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亚轨道飞行器

亚轨道飞行器

亚轨道飞行器，是指在高度上抵达空天过渡区顶层、但速度尚不足以完成绕地球轨道运转的飞行器，任务完成后可返回地球，能够重复使用。

亚轨道飞行器飞行于距地面20至100公里的空域，处于现有飞机的最高飞行高度和卫星的最低轨道高度之间。从外形上分为轴对称式和升力式，按照着陆方式可采用水平着陆和垂直着陆方式。亚轨道飞行器不仅能降低单位有效载荷的运输成本，还能缩短发射准备时间，对实现航班化的天地往返运输有重要意义；此外，亚轨道飞行器在未来太空旅行可以作为一个重要的运载工具。

2023年12月，美国蓝色起源公司的“新谢泼德”亚轨道飞行器成功完成不载人试飞。

飞行特点

亚轨道一般是指距地面20至100公里的空域，处于现有飞机的最高飞行高度和卫星的最低轨道高度之间，也被称为空天过渡区，大致包括大气平流层区域、大气中间层区域和部分电离层区域。虽然在亚轨道飞行仍然会受到地球引力的影响，但在一定时间内（失去空气阻力时）可以体验到失重的感觉。亚轨道飞行与轨道飞行的最大区别在于亚轨道飞行不能环绕地球一周。从速度上来说，达不到环绕地球所必需的第一宇宙速度，所以飞行器在到达最高点（远地点）之后高度就会一直下降，并且在绕回发射点之前就会落地。

飞行器分类

亚轨道飞行器从外形上分为轴对称式和升力式，按照着陆方式可采用水平着陆和垂直着陆方式。

轴对称式外形以运载火箭外形为基础，增加返回地面使用的支腿，垂直降落到地面，如“新谢泼德”飞行器；升力式外形以带翼外形为主要特征，返回像飞机一样在机场跑道上着陆，如美国国防部高级研究计划局（DARPA）发布的试验性太空飞机（XS-1）和维珍银河公司的“太空船二号”飞行器。

主要用途

亚轨道飞行器不仅能降低单位有效载荷的运输成本，还能缩短发射准备时间，对实现航班化的天地往返运输有重要意义；此外，亚轨道飞行器在未来太空旅行可以作为一个重要的运载工具，可以将亚轨道航天和航天旅游相结合。

典型型号

“新谢泼德”亚轨道飞行器

“新谢泼德”系统是美国蓝源公司在2010年开始研制，并于2015年完成研制的商业亚轨道载人飞行器，根据美国首位开展亚轨道飞行并进入太空的航天员艾伦·谢泼德（AlanShepard）命名；2021年7月，“新谢泼德”完成首次载人飞行。该飞行器通过短距/垂直起降机、垂直着陆（VTVL）方式发射和回收，采用冗余安全设计，能够完全自主飞行，不需地面控制和人员驾驶。系统由火箭和乘员舱2部分组成，全长18米，最大直径3.8米，最多能够搭载6名乘员，可将乘员、研究载荷等送至卡门线（100公里）以上，进入太空环境。

2022年9月12日，“新谢泼德”飞行器进行不载人太空试飞，火箭在发射后不久出现故障并坠毁，飞船成功启动逃生系统，返回地面。事故由火箭发动机喷嘴过热引发，于是要求蓝色起源公司停飞这一飞行器，重新设计发动机喷嘴和燃烧室等。2023年12月，美国蓝色起源公司的“新谢泼德”亚轨道飞行器成功完成不载人试飞。

太空船一号

ScaledComposites公司建造的“太空船一号(SpaceShipOne)”是飞上亚轨道空间的私人航天器。“太空船一号”由名为“白色骑士”的母机挂载，爬升到15000米高空后脱离，启动火箭发动机，向上冲刺达到100公里高度，沿抛物线飞行4分钟后开始下降。

“太空船一号”的设计者是著名的航天器设计家伯特·鲁坦。伯特·鲁坦的公司致力于私人飞行器的商业飞行。“太空船一号”能够承载3人，到达62.5英里外的高空。这架飞行器的材料为石墨和环氧树脂，有一对短翼和一对垂直尾翼。“太空船一号”可被双涡轮喷气飞机带到5万英尺高度，然后点燃自身的引擎。

维珍银河“太空船2号”飞行器

维珍银河的“太空船2号”整体设计以舒适性和实用性为核心要素。飞行器的内部设计由英国设计公司Seymourpowell协助完成，座舱内每一个座位都根据宇航员的身材量身定制，其斜倚座椅将由铝和碳纤维制作，并针对重力管理和浮动区容积进行了特殊的调校。每一只的座椅背部都镶嵌一块显示屏，同步显示实时飞行参数及宇航员身体状态参数。“太空船2号”共设置了16枚摄像头，全方位捕捉宇航员状态，并提供高清晰度的照片。而在舱尾位置则安装了一块大尺寸的镜子，在视觉上扩大了舱内空间。2018年12月，“太空船2号”试飞成功。