Entre 2020 y 2025, casi todos los lanzadores nuevos que se presentaron en Estados Unidos, Europa y China eligieron la misma pareja de propelentes: metano líquido y oxígeno líquido. Ninguno de los lanzadores en servicio que sustituyen quemaba metano.
El cambio no viene de un salto de rendimiento. En impulso específico, el metano queda por encima del queroseno y muy por debajo del hidrógeno, en una zona intermedia que sobre el papel no entusiasma a nadie. Tampoco viene de la densidad, donde el queroseno gana con claridad.
Viene del hollín. Cuando un motor tiene que volar veinte veces sin abrirse, el residuo carbonoso que deja el queroseno al descomponerse deja de ser una molestia de mantenimiento y se convierte en el factor que decide la arquitectura del cohete entero. Esta es la comparación completa, con las cifras públicas de los motores que ya vuelan.
Lo esencial de la comparación
- La cifra que separa a los tres. El impulso específico en vacío: en torno a 340 s para el queroseno, entre 350 y 380 s para el metano, por encima de 450 s para el hidrógeno.
- La cifra que los reordena. La densidad del propelente, donde el orden se invierte por completo.
- El motivo real del cambio. El metano no coquiza: no deja carbono en los canales de refrigeración ni en el inyector.
- La contrapartida. El queroseno se guarda a temperatura ambiente; el metano hay que mantenerlo por debajo de ciento doce kelvin.
- Lo que no cambia. Para una etapa superior sin prisa, el hidrógeno sigue ganando en cualquier hoja de cálculo.
Tres combinaciones y una sola forma de medirlas
Un motor de cohete quema un combustible con un oxidante y expulsa el resultado por una tobera. El oxidante es casi siempre oxígeno líquido, así que la comparación se reduce al combustible: queroseno refinado, metano líquido o hidrógeno líquido. En la jerga del sector se abrevian como kerolox, metalox e hidrolox.
La medida universal de eficiencia es el impulso específico, que se expresa en segundos y equivale a la velocidad de escape dividida por la gravedad terrestre. Cuanto más alto, menos masa de propelente hace falta para el mismo cambio de velocidad. Es la variable que aparece en el exponente de la ecuación del cohete y por eso concentra la atención.
El impulso específico depende sobre todo de la masa molecular de los gases de escape: cuanto más ligeros, más deprisa salen. El hidrógeno gana porque su combustión produce vapor de agua y sobra hidrógeno sin quemar, muy ligero. El metano produce agua y dióxido de carbono. El queroseno, una mezcla de hidrocarburos, produce lo mismo con más carbono por átomo de hidrógeno.
Pero un lanzador no se diseña optimizando una sola variable. Hay que meter el propelente en un tanque, mantenerlo ahí durante la cuenta atrás, bombearlo a presiones de cientos de bares y, si se pretende recuperar la etapa, volver a hacerlo todo la semana siguiente sin desmontar el motor.
Las tres combinaciones, en la misma tabla
Los valores de impulso específico son rangos de los motores en servicio, medidos en vacío. La densidad es la del combustible solo, en su punto de ebullición cuando es criogénico.
| Concepto | Queroseno | Metano | Hidrógeno |
|---|---|---|---|
| Impulso específico en vacío | 330 a 360 s | 350 a 380 s | 440 a 465 s |
| Densidad del combustible | unos 810 kg por metro cúbico | unos 423 kg por metro cúbico | unos 71 kg por metro cúbico |
| Temperatura de almacenamiento | ambiente | unos 112 K | unos 20 K |
| Depósitos de carbono | severos | prácticamente nulos | ninguno |
| Compatibilidad con el oxígeno líquido | tanques y aislamientos distintos | temperaturas casi iguales | diferencia de setenta kelvin |
| Fabricable fuera de la Tierra | no | sí, con agua y dióxido de carbono | sí, con agua |
| Herencia de vuelo | seis décadas | desde 2023 en órbita | cinco décadas |
Leída en frío, esa tabla no explica por sí sola el cambio del sector. El metano no gana ninguna fila con claridad salvo dos: la de los depósitos de carbono y la de la fabricación fuera de la Tierra. Son exactamente las dos que han pasado a mandar.
Qué es el hollín y por qué aparece antes de la combustión
El queroseno de grado espacial es una mezcla de hidrocarburos refinada con especificaciones muy estrictas. Antes de entrar en la cámara de combustión, buena parte de ese queroseno se usa para refrigerar: circula por unos canales estrechos labrados en la pared de la cámara y de la tobera, absorbe el calor y evita que el metal se funda.
Ahí está el problema. En esos canales el combustible alcanza temperaturas a las que las moléculas largas se rompen antes de quemarse, en un proceso de craqueo térmico que libera carbono sólido. Ese carbono se deposita sobre la pared del canal en forma de una capa dura y adherente.
La capa hace dos cosas, ambas malas. Reduce la sección del canal, así que pasa menos refrigerante justo donde más se necesita. Y aísla térmicamente, con lo que la pared se calienta más aún. Los mismos depósitos aparecen en los orificios del inyector, donde alteran el patrón de pulverización y con él el rendimiento de la combustión.
Un motor de queroseno que ha volado una vez no está roto, pero está sucio. Devolverlo a la línea de vuelo exige inspección, limpieza con disolventes y, cada cierto número de ciclos, desmontaje. Ese trabajo se mide en semanas y en horas de técnico especializado, y es precisamente el coste que la reutilización pretendía eliminar.
Por qué los motores de metano cambian esa cuenta
El metano es una molécula de un solo carbono con cuatro hidrógenos. No tiene cadenas largas que romper, y su craqueo no produce carbono sólido en las condiciones de un circuito de refrigeración. Los motores de metano salen del ensayo con la cámara limpia.
Eso reordena el calendario de una etapa recuperable. Sin depósitos que limpiar, la inspección entre vuelos se reduce a comprobaciones estructurales, de turbomaquinaria y de sellos. El objetivo declarado de los programas que apuestan por esta combinación es volver a volar en días, no en semanas, y esa cifra solo tiene sentido si no hay que abrir nada.
Hay un segundo efecto que se cita menos y pesa igual. Los canales limpios permiten diseñar márgenes térmicos más ajustados, porque el ingeniero no tiene que reservar sección de paso para la capa de carbono que se va a formar. Un motor con menos margen es más ligero y da más empuje por kilo.
Y hay un tercero, puramente logístico. El metano hierve a unos ciento doce kelvin y el oxígeno líquido a unos noventa: setenta grados de diferencia entre ambos en lugar de los ciento setenta que separan al hidrógeno del oxígeno. Con temperaturas tan próximas, los dos tanques pueden compartir mamparo y aislamiento, y la rampa necesita un solo tipo de instalación criogénica.
Lo que el queroseno sigue haciendo mejor
La densidad, y no es un detalle menor. Un metro cúbico de queroseno pesa casi el doble que uno de metano, así que para la misma energía embarcada los tanques son más pequeños. Tanques más pequeños significan menos estructura, menos superficie expuesta y menos resistencia aerodinámica.
Esa ventaja se nota sobre todo en la primera etapa, donde la masa estructural penaliza mucho y el impulso específico penaliza poco. De hecho, la métrica que muchos diseñadores usan para la etapa inferior no es el impulso específico sino el impulso por unidad de volumen, y ahí el queroseno gana a las otras dos combinaciones.
La segunda ventaja es operativa y muy concreta: el queroseno se guarda a temperatura ambiente. No hay que enfriarlo, no se evapora en el tanque durante una cuenta atrás detenida y permite cargar el combustible horas antes del despegue sin más consecuencia que el paso del tiempo. Con un propelente criogénico, cada retraso obliga a reponer lo evaporado.
La tercera es la herencia. Seis décadas de vuelo han dejado bases de datos de fallos, procedimientos de aceptación y proveedores cualificados que ninguna combinación nueva tiene todavía. Ese historial es lo que permite a una aseguradora poner precio a un lanzamiento, y por eso pesa más de lo que sugiere una hoja de rendimiento.
El hidrógeno gana en el papel y pierde en el tanque
Ningún combustible químico práctico supera al hidrógeno en impulso específico. Los motores de etapa superior que lo usan superan los cuatrocientos cincuenta segundos en vacío, entre setenta y cien más que cualquier motor de metano. En una etapa superior, cada segundo de impulso específico se traduce directamente en carga útil.
El problema es la densidad: setenta y un kilos por metro cúbico. Un tanque de hidrógeno para la misma energía es unas seis veces más voluminoso que uno de queroseno, y eso significa más superficie de pared, más masa estructural y más aislamiento. Una parte considerable de la ventaja teórica se pierde antes de encender el motor.
La segunda dificultad es la temperatura. Veinte kelvin está a un paso del cero absoluto y muy por debajo del punto de licuefacción del aire, así que cualquier fuga de aislamiento hace que se condense oxígeno atmosférico sobre la superficie fría. La evaporación en tanque obliga a reponer continuamente durante la cuenta atrás.
La tercera es la molécula misma. El hidrógeno se filtra por juntas que serían estancas para cualquier otro gas y fragiliza muchos aceros al difundirse en su estructura cristalina. Las paradas de cuenta atrás por fugas de hidrógeno son una constante en la historia de los programas que lo usan, y no son fallos de un equipo concreto sino una propiedad del fluido.
Qué motores vuelan hoy con cada combinación
La lista importa porque separa lo demostrado en vuelo de lo anunciado en una presentación, que es la distinción que más se difumina en este sector.
Con queroseno vuela la mayor parte de la flota mundial en servicio. El motor de la primera etapa del lanzador estadounidense más activo, los motores rusos de la familia que impulsan las variantes del Soyuz y de Angara, y el motor de bomba eléctrica del pequeño lanzador neozelandés. Es la combinación con más lanzamientos acumulados por un margen amplio.
Con metano, la lista es corta y reciente. El primer cohete de metano que alcanzó la órbita fue chino, en julio de 2023. En Estados Unidos vuelan hoy el motor de la primera etapa del nuevo lanzador pesado de la alianza entre dos fabricantes históricos y el motor del vehículo de gran tamaño que se ensaya en Texas, el primero de la historia que emplea un ciclo de combustión escalonada de flujo completo. En Europa, la agencia espacial financia un demostrador de motor de metano fabricado en buena parte por fabricación aditiva metálica, todavía en banco.
Con hidrógeno vuelan los motores principales del lanzador pesado estadounidense del programa lunar, los dos motores del lanzador europeo de nueva generación, el motor japonés de nueva generación y la etapa superior de larga trayectoria que se usa en varios vehículos. Todos ellos comparten un rasgo: ninguno está pensado para volver.
La reutilización rápida es el criterio que lo decide todo
Cuando una etapa se tira, el coste dominante es fabricarla. Cuando se recupera, el coste dominante pasa a ser devolverla al vuelo, y ahí la aritmética cambia de sitio.
Si un motor exige veinte días de taller entre vuelos, una flota que quiera lanzar cada semana necesita tres veces más unidades que otra que solo necesite dos días. Multiplicado por el número de motores de una primera etapa, la diferencia se cuenta en decenas de unidades y en fábricas enteras.
Ese es el argumento que ha desplazado al impulso específico del centro de la decisión. Perder quince segundos frente al mejor queroseno es asumible; duplicar la flota de motores para sostener la misma cadencia, no. Es el mismo razonamiento que ya reordenó el mercado con la llegada de las primeras etapas recuperables.
Conviene añadir el matiz honesto: nadie ha demostrado todavía decenas de vuelos de un motor de metano con inspecciones mínimas. La ventaja está bien fundada en química y en ensayos de banco, y sigue pendiente de confirmarse en una flota operativa durante varios años.
El argumento marciano, y hasta dónde llega
El metano tiene una propiedad que ningún queroseno posee: se puede fabricar donde no hay refinerías. La reacción que combina dióxido de carbono con hidrógeno para dar metano y agua se conoce desde el siglo XIX, funciona a temperaturas moderadas con un catalizador de níquel y es exotérmica.
En Marte, la atmósfera es dióxido de carbono en un noventa y cinco por ciento y hay hielo de agua accesible en buena parte del planeta. Con energía suficiente, electrólisis del agua y esa reacción, se obtienen metano y oxígeno líquido, es decir, la pareja completa de propelentes para el viaje de vuelta. Es un argumento sólido y muy citado en los planes de asentamiento marciano a largo plazo.
La letra pequeña está en la palabra energía. Producir las decenas o centenares de toneladas de propelente que necesitaría un vehículo de retorno exige una planta eléctrica de varios centenares de kilovatios funcionando durante meses, además de extraer y purificar agua de un suelo helado. Ninguna de esas piezas se ha demostrado a escala en Marte.
Por eso conviene ordenar los motivos. El argumento de la fabricación fuera de la Tierra explica por qué un programa concreto eligió metano hace más de una década; no explica por qué lo han elegido después media docena de empresas cuyos vehículos no van a salir de la órbita terrestre. Para esas, el motivo es el hollín.
Lo que el metano complica y casi nadie menciona
La primera complicación es la densidad, ya vista: tanques más grandes que con queroseno para la misma energía, con la penalización estructural correspondiente. En una primera etapa que además tiene que aguantar el aterrizaje, esa masa extra se paga dos veces.
La segunda es el comportamiento del propio fluido. El metano líquido está muy cerca de su punto crítico en las condiciones de una bomba de alta presión, y su densidad varía mucho con pequeños cambios de temperatura. Eso complica el diseño de turbomáquinas y la estabilidad de la combustión, y explica buena parte de los retrasos de los programas que lo adoptaron.
La tercera es la infraestructura de tierra. Aunque las temperaturas de metano y oxígeno sean parecidas, sigue haciendo falta licuefacción, almacenamiento aislado, líneas criogénicas y protocolos de purga en cada rampa. Un puerto espacial acostumbrado al queroseno no se reconvierte con una obra menor.
Y la cuarta es ambiental, con una respuesta que no está cerrada. El metano no quemado que se libera en purgas y ventilaciones es un gas de efecto invernadero mucho más potente que el dióxido de carbono a corto plazo. Las cantidades implicadas son pequeñas comparadas con otras fuentes industriales, pero crecen con la cadencia, y es un asunto que la agencia espacial europea ha empezado a incluir en sus análisis de ciclo de vida.
Cómo elegir, según lo que se esté diseñando
La respuesta corta es que ninguna combinación gana en abstracto, y que el error habitual es comparar solo impulsos específicos.
Para una primera etapa que se va a recuperar y volver a volar deprisa, el metano. Se pierde algo de densidad frente al queroseno y se gana la limpieza que hace posible la cadencia. Es la elección de casi todos los vehículos nuevos por este motivo y no por otro.
Para una primera etapa desechable en la que manda el coste de fabricación y la sencillez de operación, el queroseno sigue siendo perfectamente razonable, y una parte importante de la flota mundial lo demuestra cada semana.
Para una etapa superior en la que cada segundo de impulso específico se convierte en carga útil y la etapa no vuelve, el hidrógeno. Y para una misión que tenga que fabricar su propio propelente en destino, el metano por razones que no tienen nada que ver con la reutilización. Los programas tripulados que estudia la agencia espacial estadounidense combinan varias de estas opciones en el mismo vehículo, precisamente porque las etapas no compiten en lo mismo.
Preguntas frecuentes
¿Por qué no se usó metano desde el principio, si la química se conoce hace un siglo?
Porque hasta hace poco no había motivo. Con etapas desechables, el hollín es un problema irrelevante: el motor solo tiene que funcionar una vez. El queroseno era más denso, más fácil de manejar y tenía toda la herencia. El metano solo se vuelve interesante cuando la reutilización rápida pasa a ser el objetivo del diseño.
¿El metano de los cohetes es el mismo gas que llega a las casas?
Es el mismo compuesto, pero no el mismo producto. El gas doméstico es una mezcla en la que el metano domina y hay etano, propano y otros componentes en proporciones variables. Un motor exige metano licuado de alta pureza, porque las impurezas cambian el punto de ebullición y el comportamiento en la bomba.
¿Cuánto rendimiento se pierde exactamente frente al hidrógeno?
Del orden de ochenta a cien segundos de impulso específico en vacío, que es mucho. Lo que compensa esa diferencia es la densidad: los tanques de metano son alrededor de seis veces más pequeños para la misma masa de combustible, y esa reducción de estructura recupera una parte importante de la carga útil perdida.
¿La combustión escalonada de flujo completo es una ventaja del metano?
No es exclusiva del metano, aunque encaja bien con él. Ese ciclo envía a la cámara todo el propelente en fase gaseosa tras pasar por dos generadores de gas, lo que mejora el rendimiento y suaviza el trabajo de las turbinas. Se había ensayado en banco décadas antes con otros propelentes; volar lo ha conseguido primero un motor de metano.
¿Tiene sentido convertir un motor de queroseno existente a metano?
Casi nunca. Cambian la densidad, el caudal, la temperatura de entrada, la geometría del inyector y el diseño de la turbomaquinaria. En la práctica se rediseña el motor entero y solo se conservan conceptos, no piezas.
El sector no ha cambiado de combustible porque el metano sea mejor en la casilla que todo el mundo mira. Lo ha hecho porque la pregunta dejó de ser cuánta carga útil pone un motor en órbita y pasó a ser cuántas veces puede hacerlo sin que nadie lo abra.