Un motor criogenic este de obicei un motor de rachetă proiectat fie pentru a scăpa de gravitația Pământului pentru a trimite sonde la distanță, fie pentru a ridica sateliții pe orbită. Ei folosesc combustibili lichizi care sunt raciti la temperaturi foarte scazute si care altfel ar fi in stare gazoasa la presiunea si temperatura atmosferica normale, cum ar fi hidrogenul si oxigenul. Acești combustibili sunt utilizați într-unul dintre cele două modele principale pentru a produce forță de propulsie. Fie hidrogenul este vaporizat ca combustibil și aprins de oxidantul de oxigen pentru a genera tracțiune standard fierbinte al rachetei, fie sunt amestecați pentru a crea abur super fierbinte care iese din duza motorului și creează tracțiune.
Cinci națiuni posedă în prezent sisteme de propulsie cu motoare criogenice testate cu succes începând cu 2011. Acestea includ Statele Unite, Rusia și China, precum și Franța și Japonia. Lucrările la Centrul Aerospațial German din Lampoldshausen, Germania, sunt în desfășurare pentru dezvoltarea propulsiei criogenice. India a testat, de asemenea, pe teren, un design de rachetă criogenică chiar în 2009, produs de Organizația Indiană de Cercetare Spațială (ISRO), care a dus la eșecul catastrofal al vehiculului de testare.
Ingineria criogenică pentru combustibilii pentru rachete există cel puțin încă de la proiectarea din anii 1960 a rachetei Saturn V, folosită de misiunile Apollo Moon din Statele Unite. Motoarele principale ale navetei spațiale americane folosesc, de asemenea, combustibili stocați criogenic, la fel ca și câteva modele timpurii de rachete balistice intercontinentale (ICBM) utilizate ca mijloace de descurajare nucleare de Rusia și China. Rachetele cu combustibil lichid au o tracțiune mai mare și, prin urmare, o viteză mai mare decât omologii lor cu combustibil solid, dar sunt depozitate cu rezervoarele de combustibil goale, deoarece combustibilii pot fi dificil de întreținut și deteriorează supapele și fitingurile motorului în timp. Utilizarea combustibilului criogenic ca propulsor a necesitat facilități de stocare pentru combustibil, astfel încât acesta să poată fi pompat în rezervoarele de stocare a motorului rachetei atunci când este necesar. Deoarece timpul de lansare a rachetelor care sunt propulsate de un motor criogenic poate fi întârziat cu câteva ore, iar stocarea combustibilului este riscantă, SUA s-au convertit la toate ICBM nucleare alimentate cu combustibil solid în anii 1980.
Hidrogenul lichid și oxigenul lichid sunt stocate la niveluri de -423° Fahrenheit (-253° Celsius) și, respectiv, -297° Fahrenheit (-183° Celsius). Aceste elemente sunt ușor de obținut și oferă una dintre cele mai mari rate de conversie a energiei combustibililor lichizi pentru propulsia rachetelor, astfel încât au devenit combustibilii de alegere pentru fiecare națiune care lucrează la proiecte de motoare criogenice. Ele produc, de asemenea, una dintre cele mai mari rate de impulsuri specifice cunoscute pentru propulsia chimică a rachetelor de până la 450 de secunde. Impulsul specific este o măsură a modificării impulsului pe unitatea de combustibil consumat. O rachetă care generează 440 de impulsuri specifice, cum ar fi un motor criogenic al navetei spațiale în vid, ar atinge o viteză de aproximativ 9,900 de mile pe oră (15,840 de kilometri pe oră), ceea ce este suficient pentru a o menține pe o orbită în descompunere în jurul Pământului pentru o perioadă de timp. perioadă prelungită de timp.
O nouă variantă a motoarelor criogenice este Common Extensible Cryogenic Engine (CECE) dezvoltat de Administrația Națională pentru Aeronautică și Spațiu (NASA) din SUA. Utilizează oxigen lichid și combustibil cu hidrogen tipic, dar întregul motor în sine este, de asemenea, suprarăcit. Combustibilul se amestecă pentru a crea abur supraîncălzit la 5,000° Fahrenheit (2,760° Celsius) ca o formă de tracțiune a rachetei care poate fi accelerată în sus și în jos de la niveluri de tracțiune de la puțin peste 100% la 10%, pentru manevrarea în medii de aterizare, cum ar fi pe suprafața luna. Motorul a fost testat cu succes până în 2006 și poate fi folosit atât în viitoarele misiuni cu echipaj uman pe Marte, cât și pe Lună.