Hva er en kryogen motor?
En kryogen motor er typisk en rakettmotor designet for å enten unnslippe jordens tyngdekraft for å sende sonder i mellomrom eller for å løfte satellitter til bane. De bruker flytende drivstoff som er avkjølt til veldig lave temperaturer og som ellers ville være i gassformig tilstand ved normalt atmosfæretrykk og temperatur, for eksempel hydrogen og oksygen. Disse drivstoffene brukes i en av to hovedutførelser for å produsere drivkraft. Enten fordampes hydrogenet som drivstoff og antennes av oksydasjonsmiddelet av oksygen for å generere standard varm rakettkraft, eller så blandes de for å lage super varm damp som kommer ut av motorens dyse og skaper drivkraft.
Fem nasjoner har for tiden vellykket testede kryogene fremdriftssystemer fra og med 2011. Disse inkluderer USA, Russland og Kina, så vel som Frankrike og Japan. Arbeidet på det tyske flysenteret i Lampoldshausen, Tyskland, pågår for å utvikle kryogen fremdrift. India har også felt-testet en kryogen rakettdesign så sent som i 2009, produsert av Indian Space Research Organization (ISRO), noe som resulterte i katastrofal svikt i testkjøretøyet.
Kryogenteknikk for rakettbrensel har eksistert siden minst 1960-tallets design av Saturn V-raketten, brukt av USAs Apollo Moon-oppdrag. De viktigste motorene i US Space Shuttle bruker også kryogenlagret brensel, og det samme gjør flere tidlige modeller av interkontinentale ballistiske missiler (ICBM) som brukes som kjernefysiske avskrekkemidler av Russland og Kina. Raketter med flytende drivstoff har større skyvekraft og derfor hastighet enn de faste drivstoffene, men lagres med tomme drivstofftanker, fordi drivstoffene kan være vanskelige å vedlikeholde, og forringer motorventiler og tilbehør over tid. Å bruke kryogent drivstoff som drivmiddel har krevd lagringsfasiliteter for drivstoffet, slik at det kan pumpes inn i rakettmotors holdetanker når det er nødvendig. Siden oppskytningstiden for missiler som er drevet av en kryogen motor kan bli forsinket opptil flere timer, og lagring av drivstoff er risikabelt, konverterte USA til alle faste drivstoff kjernefysiske ICBM på 1980-tallet.
Flytende hydrogen og flytende oksygen lagres ved nivåer på henholdsvis -423 ° Fahrenheit (-253 ° Celsius) og -297 ° Fahrenheit (-183 ° Celsius). Disse elementene er lett oppnådd og tilbyr en av de største energiomdannelseshastighetene for flytende drivstoff for rakettfremdrift, så de har blitt de valgte drivstoffene for alle nasjoner som arbeider med kryogene motordesign. De produserer også en av de høyeste kjente spesifikke impulsrater for kjemisk rakettframdrift på opptil 450 sekunder. Spesifikk impuls er et mål på endring i momentum per forbruket enhet. En rakett som genererer 440 spesifikk impuls, for eksempel en rumskyttel-kryogen motor i vakuum, ville oppnå en hastighet på omtrent 9 900 kilometer i timen (15 840 kilometer i timen), noe som er akkurat nok til å holde den i en råtnende bane rundt jorden for en utvidet periode.
En ny variasjon på kryogene motorer er Common Extensible Cryogenic Engine (CECE) som er utviklet av National Aeronautics and Space Administration (NASA) i USA. Den bruker typisk flytende oksygen og hydrogendrivstoff, men hele motoren i seg selv er også superkjølt. Drivstoffet blandes for å skape 5.000 ° Fahrenheit (2.760 ° Celsius) overopphetet damp som en form for rakettkraft som kan smøres opp og ned fra litt over 100% til 10% skyvenivå, for manøvrering i landingsmiljøer som på overflaten av månen. Motoren har gjennomgått vellykket testing så sent som i 2006, og kan brukes både på fremtidige bemannede oppdrag fra Mars og Moon.