Wahana peluncur antariksa
Mesin roket

Mesin roket menggunakan propelan roket yang tersimpan sebagai massa reaksi untuk membentuk semburan fluida pendorong berkecepatan tinggi, biasanya gas bersuhu tinggi. Mesin roket adalah mesin reaksi, yang menghasilkan daya dorong dengan melontarkan massa ke belakang, sesuai dengan hukum ketiga Newton. Sebagian besar mesin roket menggunakan pembakaran bahan kimia reaktif untuk memasok energi yang diperlukan, tetapi bentuk yang tidak terbakar seperti pendorong gas dingin dan roket termal nuklir juga ada. Kendaraan yang digerakkan oleh mesin roket umumnya digunakan oleh rudal balistik (biasanya menggunakan bahan bakar padat) dan roket. Kendaraan roket membawa oksidatornya sendiri, tidak seperti kebanyakan mesin pembakaran, sehingga mesin roket dapat digunakan dalam ruang hampa untuk mendorong pesawat ruang angkasa dan rudal balistik.
Dibandingkan dengan jenis mesin jet lainnya, mesin roket adalah yang paling ringan dan memiliki daya dorong tertinggi, tetapi paling tidak efisien dalam propelan (memiliki impuls spesifik terendah). Buangan ideal adalah hidrogen, yang paling ringan dari semua elemen, tetapi roket kimia menghasilkan campuran spesies yang lebih berat, yang mengurangi kecepatan buangan. Mesin roket digunakan pada roket multi tahap : untuk pendorong booster, tahap awal, tahap kedua, tahap inti, tahap ketiga, tahap atas, vernier thruster, roket apooge dan lainnya.
Mesin roket menghasilkan daya dorong dengan mengeluarkan cairan buangan yang telah dipercepat hingga kecepatan tinggi melalui nosel pendorong. Cairan tersebut biasanya berupa gas yang dihasilkan oleh pembakaran propelan padat atau cair bertekanan tinggi (150 hingga 4.350 pon per inci persegi (10 hingga 300 bar)), yang terdiri dari komponen bahan bakar dan oksidator, di dalam ruang pembakaran. Saat gas mengembang melalui nosel, gas tersebut dipercepat hingga kecepatan yang sangat tinggi (supersonik), dan reaksi terhadap hal ini mendorong mesin ke arah yang berlawanan. Pembakaran paling sering digunakan untuk roket praktis, karena hukum termodinamika (khususnya teorema Carnot) menyatakan bahwa suhu dan tekanan tinggi diinginkan untuk efisiensi termal terbaik. Roket termal nuklir mampu mencapai efisiensi yang lebih tinggi, tetapi saat ini memiliki masalah lingkungan yang menghalangi penggunaan rutinnya di atmosfer Bumi dan ruang cislunar.
Untuk peroketan model, alternatif yang tersedia untuk pembakaran adalah roket air yang diberi tekanan oleh udara terkompresi, karbon dioksida, nitrogen, atau gas inert lain yang tersedia.
Perkembangan teknologi ini terus berlanjut hingga akhir abad ke-19, ketika Konstantin Tsiolkovsky dari Rusia pertama kali menulis tentang mesin roket berbahan bakar cair. Ia adalah orang pertama yang mengembangkan persamaan roket Tsiolkovsky, meskipun tidak dipublikasikan secara luas selama beberapa tahun.
Mesin berbahan bakar padat dan cair modern menjadi kenyataan pada awal abad ke-20, berkat fisikawan Amerika Robert Goddard. Goddard adalah orang pertama yang menggunakan nosel De Laval pada mesin roket berbahan bakar padat (bubuk mesiu), yang menggandakan daya dorong dan meningkatkan efisiensi hingga sekitar dua puluh lima kali lipat. Ini adalah awal mula mesin roket modern. Ia menghitung dari persamaan roket yang diperolehnya secara independen bahwa roket berukuran cukup besar, yang menggunakan bahan bakar padat, dapat menempatkan muatan seberat satu pon di Bulan.