Криогенное ракетное топливо — низкокипящее[комм. 1] жидкое ракетное топливо, хотя бы один из компонентов (окислитель, горючее) которого является криогенным, то есть находится при температуре ниже 120 К (−153,15 °C)[2]. К криогенным компонентам топлива относятся сжиженные газы: кислород, водород, фтор и другие. Противоположностью криогенным являются высококипящие компоненты, то есть такие, которые могут использоваться при температуре выше 298 К (24,85°C)[1].
Компоненты криогенного топлива — сжиженные газы с температурой кипения ниже 120 К. Наиболее распространённым криогенным компонентом является жидкий кислород, используемый в качестве окислителя в ракетах космического назначения[3]. В паре с кислородом могут использоваться различные виды горючего. На современных ракетах это различные разновидности керосина, а также криогенные горючие, в первую очередь водород[4]. Разрабатываются и испытываются двигатели, использующие в качестве горючего сжиженные метан[5][6] и природный газ (СПГ)[7]. В качестве криогенных окислителей рассматривались также сжиженные фтор и озон, но, несмотря на высокую ожидаемую эффективность, практического применения они не нашли из-за сложности в обращении, большой взрывоопасности, крайней химической агрессивности и токсичности[8].
Жидкий водород в качестве горючего и жидкий кислород как окислитель позволяют получить максимальную среди доступных топлив эффективность[9], это сочетание, как дающее при сгорании наибольшую скорость истечения газов, было предложено ещё К. Э. Циолковским в качестве «эталонной топливной пары», с которой он сравнивал другие возможные варианты ракетного топлива. Впоследствии, рассматривая также удобство эксплуатации различных топлив, Циолковский предложил заменить водород углеводородами с возможно большим содержанием водорода в молекуле[10]. Жидкий водород имеет низкую плотность, что требует создания крупных топливных баков, усложняет и утяжеляет конструкцию ракеты и уменьшает её массовое совершенство[комм. 2][12]. Для увеличения плотности горючего и уменьшения потерь на испарение в cовременной ракетной технике используется охлаждённый до температуры 14 К зашугованный водород, то есть находящийся в состоянии, где одновременно присутствуют жидкая и твёрдая фаза в виде крупнодисперсной взвеси[13].
За последние десятилетия процессы сжижения газа улучшились с появлением более совершенного оборудования и контроля потерь тепла в системе. Типичные методы используют преимущество температуры газа, который резко охлаждается, когда регулируемое давление газа сбрасывается. Достаточное повышение давления и последующий сброс давления могут привести к сжижению большинства газов, как показано на примере эффекта Джоуля — Томсона[14].