海拔条件

一个常见的定义是飞行超过海拔100公里高度，这个由国际航空联盟所定义的高度通称为卡门线，因为在此高度维持飞行升力所需的速度超过轨道速度 。美国军方及NASA则颁发太空人徽章给飞行高度超过50英里（80.47公里）的飞行员 ，虽然美国国务院似乎并不支持区分一般飞行及太空飞行。

轨道

从轨道方程式可知道自由落体的轨迹是一个部分的椭圆轨道。近地点的距离小于包括大气层在内的地球半径 R ，因此这个椭圆与地球相交，太空船不可能绕地球一圈。 椭圆主轴是垂直的，半长轴 a 大于 R /2。 轨道比能（specific orbital energy） ϵ ϵ --> {\displaystyle \epsilon } 可计算为： ε ε --> = − − --> μ μ --> 2 a > − − --> μ μ --> R {\displaystyle \varepsilon =-{\mu \over {2a}}>-{\mu \over {R}}\,\!}

其中 μ μ --> {\displaystyle \mu \,\!} 是标准重力参数。

a 几乎永远大于 R ，代表 ϵ ϵ --> {\displaystyle \epsilon } 小于完整轨道需要的最小值 − − --> μ μ --> 2 R {\displaystyle -{\mu \over {2R}}\,\!}

因此比起刚好让太空船进入太空，所需的净额外比能（net extra specific energy）介于0到 μ μ --> 2 R {\displaystyle \mu \over {2R}\,\!} 之间。

速度，距离，海拔

飞行时间

一个洲际飞行的加力飞行阶段为3至5分钟，自由落体中端阶段约25分钟。一个洲际导弹大气重返阶段大约2分钟，而观光太空飞行所需的软着陆则需时更多。

亚轨道飞行也可能持续数十小时。NASA第一个太空卫星先锋1号原本目标是月球，但一个错误使它变成亚轨道飞行，最终在发射43小时之后重返地球大气。

飞行剖面图

1961年美国第一次载人亚轨道飞行剖面图。火箭在前2分22秒推升太空船 。虚线：无重力。

虽然有极多可能的亚轨道飞行剖面图，以下列出常见的剖面图。

X-15（1958-68年间）可推升至约海拔100公里，接着失去高度并滑翔下降。

弹道导弹

弹道导弹是最先达到亚轨道飞行的物体。第一个进入太空的弹道导弹是1942年10月3日德国V-2火箭达到60英里高度（97公里）。接下来在1950年美国及苏联同时基于当时佩内明德的科学家及V-2的基础发展洲际导弹。现在有许多国家都拥有洲际导弹，还有更多国家拥有远程弹道导弹。

观光飞行

科学实验

亚轨道载具的一个主要用途是作为科学研究的探空火箭。科学用途的探空火箭起源于1920年代罗伯特·戈达德发射的第一枚液态燃料火箭，虽然当时的火箭并未进入太空。近代的探空火箭则起源于1940年代末期德国V-2火箭。今日的市场上有各个国家不同供应商提供的各式各样探空火箭。一般来说，研究人员希望能在微重力大气层之上进行实验。曾经有报导指出研究人员多次希望在SpaceShipOne上太空进行实验，但都被拒绝，并被告知SpaceShipTwo才提供此服务。[1].

亚轨道运输

诸如X-20等研究指出半弹道亚轨道飞行（semi-ballistic sub-orbital flight）可以在1小时内从欧洲到北美。

然而，能达到这个目标的火箭大小将可比拟洲际导弹。洲际导弹所需的ΔV稍微少于达到轨道速度，因此所需代价稍低，但差异不大。

由于成本极高，这种运输方式一开始只能局限在高价值，非常急迫的快递，或者是超高级私人专机，极限运动或是军队快速反应功能。

SpaceLiner是一高超音速亚轨道太空飞机概念，可以运送50位乘客在90分钟内由澳洲抵达欧洲，或100位乘客在60分钟内由欧洲抵达美国加州。 此概念主要挑战在于增加各项零件的稳定度，特别是引擎，才有可能作为用于每天皆可飞行的客机。

天钩

著名亚轨道无人飞行

首次亚轨道太空飞行发生在1944年初，一枚V-2导弹发射达到海拔189公里的高度。

一枚称为Bumper 5的两节式火箭在1949年2月24日在白沙导弹靶场发射升空，达到海拔399公里高度，秒速2300米（接近7马赫）

前苏联1986年以能量号火箭发射Polyus失败，这是目前为止进入亚轨道的最大物体。

亚轨道载人飞行

海拔高度超过100公里以上

未来的亚轨道载人飞行

维珍银河、XCOR、Armadillo Aerospace、Blue Origin以及Masten Space Systems等私人公司都对亚轨道飞行很有兴趣。

NASA等单位正在实验Scramjet的高超音速技术也可望符合亚轨道飞行的标准。

非营利组织如ARCASPACE（罗马尼亚太空人及航太协会）还有Copenhagen Suborbitals也曾尝试过以火箭发射亚轨道飞行任务。

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