จรวดเคมี ที่มีแรงขับจำเพาะสูงสุดใช้เชื้อเพลิงเหลว ( จรวดเชื้อเพลิงเหลว ) ซึ่งอาจประกอบด้วยสารเคมีเพียงชนิดเดียว ( โมโนโพรเพลแลนต์ ) หรือส่วนผสมของสารเคมีสองชนิด เรียกว่าไบโพรเพลแลนต์ไบโพรเพลแลนต์ยังสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทย่อย ได้แก่เชื้อเพลิงไฮเปอร์โกไลต์ซึ่งจะจุดติดไฟเมื่อเชื้อเพลิงและตัวออกซิไดเซอร์สัมผัสกัน และเชื้อเพลิงที่ไม่ใช่ไฮเปอร์โกไลต์ ซึ่งต้องใช้แหล่งจุดไฟ^{[ 1 ]}

มีการทดสอบ เชื้อเพลิงเหลวที่เป็น เชื้อเพลิงขับดัน ที่แตกต่างกันประมาณ 170 ชนิดโดยไม่รวมถึงการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยของเชื้อเพลิงขับดันเฉพาะ เช่น สารเติมแต่งเชื้อเพลิงขับดัน สารยับยั้งการกัดกร่อน หรือสารทำให้คงตัว ในสหรัฐอเมริกาเพียงประเทศเดียว มีการนำเชื้อเพลิงขับดันที่แตกต่างกันอย่างน้อย 25 ชนิดมาใช้งาน^{[ 2 ]}

ปัจจัยหลายประการมีส่วนในการเลือกเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องยนต์จรวดเชื้อเพลิงเหลว ปัจจัยหลัก ได้แก่ ความง่ายในการใช้งาน ต้นทุน อันตราย/สิ่งแวดล้อม และประสิทธิภาพ^{[ 3 ]}

Konstantin Tsiolkovskyเสนอให้ใช้เชื้อเพลิงเหลวในปี พ.ศ. 2446 ในบทความของเขาเรื่อง การสำรวจอวกาศโดยใช้จรวด^{[ 4 ] [ 5 ]}

เมื่อวันที่ 16 มีนาคม พ.ศ. 2469 โรเบิร์ต เอช. ก็อดดาร์ดใช้ออกซิเจนเหลว ( LOX ) และน้ำมันเบนซินเป็นเชื้อเพลิงสำหรับการปล่อยจรวดเชื้อเพลิงเหลว ครั้งแรกที่ประสบความสำเร็จเพียงบางส่วน ^{[ 6 ]}เชื้อเพลิงทั้งสองชนิดหาได้ง่าย ราคาถูก และมีพลังงานสูง ออกซิเจนเป็นสารทำความเย็น ปานกลาง เนื่องจากอากาศจะไม่กลายเป็นของเหลวเมื่อสัมผัสกับถังออกซิเจนเหลว ดังนั้นจึงสามารถเก็บ LOX ไว้ในจรวดได้ชั่วคราวโดยไม่ต้องใช้ฉนวนมากเกินไป

ในเยอรมนี วิศวกรและนักวิทยาศาสตร์เริ่มสร้างและทดสอบจรวดขับเคลื่อนด้วยของเหลวในช่วงปลายทศวรรษ 1920 ^{[ 7 ]}ตามรายงานของMax Valier จรวด Opel RAKที่ใช้เชื้อเพลิงเหลวสองลำถูกปล่อยขึ้นที่เมืองรุสเซลไฮม์ในวันที่ 10 และ 12 เมษายน พ.ศ. 2462 ^{[ 8 ]}

เยอรมนีมีการพัฒนาจรวดอย่างแข็งขันมากก่อนและระหว่างสงครามโลกครั้งที่สองทั้งสำหรับจรวด V-2 ทางยุทธศาสตร์ และขีปนาวุธอื่นๆ จรวด V-2 ใช้เครื่องยนต์เชื้อเพลิงเหลวแอลกอฮอล์/LOX โดยใช้ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ในการขับเคลื่อนปั๊มเชื้อเพลิง^{[ 9 ] : 9} แอลกอฮอล์ผสมกับน้ำเพื่อระบายความร้อนเครื่องยนต์ ทั้งเยอรมนีและสหรัฐอเมริกาพัฒนาเครื่องยนต์จรวดเชื้อเพลิงเหลวที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ โดยใช้สารออกซิไดเซอร์เหลวที่เก็บรักษาได้ซึ่งมีความหนาแน่นมากกว่า LOX มาก และเชื้อเพลิงเหลวที่ติดไฟได้เองเมื่อสัมผัสกับสารออกซิไดเซอร์ที่มีความหนาแน่นสูง

บริษัท HWK ซึ่ง^เป็นผู้ผลิตเครื่องยนต์จรวดรายใหญ่ของเยอรมนีสำหรับการใช้งานทางทหาร[ ^{10 ]}ผลิต ระบบเครื่องยนต์จรวดซีรีส์ หมายเลขRLM 109-500โดยใช้ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เป็นเชื้อเพลิงเดี่ยวสำหรับความต้องการในการบินขึ้นด้วยจรวดStarthilfe ^{[ 11 ]}หรือเป็นรูปแบบของแรงขับสำหรับระเบิดร่อนอากาศ-ทะเลที่นำวิถีด้วย MCLOS [ ^{12 ] และ}ใช้ในรูปแบบเชื้อเพลิงคู่ผสมของสารออกซิไดเซอร์ชนิดเดียวกันกับส่วนผสมเชื้อเพลิงของไฮดราซีนไฮเดรตและเมทิลแอลกอฮอล์สำหรับ ระบบเครื่องยนต์จรวดที่ออกแบบมาเพื่อใช้ใน การขับเคลื่อนเครื่องบินรบที่มีคนขับ^{[ 13 ]}

เครื่องยนต์ที่ออกแบบโดยสหรัฐฯ ใช้เชื้อเพลิงผสมสองชนิดคือกรดไนตริกเป็นตัวออกซิไดเซอร์ และอะนิลีนเป็นเชื้อเพลิง เครื่องยนต์ทั้งสองชนิดถูกใช้เพื่อขับเคลื่อนเครื่องบินโดยในกรณีของเครื่องยนต์ Walter 509-series ของเยอรมันใช้กับเครื่องบินสกัดกั้นMe 163 Komet และหน่วย RATOจากทั้งสองประเทศ (เช่นเดียวกับ ระบบ Starthilfeสำหรับกองทัพอากาศเยอรมัน) เพื่อช่วยในการขึ้นบินของเครื่องบิน ซึ่งเป็นวัตถุประสงค์หลักในกรณีของเทคโนโลยีเครื่องยนต์จรวดเชื้อเพลิงเหลวของสหรัฐฯ ซึ่งส่วนใหญ่มาจากความคิดของนายทหารเรือสหรัฐฯโรเบิร์ต ทรูแอกซ์^{[ 14 ]}

ในช่วงทศวรรษ 1950 และ 1960 นักเคมีด้านเชื้อเพลิงขับเคลื่อนได้เร่งค้นหาเชื้อเพลิงเหลวและของแข็งพลังงานสูงที่เหมาะสมกับการใช้งานทางทหารมากขึ้น ขีปนาวุธเชิงกลยุทธ์ขนาดใหญ่จำเป็นต้องเก็บไว้ในไซโลบนบกหรือในเรือดำน้ำเป็นเวลาหลายปี และสามารถยิงได้ทันที เชื้อเพลิงที่ต้องใช้การแช่เย็นอย่างต่อเนื่อง ซึ่งจะทำให้จรวดเกิดชั้นน้ำแข็งหนาขึ้นเรื่อยๆ นั้นไม่เหมาะสม เนื่องจากกองทัพยินดีที่จะจัดการและใช้สารอันตราย จึงมีการผลิตสารเคมีอันตรายจำนวนมากในปริมาณมาก ซึ่งส่วนใหญ่ถูกพิจารณาว่าไม่เหมาะสมกับระบบปฏิบัติการ ในกรณีของกรดไนตริก ตัวกรดเอง ( HNO₃) นั้น...₃สารดังกล่าวไม่เสถียรและกัดกร่อนโลหะส่วนใหญ่ ทำให้ยากต่อการจัดเก็บ การเติมไนโตรเจนเตตระออกไซด์ ( N) ในปริมาณที่เหมาะสมจะช่วยแก้ปัญหานี้ได้₂โอ₄ทำให้ส่วนผสมเปลี่ยนเป็นสีแดงและป้องกันไม่ให้องค์ประกอบเปลี่ยนแปลง แต่ยังคงมีปัญหาที่กรดไนตริกกัดกร่อนภาชนะที่บรรจุอยู่ ปล่อยก๊าซที่สามารถสร้างแรงดันได้ในกระบวนการ ความก้าวหน้าคือการเติมไฮโดรเจนฟลูออไรด์ (HF) เล็กน้อย ซึ่งจะสร้างโลหะฟลูออไรด์ที่ปิดผนึกตัวเองบนผนังด้านในของถังที่ยับยั้งกรดไนตริกที่มีควันสีแดง ทำให้ "IRFNA" สามารถเก็บรักษาได้^{[ 9 ]}

ส่วนผสมของเชื้อเพลิงขับดันโดยใช้ IRFNA หรือไนโตรเจน บริสุทธิ์₂โอ₄โดยใช้ LOX และน้ำมันก๊าดหรืออะนิลีนไฮเปอร์โกไลต์ (จุดไฟเองได้) ไฮดราซีนหรือไดเมทิลไฮดราซีนที่ไม่สมมาตร (UDMH) เป็นเชื้อเพลิง ถูกนำมาใช้ในสหรัฐอเมริกาและสหภาพโซเวียตเพื่อใช้ในขีปนาวุธเชิงยุทธศาสตร์และยุทธวิธี เชื้อเพลิงเหลวแบบสององค์ประกอบที่จุดไฟเองได้และเก็บรักษาได้นั้นมีแรงขับจำเพาะต่ำกว่า LOX/น้ำมันก๊าดเล็กน้อย แต่มีความหนาแน่นสูงกว่า ดังนั้นจึงสามารถบรรจุเชื้อเพลิงที่มีมวลมากกว่าลงในถังขนาดเดียวกันได้ น้ำมันเบนซินถูกแทนที่ด้วยเชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอน ชนิดอื่น ^{[ 9 ]}เช่นRP-1 ซึ่งเป็น น้ำมันก๊าด  เกรดที่ผ่านการกลั่นอย่างละเอียดส่วนผสมนี้ค่อนข้างใช้งานได้จริงสำหรับจรวดที่ไม่จำเป็นต้องเก็บรักษา

จรวด V-2 ที่พัฒนาโดยนาซีเยอรมนีใช้ LOX และเอทิลแอลกอฮอล์^{[ 15 ]}ข้อดีหลักประการหนึ่งของแอลกอฮอล์คือปริมาณน้ำ ซึ่งช่วยระบายความร้อนในเครื่องยนต์จรวดขนาดใหญ่ เชื้อเพลิงที่ใช้ปิโตรเลียมให้กำลังมากกว่าแอลกอฮอล์ แต่เบนซินและน้ำมันก๊าดมาตรฐานทำให้เกิดเขม่าและผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้มากเกินไป ซึ่งอาจอุดตันระบบท่อของเครื่องยนต์ นอกจากนี้ยังขาดคุณสมบัติในการระบายความร้อนของเอทิลแอลกอฮอล์

ในช่วงต้นทศวรรษ 1950 อุตสาหกรรมเคมีในสหรัฐอเมริกาได้รับมอบหมายให้คิดค้นสูตรเชื้อเพลิงจรวดจากปิโตรเลียมที่ดีขึ้น ซึ่งจะไม่ทิ้งสารตกค้างและยังช่วยให้เครื่องยนต์เย็นอยู่เสมอ ผลลัพธ์ที่ได้คือRP-1ซึ่งข้อกำหนดได้รับการสรุปในปี 1954 ^{[ 9 ]} RP-1 เป็นเชื้อเพลิงเจ็ทที่ผ่านการกลั่นอย่างละเอียด ซึ่งเผาไหม้ได้สะอาดกว่าเชื้อเพลิงปิโตรเลียมทั่วไปมาก และยังเป็นอันตรายต่อบุคลากรภาคพื้นดินจากไอระเหยที่ระเบิดได้น้อยกว่าด้วย มันกลายเป็นเชื้อเพลิงสำหรับจรวดและขีปนาวุธรุ่นแรกๆ ของอเมริกา เช่น Atlas, Titan I และ Thor สหภาพโซเวียตนำ RP-1 มาใช้กับขีปนาวุธ R-7 อย่างรวดเร็ว แต่ในที่สุดยานปล่อยจรวดของโซเวียตส่วนใหญ่ก็ใช้เชื้อเพลิงไฮเปอร์โกไลต์แบบเก็บรักษาได้ ณ ปี 2017 มีการใช้ในขั้นตอนแรกของยานปล่อยจรวดโคจรหลายลำ

นักทฤษฎีจรวดยุคแรกหลายคนเชื่อว่าไฮโดรเจน จะเป็นเชื้อเพลิงที่ยอดเยี่ยม เนื่องจากให้ แรงขับจำเพาะสูงสุดนอกจากนี้ยังถือว่าเป็นเชื้อเพลิงที่สะอาดที่สุดเมื่อถูกออกซิไดซ์ด้วยออกซิเจนเพราะผลพลอยได้เพียงอย่างเดียวคือน้ำการปฏิรูป ไอน้ำ ของก๊าซธรรมชาติเป็นวิธีการที่พบได้บ่อยที่สุดในการผลิตไฮโดรเจนเชิงพาณิชย์ในปริมาณมาก คิดเป็นประมาณ 95% ของการผลิตทั่วโลก^{[ 16 ] [ 17 ]}ที่500 พันล้าน m ³ในปี 1998 ^{[ 18 ]}ที่อุณหภูมิสูง (700–1100 °C) และในที่ที่มีตัวเร่งปฏิกิริยาที่ทำจากโลหะ ( นิกเกล ) ไอน้ำจะทำปฏิกิริยากับมีเทนเพื่อให้ได้คาร์บอนมอนอกไซด์และไฮโดรเจน

ไฮโดรเจนมีปริมาตรมากเมื่อเทียบกับเชื้อเพลิงชนิดอื่น โดยทั่วไปจะถูกเก็บไว้ในรูปของเหลวแช่แข็ง ซึ่งเป็นเทคนิคที่เชี่ยวชาญในช่วงต้นทศวรรษ 1950 ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโครงการพัฒนาไฮโดรเจนบอมบ์ที่ลอสอะลาโมสไฮโดรเจนเหลวสามารถเก็บและขนส่งได้โดยไม่ระเหย โดยใช้ฮีเลียมเป็นสารทำความเย็น เนื่องจากฮีเลียมมีจุดเดือดต่ำกว่าไฮโดรเจน ไฮโดรเจนจะสูญเสียไปโดยการระบายสู่ชั้นบรรยากาศก็ต่อเมื่อบรรจุลงในยานปล่อยจรวดแล้วเท่านั้น ซึ่งไม่มีระบบทำความเย็น^{[ 19 ]}

ในช่วงปลายทศวรรษ 1950 และต้นทศวรรษ 1960 ได้มีการนำเทคโนโลยีนี้มาใช้กับส่วนประกอบที่ใช้ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิง เช่น ส่วนบน ของจรวดเซนทอร์และ แซทเทิร์ นไฮโดรเจนมีความหนาแน่นต่ำแม้ในสถานะของเหลว จึงต้องใช้ถังและปั๊มขนาดใหญ่ การรักษาอุณหภูมิที่เย็นจัดตามที่ต้องการต้องใช้ฉนวนกันความร้อนสำหรับถัง น้ำหนักที่เพิ่มขึ้นนี้จะลดสัดส่วนมวลของส่วนประกอบ หรือต้องใช้มาตรการพิเศษ เช่น การรักษาเสถียรภาพความดันของถังเพื่อลดน้ำหนัก (ถังที่รักษาเสถียรภาพความดันจะรองรับน้ำหนักส่วนใหญ่ด้วยความดันภายในมากกว่าโครงสร้างแข็ง โดยใช้ความแข็งแรงดึงของวัสดุถังเป็นหลัก)

โครงการจรวดของโซเวียต ส่วนหนึ่งเนื่องจากขาดขีดความสามารถทางเทคนิค จึงไม่ได้ใช้ไฮโดรเจนเหลวเป็นเชื้อเพลิงจนกระทั่งถึง ขั้นตอนหลัก ของจรวด Energiaในช่วงทศวรรษ 1980

เครื่องยนต์จรวดเหลวแบบเชื้อเพลิงคู่ ออกซิเจนเหลวและไฮโดรเจน ให้แรงขับจำเพาะสูงสุดสำหรับจรวดทั่วไป ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นนี้ช่วยชดเชยข้อเสียของความหนาแน่นต่ำ ซึ่งต้องใช้ถังเชื้อเพลิงขนาดใหญ่ขึ้น อย่างไรก็ตาม การเพิ่มแรงขับจำเพาะเพียงเล็กน้อยในการใช้งานขั้นบน สามารถเพิ่มมวลบรรทุกสู่วงโคจรได้อย่างมีนัยสำคัญ^{[ 20 ]}

เหตุเพลิงไหม้บริเวณแท่นปล่อยจรวดที่เกิดจากการรั่วไหลของน้ำมันก๊าดนั้นสร้างความเสียหายมากกว่าเหตุเพลิงไหม้จากไฮโดรเจน ด้วยเหตุผลหลักสองประการ:

• น้ำมันก๊าดมีอุณหภูมิการเผาไหม้สูงกว่าไฮโดรเจนประมาณ 20% เมื่อพิจารณาจากอุณหภูมิสัมบูรณ์
• แรงลอยตัวของไฮโดรเจน เนื่องจากไฮโดรเจนเป็นสารที่อยู่ในสถานะแช่แข็งลึก จึงเดือดอย่างรวดเร็วและลอยขึ้น เนื่องมาจากความหนาแน่นต่ำมากในสถานะแก๊ส แม้เมื่อไฮโดรเจนเผาไหม้ก๊าซH₂ ก็ยังคงลอยตัวอยู่₂ออกซิเจนที่เกิดขึ้นมีน้ำหนักโมเลกุลเพียงเท่านั้น18  Daเมื่อเทียบกับอากาศมีมวล 29.9  ดาลตันดังนั้นมันจึงลอยขึ้นสูงอย่างรวดเร็ว ในทางกลับกัน น้ำมันก๊าดที่หกจะตกลงสู่พื้น และหากติดไฟได้ ก็สามารถลุกไหม้ได้นานหลายชั่วโมงหากหกในปริมาณมาก

ไฟไหม้จากน้ำมันก๊าดเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ ก่อให้เกิดความเสียหายจากความร้อนอย่างรุนแรง ซึ่งต้องใช้เวลาในการซ่อมแซมและสร้างใหม่ เหตุการณ์นี้มักเกิดขึ้นกับทีมงานที่ประจำอยู่บนแท่นทดสอบ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการทดสอบเครื่องยนต์จรวดขนาดใหญ่ที่ยังไม่ได้รับการพิสูจน์ประสิทธิภาพ

เครื่องยนต์ที่ใช้ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิงจำเป็นต้องมีการออกแบบเป็นพิเศษ เช่น การวางท่อส่งเชื้อเพลิงในแนวนอน เพื่อป้องกันไม่ให้เกิด "จุดอับ" ในท่อ ซึ่งจะทำให้ท่อแตกเนื่องจากการเดือดในพื้นที่จำกัด (ข้อควรระวังเดียวกันนี้ใช้กับสารทำความเย็นอื่นๆ เช่น ออกซิเจนเหลวและก๊าซธรรมชาติเหลว (LNG)) เชื้อเพลิงไฮโดรเจนเหลวมีประวัติความปลอดภัยที่ดีเยี่ยมและประสิทธิภาพที่เหนือกว่าเชื้อเพลิงจรวดเคมีอื่นๆ ที่ใช้งานได้จริงทั้งหมด

เคมีที่มีแรงขับจำเพาะสูงสุดที่เคยทดสอบยิงในเครื่องยนต์จรวดคือลิเธียมและฟลูออรีนโดยเติมไฮโดรเจนเพื่อปรับปรุงอุณหพลศาสตร์ของไอเสีย (เชื้อเพลิงทั้งหมดต้องเก็บไว้ในถังของตัวเอง ทำให้เป็นเชื้อเพลิงสามชนิด ) การผสมผสานนี้ให้แรงขับจำเพาะ 542 วินาทีในสุญญากาศ^{[ 21 ]}เทียบเท่ากับความเร็วไอเสีย 5320 เมตร/วินาที ความไม่เหมาะสมของเคมีนี้เน้นให้เห็นว่าทำไมเชื้อเพลิงแปลกใหม่จึงไม่ถูกนำมาใช้จริง: ในการทำให้ส่วนประกอบทั้งสามเป็นของเหลว ไฮโดรเจนต้องเก็บไว้ต่ำกว่า −252 °C (เพียง 21 K) และลิเธียมต้องเก็บไว้สูงกว่า 180 °C (453 K) ทั้งลิเธียมและฟลูออรีนมีฤทธิ์กัดกร่อนสูงมาก ลิเธียมจะติดไฟเมื่อสัมผัสกับอากาศ และฟลูออรีนจะติดไฟเชื้อเพลิงส่วนใหญ่เมื่อสัมผัส รวมถึงไฮโดรเจนด้วย ฟลูออรีนและไฮโดรเจนฟลูออไรด์ (HF) ในไอเสียเป็นพิษมาก ทำให้การทำงานรอบแท่นปล่อยจรวดเป็นเรื่องยาก ทำลายสิ่งแวดล้อม และทำให้การขอใบอนุญาตปล่อยจรวดทำได้ยากขึ้น ทั้งลิเธียมและฟลูออรีนมีราคาแพงเมื่อเทียบกับเชื้อเพลิงจรวดส่วนใหญ่ ดังนั้นส่วนผสมนี้จึงไม่เคยถูกนำมาใช้^{[ 22 ]}

มีเทนเหลวและออกซิเจนเหลวที่ใช้ร่วมกันเป็นเชื้อเพลิงจรวดเรียกว่าการขับเคลื่อนเมทาล็อกซ์^{[ 23 ]}มีเทนเป็นส่วนประกอบหลักของก๊าซธรรมชาติและในรูปของเหลวมีคุณสมบัติการใช้งานหลายอย่างที่เป็นประโยชน์สำหรับการขับเคลื่อนจรวด เมื่อเปรียบเทียบกับไฮโดรเจนเหลว มีเทนเหลวให้แรงขับจำเพาะที่ต่ำกว่า แต่จัดเก็บ ขนส่ง และจัดการได้ง่ายกว่าเนื่องจากมีจุดเดือดสูงกว่า ความหนาแน่นสูงกว่า และทนต่อการเปราะของไฮโดรเจนได้ดีกว่า มีเทนยังผลิตสารตกค้างที่มีคาร์บอนน้อยกว่าน้ำมันก๊าด ซึ่งสามารถลดความต้องการในการทำความสะอาดและตรวจสอบสำหรับเครื่องยนต์ที่ใช้ซ้ำได้^{[ 24 ] [ 25 ]}

ศักยภาพในการสังเคราะห์มีเทนและออกซิเจนบนดาวอังคารผ่านปฏิกิริยาซาบาเทียร์ทำให้สารประกอบนี้เป็นที่น่าสนใจสำหรับการวางแผนภารกิจระยะยาว ใน การศึกษา ภารกิจอ้างอิงการออกแบบดาวอังคารเวอร์ชัน 5.0 ของนาซา (ปี 2009–2012) เมทาล็อกซ์ถูกกำหนดให้เป็นส่วนประกอบพื้นฐานสำหรับยานลงจอดที่มีลูกเรือ

ในช่วงทศวรรษ 2010 และ 2020 ผู้ให้บริการปล่อยจรวดหลายรายเริ่มพัฒนาเครื่องยนต์และยานพาหนะที่ใช้เชื้อเพลิงมีเทน สำนักข่าวหลายแห่งอธิบายช่วงเวลานั้นว่าเป็น "การแข่งขันเมทาล็อกซ์" เพื่อให้บรรลุการปล่อยจรวดขึ้นสู่วงโคจรครั้งแรกโดยใช้ระบบขับเคลื่อนมีเทน^{[ 26 ] [ 27 ]}

ณ เดือนเมษายน 2569 ยานปล่อยก๊าซมีเทน (เมทาล็อกซ์) จำนวน 5 ลำได้ขึ้นสู่วงโคจรแล้ว:

• Zhuque-2 — ขึ้นสู่วงโคจรในการบินครั้งที่สองเมื่อวันที่ 12 กรกฎาคม 2023 กลายเป็นจรวดเชื้อเพลิงมีเทนลำแรกที่ทำได้^{[ 28 ]}พัฒนาโดยLandSpaceยานดังกล่าวใช้TQ-12และเครื่องยนต์เมทาล็อกซ์ที่เกี่ยวข้อง
• Vulcan Centaur — ขึ้นสู่วงโคจรในการปล่อยครั้งแรก (Cert-1) เมื่อวันที่ 8 มกราคม 2024 ^{[ 29 ]}ขั้นแรกใช้ เครื่องยนต์เมทาล็อก ซ์ BE-4ของBlue Originขั้นที่สองใช้ไฮโดรล็อกซ์RL10
• นิวเกล็นน์ — ขึ้นสู่วงโคจรในการบินครั้งแรกเมื่อวันที่ 16 มกราคม 2025 จรวดขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์เมทาล็อกซ์BE-4ในขั้นตอนแรก และเครื่องยนต์ไฮโดรลอกซ์BE-3Uในขั้นตอนที่สอง
• จรวด Zhuque-3 — ขึ้นสู่วงโคจรในการบินครั้งแรกเมื่อวันที่ 3 ธันวาคม 2025 พัฒนาโดยบริษัท LandSpaceจรวดลำนี้ใช้เครื่องยนต์ TQ-12A จำนวน 9 เครื่องในขั้นแรก และ เครื่องยนต์ TQ-15A จำนวน 1 เครื่อง ในขั้นที่สอง
• จรวดลองมาร์ช 12A — ขึ้นสู่วงโคจรในการบินครั้งแรกเมื่อวันที่ 23 ธันวาคม 2025 พัฒนาโดยสถาบันเทคโนโลยีการบินอวกาศเซี่ยงไฮ้ ยานลำนี้ใช้ เครื่องยนต์ Longyun -70 จำนวน 7 เครื่องในขั้นแรก และ เครื่องยนต์ YF-209V จำนวน 1 เครื่อง ในขั้นที่สอง

ยานพาหนะและเครื่องยนต์ที่ใช้เมทาล็อกซ์อื่นๆ ที่อยู่ระหว่างการทดสอบหรือการพัฒนา ได้แก่:

• สตาร์ชิป — บรรลุวงโคจรผ่านชั้นบรรยากาศในเที่ยวบินทดสอบครั้งที่ 3เมื่อวันที่ 14 มีนาคม พ.ศ. 2567 ^{[ 30 ]}ใช้เครื่องยนต์ เมทาล็อก ซ์แรปเตอร์^{[ 31 ]}
• นิวตรอน — อยู่ระหว่างการพัฒนา ใช้ เครื่องยนต์ อาร์คิมีดีส แบบเมทาล็อกซ์ 9 เครื่อง ในขั้นแรก และเครื่องยนต์สุญญากาศอาร์คิมีดีสในขั้นที่สอง
• โนวา — อยู่ระหว่างการพัฒนา โดยใช้เครื่องยนต์เมทาล็อกซ์ Zenith ในขั้นตอนแรก และเครื่องยนต์ไฮโดรลอกซ์ในขั้นตอนที่สอง
• Terran R — อยู่ระหว่างการพัฒนา ใช้ เครื่องยนต์ Aeon R ที่ใช้เมทาล็อกซ์จำนวน 13 เครื่อง ในขั้นแรก และเครื่องยนต์ Aeon Vac หนึ่งเครื่องในขั้นที่สอง
• ไฮเปอร์โบลา-3 — อยู่ระหว่างการพัฒนา ใช้เครื่องยนต์เมทาล็อกซ์ JD-2 จำนวน 9 เครื่อง
• จรวด Long March 9 — อยู่ระหว่างการพัฒนา ใช้ เครื่องยนต์ YF-215 จำนวน 30 เครื่องในขั้นแรก และ 2 เครื่องในขั้นที่สอง
• จรวดลองมาร์ช 10B — อยู่ระหว่างการพัฒนา ใช้เครื่องยนต์เมทาล็อกซ์ YF-219 หนึ่งเครื่องในขั้นที่สอง ส่วนขั้นแรกใช้เครื่องยนต์เคโรลอกซ์
• Yuanxingzhe-1 — อยู่ระหว่างการพัฒนา
• บลูเวล 1 — อยู่ระหว่างการพัฒนา ใช้เครื่องยนต์เมทาล็อกซ์ 9 เครื่องในขั้นตอนแรก และเครื่องยนต์เมทาล็อกซ์อีกแบบในขั้นตอนที่สอง
• เครื่องยนต์ Prometheus — อยู่ระหว่างการพัฒนา เครื่องยนต์เมทาล็อกซ์ขนาด 980 kN (220,000 lb _f ) กำลังได้รับการพัฒนาโดย องค์การอวกาศยุโรปเสร็จสิ้นการทดสอบการจุดระเบิดในปี 2023 ^{[ 32 ]}

ความพยายามที่ล้มเหลว:

• Terran 1 — พยายามโคจรเข้าสู่วงโคจรเมื่อวันที่ 22 มีนาคม 2023 โดยใช้เครื่องยนต์ Aeon 1ที่ใช้เมทาล็อกซ์ของ Relativity Space ; โครงการนี้ถูกยุติลงหลังจากการบินครั้งนั้น

เปอร์ออกไซด์ความเข้มข้นสูง

ไฮโดรเจน เปอร์ออกไซด์ความเข้มข้นสูง คือไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ เข้มข้น ที่มีน้ำเป็นส่วนประกอบประมาณ 2% ถึง 30% เมื่อผ่านตัวเร่งปฏิกิริยา มันจะสลายตัวเป็นไอน้ำและออกซิเจน ในอดีตเคยใช้ในระบบควบคุมปฏิกิริยาเนื่องจากจัดเก็บได้ง่าย ปัจจุบันมักใช้ในการขับเคลื่อนปั๊มเทอร์โบเช่นที่ใช้ในจรวด V2และยานโซยุซรุ่น ใหม่

ไฮดราซีน

สลายตัวอย่างรวดเร็วเป็นไนโตรเจน ไฮโดรเจน และแอมโมเนีย (2N₂H₄ _{→ N₂} + _H₂ + _2NH₃ ) _และ เป็น สารที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในยานอวกาศ (การสลายตัวของแอมโมเนียที่ไม่ถูกออกซิไดซ์เป็นปฏิกิริยาดูดความร้อนและจะลดประสิทธิภาพลง)

ไนตรัสออกไซด์

สลายตัวเป็นไนโตรเจนและออกซิเจน

ไอน้ำ

เมื่อได้รับความร้อนจากภายนอก จะให้ค่า I _spที่ค่อนข้างปานกลาง สูงสุดถึง 190 วินาที ขึ้นอยู่กับการกัดกร่อนของวัสดุและขีดจำกัดทางความร้อน

ณ เดือนมิถุนายน พ.ศ. 2569 ส่วนผสมของเชื้อเพลิงเหลวที่ใช้กันทั่วไปมีดังนี้:

น้ำมันก๊าด (RP-1) / ออกซิเจนเหลว (LOX)

ใช้สำหรับส่วนล่างของจรวดSoyuz-2 , Angara A5 , Long March 6 , Long March 7 , Long March 8และTianlong-2 ; บูสเตอร์ของLong March 5 ; ขั้นแรกของAtlas V ; ทั้งสองขั้นของ Electron , Falcon 9 , Falcon Heavy , Firefly Alpha , Kinetica 2 , Long March 12 , Long March 12B , Tianlong-3 , Angara-1.2และSoyuz-5 ; และทั้งสามขั้นของNuri

ไฮโดรเจนเหลว (LH) / LOX

ใช้ในขั้นตอนต่างๆ ของระบบปล่อยจรวดอวกาศ (Space Launch System)ได้แก่H3 , GSLV , LVM3 , Long March 5 , Long March 7A , Long March 8 , Ariane 6 , New GlennและCentaur

ก๊าซมีเทนเหลว (LNG) / ออกซิเจนเหลว (LOX)

ใช้ในทั้งสองช่วงของจรวดZhuque-2E , Zhuque-3 , Starship ( ทำการทดสอบการบินในวงโคจรใกล้เคียง ), Long March 12Aและช่วงแรกของจรวดVulcan Centaurและ New Glenn

ไดเมทิลไฮดราซีนที่ไม่สมมาตร (UDMH) หรือโมโนเมทิลไฮดราซีน (MMH) / ไดไนโตรเจนเตตรอกไซด์ (NTO หรือN)₂โอ₄)

เชื้อเพลิงชนิดนี้ ถูกนำไปใช้ในสามขั้นตอนแรกของจรวดขับดันโปรตอน ของรัสเซีย เครื่องยนต์วิคัสของอินเดียสำหรับ จรวด PSLV , GSLVและ LVM3 รวมถึงจรวดขับดันของจีนหลายรุ่น และจรวดทางทหาร จรวดโคจร และจรวดอวกาศลึกจำนวนหนึ่ง เนื่องจากเชื้อเพลิงผสมชนิดนี้เป็นเชื้อเพลิงไฮเปอร์โกไลต์และสามารถเก็บรักษาได้เป็นเวลานานที่อุณหภูมิและความดันที่เหมาะสม

ไฮดราซีน ( N₂ชม₄)

ใช้ในภารกิจสำรวจอวกาศห้วงลึกเพราะสามารถเก็บรักษาได้และติดไฟได้ง่าย อีกทั้งยังสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงเดี่ยวร่วมกับตัวเร่งปฏิกิริยาได้

แอโรซีน-50 (ไฮดราซีนและ UDMH ในอัตราส่วน 50/50)

ใช้ในภารกิจสำรวจอวกาศห้วงลึกเพราะสามารถเก็บรักษาได้และติดไฟได้ง่าย อีกทั้งยังสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงเดี่ยวร่วมกับตัวเร่งปฏิกิริยาได้

ตารางนี้ใช้ข้อมูลจากตารางเทอร์โมเคมีของ JANNAF (คณะกรรมการขับเคลื่อนร่วมระหว่างกองทัพบก-กองทัพเรือ-นาซา-กองทัพอากาศ (JANNAF)) ตลอดทั้งตาราง โดยคำนวณแรงขับจำเพาะที่ดีที่สุดที่เป็นไปได้โดย Rocketdyne ภายใต้สมมติฐานของการเผาไหม้แบบอะเดียแบติก การขยาย ตัวแบบไอเซนโทรปิก การขยายตัวแบบหนึ่งมิติ และสมดุลที่เปลี่ยนแปลงไป^{[ 33 ]}หน่วยบางหน่วยได้ถูกแปลงเป็นเมตริกแล้ว แต่ความดันยังไม่ได้แปลง

วี_อี

ความเร็วไอเสียเฉลี่ย หน่วยเป็นเมตร/วินาที เป็นการวัดแบบเดียวกับแรงดลจำเพาะ แต่มีหน่วยต่างกัน โดยมีค่าเท่ากับแรงดลจำเพาะในหน่วยนิวตัน·วินาที/กิโลกรัม

ร

อัตราส่วนการผสม: มวลสารออกซิไดเซอร์ / มวลเชื้อเพลิง

ที_ซี

อุณหภูมิภายในห้อง (องศาเซลเซียส)

ง

ความหนาแน่นรวมของเชื้อเพลิงและสารออกซิไดเซอร์ กรัม/ซม^³

ซี*

ความเร็วจำเพาะ (เมตร/วินาที) เท่ากับความดันในห้องเผาไหม้คูณด้วยพื้นที่คอคอด หารด้วยอัตราการไหลของมวล ใช้ในการตรวจสอบ ประสิทธิภาพการเผาไหม้ของจรวดทดลอง

คำจำกัดความของสารผสมบางชนิด:

IRFNA IIIa

83.4% HNO ₃ , 14% NO ₂ , 2% H ₂ O , 0.6% HF

ไออาร์เอฟเอ็นเอ ไอวี เอชดีเอ

54.3% HNO ₃ , 44% NO ₂ , 1% H ₂ O, 0.7% HF

อาร์พี-1

ดู MIL-P-25576C ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วคือน้ำมันก๊าด (ประมาณC)₁₀ชม₁₈)

MMH โมโนเมทิลไฮดราซีน

ซีเอช₃เอ็นเอชเอ็นเอช₂

ไม่มีข้อมูลครบถ้วนสำหรับอัตราส่วน CO/O2 _ซึ่งจัดทำขึ้นสำหรับ NASA เพื่อใช้กับจรวดที่จะส่งไปยังดาวอังคาร มีเพียงค่าแรงขับจำเพาะประมาณ 250 วินาทีเท่านั้น

ร

อัตราส่วนการผสม: มวลสารออกซิไดเซอร์ / มวลเชื้อเพลิง

วี_อี

ความเร็วไอเสียเฉลี่ย หน่วยเป็นเมตร/วินาที เป็นการวัดแบบเดียวกับแรงดลจำเพาะ แต่มีหน่วยต่างกัน โดยมีค่าเท่ากับแรงดลจำเพาะในหน่วยนิวตัน·วินาที/กิโลกรัม

ซี*

ความเร็วจำเพาะ (เมตร/วินาที) เท่ากับความดันในห้องเผาไหม้คูณด้วยพื้นที่คอคอด หารด้วยอัตราการไหลของมวลใช้ในการตรวจสอบประสิทธิภาพการเผาไหม้ของจรวดทดลอง

ที_ซี

อุณหภูมิภายในห้อง (องศาเซลเซียส)

ง

ความหนาแน่นรวมของเชื้อเพลิงและสารออกซิไดเซอร์ กรัม/ซม^³

• Cpropep-Webคือโปรแกรมคอมพิวเตอร์ออนไลน์สำหรับคำนวณประสิทธิภาพของเชื้อเพลิงในเครื่องยนต์จรวด
• โปรแกรมออกแบบสำหรับวิเคราะห์ทางเทอร์โมไดนามิกของเครื่องยนต์จรวดเชื้อเพลิงเหลวเป็นโปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่ใช้ในการทำนายประสิทธิภาพของเครื่องยนต์จรวดเชื้อเพลิงเหลว