Kryogeeninen moottori on tyypillisesti rakettimoottori, joka on suunniteltu joko paetakseen maapallon painovoimaa lähettääkseen koettimet etäisyyksille tai nostaakseen satelliitteja kiertoradalle. Ne käyttävät nestemäisiä polttoaineita, jotka on jäähdytetty erittäin alhaisiin lämpötiloihin ja jotka muuten olisivat kaasumaisessa tilassa normaalissa ilmakehän paineessa ja lämpötilassa, kuten vetyä ja happea. Näitä polttoaineita käytetään yhdessä kahdesta päärakenteesta ponnevoiman tuottamiseksi. Joko vety höyrystyy polttoaineena ja sytytetään hapen hapettimella normaalin kuuman rakettivoiman aikaansaamiseksi, tai ne sekoitetaan muodostamaan erittäin kuumaa höyryä, joka poistuu moottorin suuttimesta ja luo työntövoimaa.
Viidellä maalla on tällä hetkellä menestyksekkäästi testatut kryogeeniset moottorijärjestelmät vuodesta 2011. Näitä ovat Yhdysvallat, Venäjä ja Kiina sekä Ranska ja Japani. Työt Saksan ilmailukeskuksessa Lampoldshausenissa, Saksassa, jatkavat kryogeenisen käyttövoiman kehittämistä. Intia on myös kenttäkokeillut vuonna 2009 Intian avaruustutkimusjärjestössä (ISRO) valmistettua kryogeenistä rakettia, joka johti koeajoneuvon katastrofaaliseen vikaantumiseen.
Rakettien polttoaineiden kryogeeninen suunnittelu on ollut käytössä ainakin 1960-luvun aikaisesta Saturn V -raketin suunnittelusta lähtien, jota Yhdysvaltojen Apollo Moon -operaatiot käyttivät. Yhdysvaltain avaruusaluksen päämoottorit käyttävät myös kryogeenisesti varastoituja polttoaineita, samoin kuin useita varhaisia mannertenvälisiä ballistisia ohjuksia (ICBM), joita Venäjä ja Kiina käyttävät ydinaseina. Nestemäisellä polttoaineella toimivilla raketteilla on suurempi työntövoima ja siten nopeus kuin niiden kiinteällä polttoaineella varustetuilla raketeilla, mutta niitä säilytetään tyhjillä polttoainesäiliöillä, koska polttoaineita voi olla vaikea ylläpitää ja ne heikentävät moottorin venttiilejä ja varusteita ajan myötä. Kryogeenisen polttoaineen käyttäminen ponneaineena on vaatinut polttoaineen varastointitiloja, jotta se voidaan pumpata tarvittaessa rakettimoottorin pitosäiliöihin. Koska kryogeenisellä moottorilla toimivien ohjusten laukaisuaika voi viivästyä jopa useita tunteja ja polttoaineen varastointi on riskialtista, Yhdysvallat muuttui 1980 -luvulla kaikkiin kiinteäpolttoisiin ydinaseisiin.
Nestemäistä vetyä ja nestemäistä happea säilytetään -423 ° Fahrenheit (-253 ° C) ja -297 ° Fahrenheit (-183 ° C). Nämä elementit ovat helposti hankittavia ja tarjoavat yhden suurimmista nestepolttoaineiden energian muuntamisasteista rakettien käyttövoimalla, joten niistä on tullut kaikkien polttoaineiden valintapolttoaineita jokaiselle kansalle, joka työskentelee kryogeenisten moottorien suunnittelussa. Ne tuottavat myös yhden suurimmista tunnetuista ominaisimpulssinopeuksista jopa 450 sekunnin kemiallisille rakettien käyttövoimille. Erityisimpulssilla mitataan muuttuvaa impulssia kulutettua polttoaineyksikköä kohti. Raketti, joka tuottaa 440 spesifistä impulssia, kuten avaruusaluksen kryogeeninen moottori tyhjiössä, saavuttaisi nopeuden noin 9,900 15,840 mailia tunnissa (XNUMX XNUMX kilometriä tunnissa), mikä riittää pitämään sen hajoavalla kiertoradalla maapallon ympärillä jonkin aikaa. pidennetyn ajan.
Uusi kryogeenisten moottoreiden muunnelma on Common Extensible Cryogenic Engine (CECE), jonka kehittää Yhdysvaltain kansallinen ilmailu- ja avaruushallinto (NASA). Se käyttää tyypillistä nestemäistä happea ja vetypolttoainetta, mutta myös koko moottori on jäähdytetty. Polttoaine sekoittuu ja luo 5,000 ° Fahrenheit (2,760 100 ° C) ylikuumennetun höyryn raketin työntömuotona, jota voidaan kuristaa ylös ja alas hieman yli 10%: sta 2006%: n työntövoimaan, jotta sitä voidaan ohjata laskeutumisympäristöissä, kuten kuu. Moottori on testattu menestyksekkäästi jo vuonna XNUMX, ja sitä voidaan käyttää sekä tulevissa Marsin että Kuun miehitettävissä tehtävissä.