火箭如何運作？

液體引擎把燃料與氧化劑送入燃燒室，某些設計的壓力可達約300 bar，溫度超過3,300°C。部分引擎可節流、關機與重新點火，但能力依設計而異；不能認定每具液體引擎都具備全部功能。載人與回收任務常使用液體推進，也可能搭配其他推進形式。

不同引擎循環

大型推進劑泵可能需要數十兆瓦功率，如何驅動它們是一項難題。燃氣產生器循環，例如 Merlin、F-1、Vulcain，使用少量推進劑在獨立燃燒裝置中產生氣體，驅動渦輪後將排氣排出主燃燒流程，設計較簡單，但犧牲部分效能。分級燃燒循環，例如 RS-25、RD-180、BE-4，將渦輪排氣再送入主燃燒室，提升推進劑利用效率，代價是更複雜的壓力、材料與控制要求。SpaceX 的 Raptor 採用全流量分級燃燒，分別以富燃與富氧預燃氣流驅動渦輪，再匯入主燃燒室。這追求更高效能，但不代表已達化學推進的唯一或絕對效率上限。

固體推進器將推進劑藥柱裝在殼體內，依藥柱設計形成燃燒面。不需要液體引擎式的推進劑泵與供應管路，能長期儲存並在點火後提供高推力。太空梭兩具助推器的常見推力數值約為12,500 kN，這是每一具的數值；SLS 採用更長的五節式固體助推器，是已飛行的大型固體推進器代表。

主要取捨是控制能力：一般發射用固體助推器點火後，無法像液體引擎一樣自由節流或重新啟動，通常依預先設計的燃燒歷程持續工作。它們適合起飛初段需要大推力的情境，因此亞利安六號、SLS 等載具將固體助推器搭配液體核心級。

接近第一級工作結束時，原本裝滿推進劑的箱體已大幅變空，繼續攜帶會增加負擔。分級會拋棄耗盡的箭級，讓較小的後續級加速更輕的載具。化學推進單節入軌對結構重量與性能要求很高，可用酬載容易被壓縮；兩節或三節設計能改善質量配置，但也增加分離與可靠度的工程需求。

以獵鷹九號為例，第一級主引擎關機常在起飛後約2.5分鐘，接著分離與第二級點火；回收任務的助推器再執行返回程序。農神五號則依序分離 S-IC 與 S-II，最終由後續級完成奔月加速。各級起飛濕重包含已消耗推進劑，不能當成分離瞬間拋棄的空殼重量。

煤油／液態氧：用於獵鷹九號、農神五號第一級及聯盟號等，具有密度較高、儲存與操作相對容易的優點。液態氫／液態氧：用於 RS-25、亞利安核心級與 SLS 等，可提供高比衝；但液氫沸點約−253°C、密度低，需要良好隔熱與大型儲箱。甲烷／液態氧：用於 Raptor 與 BE-4，在積碳、密度、低溫操作與成本之間提供另一種取捨，也因可望利用火星當地資源製造而受到關注；這是未來原位資源利用目標，並非已建立的供應能力。自燃推進劑：兩種成分接觸即可點火，常用於太空船推進與聯盟號機動系統等；點火可靠，但部分化學品有毒且操作要求嚴格。固體推進劑：以部分效率及控制彈性，換取可儲存與迅速提供推力的特性。