亞軌道飛行
航天器未完成繞軌道運行的過程
亞軌道飛行,是指航天器進入了太空,但沒有到達一定的速度,運行軌跡僅與大氣層相交,並沒有完成繞軌道運行的飛行過程。亞軌道飛行主要用於彈道導彈與太空旅遊。亞軌道一般是指距地面20~100km的空域,處於現有飛機的最高飛行高度和衛星的最低軌道高度之間,也稱為臨近空間或空天過渡區,大致包括大氣平流層區域、大氣中間層區域和部分電離層區域。這一區域既不屬於航空範疇,也不屬於航天範疇,而對於情報收集、偵察監視、通信保障以及對空對地作戰等,卻有很大的發展前景。
![現代亞軌道飛行示意圖](https://i1.twwiki.net/cover/w200/ma/e/mae55bef7e87e5a5a2bd4f67504da14b6.jpg)
現代亞軌道飛行示意圖
亞軌飛義際軌環繞球飛空漫遊,剛剛脫離層空緣飛。亞軌飛仍球引牽引,驗。
亞軌飛器稱臨近空飛器,空運載器,綜合展火箭、飛船、再人飛行器和飛機的特點,具有獨特的使用價值。亞軌道飛行器的軍事應用是其開發研究的主要方向和目的,它在情報搜集、監視以及通信保障領域大有前途。亞軌道飛行器既能比衛星提供更多、更精確的信息並節省使用費用,又比常規航空器受到地面攻擊的危險更小。同時,它能像衛星一樣覆蓋範圍廣,留空時間長,也可以像無人機那樣對戰術級作戰要求作出快速反應。這些飛行器的推進系統各不相同,有的配備常用推進器,有的則配備非常規的浮力調整系統。
亞軌道飛行器與其他飛行器相比較,具有兩大獨特優勢:優勢之一,世界上絕大多數的作戰飛機和地空導彈都無法達到這一高度,且外太空武器還沒有進入實戰階段,臨近空間便成了相對獨立的“真空”層,從而有相對安全的工作環境;優勢之二,臨近空間飛行器能夠比衛星提供更多、更完備的信息(尤其相對於一些特定區域),而應用成本要比衛星和高空偵察機便宜得多。
亞軌道飛行器為預警、偵察、監視等軍事用途提供了不可多得的空中載體,而且將其用於巡航導彈預警和跟蹤是未來巡航導彈防禦領域的必然趨勢,所以亞軌道飛行器成為各國近期的研究熱點。美國、俄羅斯、歐盟、韓國、日本、以色列等國家和地區都在投入大量的經費開展亞軌道飛行器總體技術的研究。
亞軌道飛行器是航天運載器發展的必然趨勢,不僅具有重要的民用價值,更重要的是具有巨大的政治和軍事價值。亞軌道飛行器在導彈防禦方面的軍事價值已受到美國等軍事大國的重視,2005年美國導彈防禦局高空飛艇項目進入樣機製造和演示驗證階段,2005年11月,美國高空哨兵亞軌道飛艇成功進入亞軌道。可以相信,在不久的將來,亞軌道飛行器將成為導彈防禦的另一個重要平台,在未來天戰中將扮演極為重要的角色。各軍事大國圍繞亞軌道飛行器的關鍵技術開展了廣泛深入的研究,20世紀中期,馮·布勞恩和錢學森就提出了重複使用天地往返運輸系統的概念。亞軌道飛行器既可以快速、方便地向空間運送有效載荷,也可以較長時間在軌停留和在軌機動,完成各種空間任務,完成任務后,還可以安全、準確地降落在地面,因此它是航天、航空技術高度融合的結晶。
通常認為,亞軌道飛行是在距地球20到100公里高空進行飛行。在亞軌道飛行仍然會受到地球引力的牽引,但在一定時間內(高於卡門線,失去空氣阻力的時)可以體驗到失重的感覺。300公里以上的飛行就被認為是軌道飛行,而國際空間站的運行軌道在400公里左右。
亞軌道飛行的最高點必須高於卡門線,即海拔一百公里的大氣層上界面,否則空氣阻力將使得軌道不確定,從而不能認定為亞軌道飛行。
亞軌道飛行與軌道飛行的最大區別在於亞軌道不能環繞地球一周。從速度上來說,也就是發射初速度達不到環繞地球所必須的第一宇宙速度,所以拋射體在到達最高點(遠地點)之後高度就會一直下降,並且在繞回發出點之前就會落地。所以,亞軌道飛行可以看做一個近地點附近軌道在地面以下的橢圓軌道,也可以看做是一種非理想狀態下、特殊的拋體運動。
亞軌道和拋射體一樣,通過改變拋射角度,可以在很大範圍內隨意調整彈道的最高點、射距與落點。這一特性使得它在軍事上大顯神威。
亞軌道飛行主要用於彈道導彈與太空旅遊。彈道導彈由於需要落回地面,所以使用亞軌道;而太空游為了節約成本,減少發射時燃燒的燃料,也使用亞軌道飛行。
亞軌道飛行的時間短暫,乘客乘坐飛船做近似於直上直下的拋物線飛行,衝出100公里高的大氣層后很快返回。在那裡可以體驗幾分鐘的失重狀態的滋味,觀賞黑色天空和地球弧線等美麗的外層空間景色。
美國水星計劃的最初幾艘飛船也是進行了亞軌道飛行,為後來的軌道飛行打下基礎。
2003年12月17日,美國新型亞軌道飛行器“太空船一號”(SpaceShipOne)在加利福尼亞西南的莫哈韋沙漠的測試中,實現了在90000多米的高空以1.2馬赫的超音速飛行。
2013年4月29日,全球首架商用載人太空飛行器“太空船二號”從加州莫哈韋沙漠起飛,與“母船”、一架名為“白騎士二號”的飛機在1.4萬米高空分離,隨後啟動自備引擎繼續爬升3000米,時速達到音速1.2倍。
![維珍銀河公司打造的亞軌道飛船可抵達110公里以上的高度](https://i1.twwiki.net/cover/w200/mb/f/mbf4fd8f842aba0bbf674b96a34928b30.jpg)
維珍銀河公司打造的亞軌道飛船可抵達110公里以上的高度