次軌道太空飛行

一個常見的定義是飛行超過海拔100公里高度，這個由國際航空聯盟所定義的高度通稱為卡門線，因為在此高度維持飛行升力所需的速度超過軌道速度^[2]。美國軍方及NASA則頒發太空人徽章給飛行高度超過50英里（80.47公里）的飛行員^[3]，雖然美國國務院似乎並不支持區分一般飛行及太空飛行^[4]。

從軌道方程式可知道自由落體的軌跡是一個部分的橢圓軌道。近地點的距離小於包括大氣層在內的地球半徑R，因此這個橢圓與地球相交，太空船不可能繞地球一圈。橢圓主軸是垂直的，半長軸 a 大於 R/2。軌道比能（specific orbital energy）${\displaystyle \epsilon }$ 可計算為：${\displaystyle \varepsilon =-{\mu \over {2a}}>-{\mu \over {R}}\,\!}$

其中${\displaystyle \mu \,\!}$ 是標準重力參數。

a 幾乎永遠大於 R，代表${\displaystyle \epsilon }$ 小於完整軌道需要的最小值${\displaystyle -{\mu \over {2R}}\,\!}$

因此比起剛好讓太空船進入太空，所需的淨額外比能（net extra specific energy）介於0到${\displaystyle \mu \over {2R}\,\!}$ 之間。

一個洲際飛行的加力飛行階段為3至5分鐘，自由落體中端階段約25分鐘。一個洲際飛彈大氣重返階段大約2分鐘，而觀光太空飛行所需的軟著陸則需時更多。

次軌道飛行也可能持續數十小時。NASA第一個太空衛星先鋒1號原本目標是月球，但一個錯誤使它變成次軌道飛行，最終在發射43小時之後重返地球大氣。

雖然有極多可能的次軌道飛行剖面圖，以下列出常見的剖面圖。

彈道飛彈

彈道飛彈是最先達到次軌道飛行的物體。第一個進入太空的彈道飛彈是1942年10月3日德國V-2火箭達到60英里高度（97公里）。接下來在1950年美國及蘇聯同時基於當時佩內明德的科學家及V-2的基礎發展洲際飛彈。現在有許多國家都擁有洲際飛彈，還有更多國家擁有遠程彈道飛彈。

觀光飛行

科學實驗

次軌道載具的一個主要用途是作為科學研究的探空火箭。科學用途的探空火箭起源於1920年代羅伯特·戈達德發射的第一枚液態燃料火箭，雖然當時的火箭並未進入太空。近代的探空火箭則起源於1940年代末期德國V-2火箭。今日的市場上有各個國家不同供應商提供的各式各樣探空火箭。一般來說，研究人員希望能在微重力大氣層之上進行實驗。曾經有報導指出研究人員多次希望在SpaceShipOne上太空進行實驗，但都被拒絕，並被告知SpaceShipTwo才提供此服務^[5]。

次軌道運輸

諸如X-20等研究指出半彈道次軌道飛行（semi-ballistic sub-orbital flight）可以在1小時內從歐洲到北美。

然而，能達到這個目標的火箭大小將可比擬洲際飛彈。洲際飛彈所需的ΔV稍微少於達到軌道速度，因此所需代價稍低，但差異不大^[6]。

由於成本極高，這種運輸方式一開始只能侷限在高價值，非常急迫的快遞，或者是超高級私人專機，極限運動或是軍隊快速反應功能。

SpaceLiner是一高超音速次軌道太空飛機概念，可以運送50位乘客在90分鐘內由澳洲抵達歐洲，或100位乘客在60分鐘內由歐洲抵達美國加州^[7]。此概念主要挑戰在於增加各項零件的穩定度，特別是引擎，才有可能作為用於每天皆可飛行的客機。

天鉤

• 首次次軌道太空飛行發生在1944年初，一枚V-2飛彈發射達到海拔189公里的高度^{[8][來源請求]}。
• 一枚稱為Bumper 5的兩節式火箭在1949年2月24日在白沙飛彈靶場發射升空，達到海拔399公里高度，秒速2300公尺（接近7馬赫）^[9]
• 前蘇聯1986年以能量號火箭發射Polyus失敗，這是目前為止進入次軌道的最大物體。

海拔高度超過100公里以上

	發射日期 (GMT)	任務名	宇航員	國家	備註
1	1961-05-05	水星-紅石3號	艾倫·雪帕德	美國	第一次載人次軌道太空飛行，第一位進入太空的美國人
2	1961-07-21	水星-紅石4號	維吉爾·葛利森	美國
3	1963-07-19	X-15試驗機	Joseph A. Walker	美國	第一架進入太空的有翼飛機
4	1963-08-22	X-15試驗機	Joseph A. Walker	美國	第一位兩度進入太空的太空人及飛機
5	1975-04-05	联盟18А	瓦西里·拉扎列夫 奥列格·马卡洛夫	苏维埃社会主义共和国联盟	火箭分離失敗後終止的失敗軌道太空飛行。
6	2004-06-21	太空船1號	Mike Melvill	美國	第一次商業太空飛行
7	2004-09-29	太空船1號	Mike Melvill	美國	第一次Ansari X-Prize飛行
8	2004-10-04	太空船1號	Brian Binnie	美國	第二次X-Prize飛行

維珍銀河、XCOR、Armadillo Aerospace、Blue Origin以及Masten Space Systems等私人公司都對次軌道飛行很有興趣。

NASA等單位正在實驗Scramjet的高超音速技術也可望符合次軌道飛行的標準。

非營利組織如ARCASPACE（羅馬尼亞太空人及航太協會）還有Copenhagen Suborbitals也曾嘗試過以火箭發射次軌道飛行任務。

• 航天
• 航天发射中心