике, академик РАН, основатель и бессменный директор Научно-исследовательского института прикладной механики и электродинамики (с 2011 — в структуре МАИ).

Под его научным руководством и непосредственном участии были выполнены комплексные теоретические, экспериментальные и проектные исследования в области ЭРД нового поколения. Работы в области импульсных плазменных ускорителей позволили создать для отечественных малых космических аппаратов высокоэффективные импульсные плазменные двигатели малой мощности (10–100 Вт) со скоростями истечения рабочего тела и коэффициентами полезного действия, в 1,5–2 раза превышающими аналогичные зарубежные разработки. Созданные на базе импульсных плазменных двигателей инжекторы плазмы успешно работали на космической станции «Мир».

Комплексные исследования, выполненные под его руководством, внесли важный вклад в разработку новых космических систем с маршевыми ЭРД для полётов в дальний космос, доставки полезных грузов на высокоэнергетические орбиты, включая геостационарные, что позволило, например, увеличить в 1,5–2 раза массу доставляемой на геостационарную орбиту полезной нагрузки.

В настоящее время основная деятельность Попова направлена на проведение новых научных разработок в области ЭРД нового поколения и их применения. Это касается ионных и импульсных двигателей для малых космических аппаратов, ионных и стационарных плазменных двигателей средней мощности для двигательных установок коррекции геостационарных связных КА и высокочастотных ионных двигателей большой мощности для транспортно-энергетических модулей.

Член бюро Совета РАН по космосу и руководитель экспертной комиссии «Фундаментальные проблемы осуществления космических полётов» этого совета, член совета по присуждению премий Правительства РФ в области науки и техники.

Автор более 200 научных работ, включая монографии, авторские свидетельства и патенты, среди его учеников 5 докторов и 11 кандидатов наук.