неясно что выигрывают американцы создавая ракету на водороде. 1 м3 жидкого водорода имеет энергию около 10 ГДж, 1 м3 керосина около 36,8 ГДж. Ракетоноситель на водороде выходит большим по объёму, а это не очень хорошо в плотных слоях атмосферы.
Допустим, керосин - это октан. Для простоты. C8H18, масса = 114. В одном литре примерно 7 молей керосина (где-то 790 грамм). Его сжигание даёт 36,8 МДж.
В одном литре жидкого водорода (70 грамм) - 35 молей H2. Их сжигание даёт 10 МДж.
Полное сжигание керосина: 2C8H18 + 25O2 = 16CO2 + 18H2O. То есть, на 1 моль керосина надо 12,5 молей O2, а на литр керосина - 7*12,5 = 87,5 молей.
Сжигание водорода: 2H2+O2 = 2H2O. На 1 моль H2 надо 0,5 молей O2, а на 1 литр = 0,5 * 35 = 17,5 молей, то есть, в 5 раз меньше.
Плотность жидкого кислорода = 1,14 кг/л, то есть, в одном литре чуть больше 1140/32 = 35 молей.
Значит, на 1 л керосина надо 87,5/35 = 2,5 л окислителя, на 1 л водорода - 17,5 / 3,5 = 0,5 л окислителя.
На 3,68 л водорода (аналог 1 л керосина по энергии сжигания) надо 0,5 * 3,68 = 1,84 л окислителя.
Общий объём = 3,68 + 1,84 = 5,5 л против 1+2,5 = 3,5 л у керосина с водородом.
Действительно, объем получается в 1,6 раза больше. Но зато вес...
1 л керосина + 2,5 л кислорода = 0,79 + 2,5*1,141 = 3,6 кг
3,68 л водорода + 1,84 л окислителя = 2,35 кг.
Вес топлива + окислителя с той же энергией в полтора раза меньше. Вот это американцы и выигрывают.
Правда, горение керосина даёт более тяжёлые осколки (у CO2 масса 44, у воды - только 18), а значит, превращение энергии в импульс происходит более эффективно. Для ракетного двигателя важен импульс P=mV (или тяга mV/T), а не энергия E=mV^2/2 (или мощность E/T).
Импульс P = КОРЕНЬ(2ME), то есть, при равной энергии пропорционален среднему корню масс получающихся молекул.
Вспоминая, что при сжигании октана получается 16CO2 и 18H2O, получим, что керосин-кислородный двигатель преобразует энергию в импульс эффективнее, чем водородно-кислородный в
(16(КОРЕНЬ(44)) + 18(КОРЕНЬ(18))/(16+18)/КОРЕНЬ(18) = 1,26 раз.
Но на единицу веса (без учёта веса конструкции) у водород-кислородной ракеты всё-равно получается в 3,6/2,35/1,26 = 1,2 раза больше импульса, чем у керосино-кислородной. А это очень много.