Un motor criogénico es típicamente un motor de cohete diseñado para escapar de la gravedad de la Tierra para enviar sondas espaciadas o para poner satélites en órbita. Utilizan combustibles líquidos que se enfrían a temperaturas muy bajas y que, de otro modo, estarían en estado gaseoso a la presión y temperatura atmosféricas normales, como el hidrógeno y el oxígeno. Estos combustibles se utilizan en uno de los dos diseños principales para producir fuerza propulsora. O el hidrógeno se vaporiza como combustible y el oxidante de oxígeno lo enciende para generar el empuje estándar de un cohete caliente, o se mezclan para crear un vapor supercaliente que sale por la boquilla del motor y crea empuje.
Actualmente, cinco países poseen sistemas de propulsión de motores criogénicos probados con éxito a partir de 2011. Estos incluyen los Estados Unidos, Rusia y China, así como Francia y Japón. El trabajo en el Centro Aeroespacial Alemán en Lampoldshausen, Alemania, está en curso para desarrollar la propulsión criogénica. India también ha probado en el campo un diseño de cohete criogénico en 2009, producido en la Organización de Investigación Espacial de la India (ISRO), que resultó en una falla catastrófica del vehículo de prueba.
La ingeniería criogénica para combustibles de cohetes ha existido desde al menos el diseño de la era de 1960 del cohete Saturno V, utilizado por las misiones Apollo Moon de Estados Unidos. Los motores principales del Transbordador Espacial de EE. UU. También utilizan combustibles almacenados criogénicamente, al igual que varios de los primeros modelos de misiles balísticos intercontinentales (ICBM) utilizados como elementos de disuasión nuclear por Rusia y China. Los cohetes de combustible líquido tienen mayor empuje y, por lo tanto, velocidad que sus homólogos de combustible sólido, pero se almacenan con tanques de combustible vacíos, ya que los combustibles pueden ser difíciles de mantener y deterioran las válvulas y los accesorios del motor con el tiempo. El uso de combustible criogénico como propulsor ha requerido instalaciones de almacenamiento para el combustible, de modo que pueda bombearse a los tanques de retención de motores de cohetes cuando sea necesario. Dado que el tiempo de lanzamiento de los misiles que funcionan con un motor criogénico puede retrasarse hasta varias horas, y el almacenamiento de combustible es riesgoso, los EE. UU. Convirtieron todos los misiles balísticos intercontinentales nucleares de combustible sólido en la década de 1980.
El hidrógeno líquido y el oxígeno líquido se almacenan a niveles de -423 ° Fahrenheit (-253 ° Celsius) y -297 ° Fahrenheit (-183 ° Celsius), respectivamente. Estos elementos se obtienen fácilmente y ofrecen una de las mayores tasas de conversión de energía de los combustibles líquidos para la propulsión de cohetes, por lo que se han convertido en los combustibles de elección para todas las naciones que trabajan en diseños de motores criogénicos. También producen una de las tasas de impulso específicas más altas conocidas para la propulsión de cohetes químicos de hasta 450 segundos. El impulso específico es una medida del cambio en la cantidad de movimiento por unidad de combustible consumida. Un cohete que genera un impulso específico de 440, como un motor criogénico de un transbordador espacial en el vacío, alcanzaría una velocidad de aproximadamente 9,900 millas por hora (15,840 kilómetros por hora), que es suficiente para mantenerlo en una órbita en descomposición alrededor de la Tierra durante un tiempo. Periodo de tiempo extendido.
Una nueva variación de los motores criogénicos es el motor criogénico extensible común (CECE) que está siendo desarrollado por la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA) en los EE. UU. Utiliza oxígeno líquido típico y combustible de hidrógeno, pero todo el motor en sí también está sobreenfriado. El combustible se mezcla para crear vapor sobrecalentado a 5,000 ° Fahrenheit (2,760 ° Celsius) como una forma de empuje de cohete que se puede acelerar hacia arriba y hacia abajo desde niveles de empuje ligeramente superiores al 100% al 10%, para maniobrar en entornos de aterrizaje como en la superficie la luna. El motor ha sido sometido a pruebas con éxito en 2006 y puede utilizarse en futuras misiones tripuladas tanto en Marte como en la Luna.