RP-1 (Refined Petroleum-1) — це високоочищений гас, спеціально призначений для використання як рідке ракетне паливо. Він має кращі експлуатаційні властивості порівняно зі звичайним авіаційним гасом (наприклад, Jet-A), зокрема:

  • менший вміст сірки та інших домішок;
  • вища термічна стабільність;
  • менше утворення нагару у двигунах.

Склад і властивості

  • Основний склад: вуглеводні з 10–12 атомами вуглецю (наприклад, декан, ундекан);
  • Щільність: приблизно 0,81 г/см³ при 15°C;
  • Температура кипіння: у межах 150–275°C;
  • Теплота згоряння: близько 43 МДж/кг.

Використання

RP-1 зазвичай використовується в парі з рідким киснем (LOX) у хімічних ракетних двигунах. Ця комбінація забезпечує:

  • високу тягу;
  • простоту зберігання порівняно з рідким воднем;
  • дешевизну виробництва і транспортування.

Приклади ракет, що використовують пару RP-1/LOX:

  • Falcon 9 (двигун Merlin 1D, SpaceX);
  • Saturn V, перший ступінь (двигун F-1, NASA);
  • Atlas (історичні, двигун MA-5, USAF / NASA);
  • Electron (двигун Rutherford з електронасосами, Rocket Lab).

Переваги RP-1

  • Висока щільність: дозволяє зменшити об’єм баків;
  • Стабільність при зберіганні: не потребує кріогенних температур;
  • Низька вартість: значно дешевше за рідкий водень;
  • Простота інфраструктури: не потребує складної системи зберігання та транспортування.

Недоліки RP-1

  • Нижчий питомий імпульс (ISP), ніж у LOX/LH₂;
  • Схильність до утворення нагару: вимагає очищення двигунів;
  • Більше викидів у порівнянні з рідким воднем.

Технічні характеристики комбінації RP-1 + LOX

  • Тип палива: RP-1 (гас);
  • Окисник: рідкий кисень (LOX);
  • Тяга на рівні моря (Merlin 1D): приблизно 845 кН;
  • Питомий імпульс: ~282 с (на землі), ~311 с (у вакуумі);
  • Температура зберігання: близько 15–25°C;
  • Температура займання: приблизно 220°C.

Порівняння ракетних палив: RP-1 vs Метан vs Водень

Основні параметри

Параметр RP-1 (гас) Метан (CH₄) Водень (LH₂)
Щільність палива ~0,81 г/см³ ~0,42 г/см³ ~0,07 г/см³
Питомий імпульс (ISP) 282–311 с 320–370 с 380–465 с
Температура зберігання ~15–25°C ~–162°C ~–253°C
Теплота згоряння ~43 МДж/кг ~55 МДж/кг ~120 МДж/кг
Утворення нагару Високе Низьке Відсутнє
Складність інфраструктури Низька Середня Висока
Вартість палива Дешева Помірна Дорога
Складність двигуна Низька Середня Висока
Придатність для багаторазовості Посередня Висока Висока

RP-1 (гас)

Переваги:

  • Доступне і дешеве паливо.
  • Висока щільність, що дозволяє зменшити розміри баків.
  • Простота зберігання — кімнатна температура, без необхідності охолодження.

Недоліки:

  • Утворення нагару на двигунах.
  • Нижчий питомий імпульс у порівнянні з метаном і воднем.

Рідкий метан (CH₄)

Переваги:

  • Вищий ISP у порівнянні з RP-1.
  • Чистіше згоряння, практично без утворення нагару.
  • Потенційна можливість синтезу на Марсі (реакція Sabatier: CO₂ + H₂ → CH₄ + H₂O).

Недоліки:

  • Потребує охолодження до –162°C.
  • Менш щільний, ніж RP-1, що потребує більших баків.

Рідкий водень (LH₂)

Переваги:

  • Найвищий питомий імпульс серед хімічних палив (до 465 с).
  • Екологічно чистий: продукт згоряння — лише вода.

Недоліки:

  • Дуже низька щільність → великі баки.
  • Надзвичайно низька температура зберігання (~–253°C).
  • Проблема «водневого охрупнення» — матеріали стають крихкими при контакті з воднем.

Приклади вибору палива сучасними компаніями

Компанія Паливо Причина вибору
SpaceX (Falcon 9) RP-1/LOX Перевірене рішення, низька вартість, простота
SpaceX (Starship) Метан/LOX Багаторазовість, можливість синтезу на Марсі
NASA (SLS) Водень/LOX Максимальна ефективність для глибокого космосу
Blue Origin Метан/LOX Ставка на чистоту згоряння та повторне використання
ULA (Vulcan) Метан/LOX Перехід від RP-1 до сучаснішої системи

Дещо інше: