טיסה תת-מסלולית

טיסת חלל תת-מסלולית היא טיסת חלל בה חללית מגיעה לחלל אך מסלולה מצטלב עם אטמוספירת או קרקע העצם השמימי ממנו שוגרה כך שהיא אינה משלימה אף הקפה סביב העצם. לדוגמה, מסלולו של גוף המשוגר מכדור הארץ לגובה 100 ק"מ מפני הים, ונופל חזרה לקרקע, נחשב לטיסה תת-מסלולית. ישנן טיסות תת-מסלוליות המבוצעות לשם בחינת כלים המיועדים לטיסות מסלוליות, כגון חלליות ומשגרים, בעוד ישנם כלים המתוכננים במיוחד לטיסות תת-מסלוליות כגון מטוס הניסוי האמריקני X-15, החללית המסחרית ספייס שיפ 1, טילים בליסטיים וטילי מחקר. לפי הפדרציה הבינלאומית לאווירונאוטיקה, הגובה המינימלי בו טיסה נחשבת לטיסה תת-מסלולית (ולא לטיסה רגילה) הוא 100 ק"מ מגובה פני הים (הגובה נקרא קו קרמן). גובה זה נקבע כי זהו בערך הגובה המרבי בו מטוס הטס במהירות גבוהה מספיק כדי להפיק עילוי מאטמוספירת כדור הארץ, היה טס מהר יותר מאשר בטיסה מסלולית. לעומת זאת, חיל האוויר האמריקאי ונאס"א מעניקים כנפי אסטרונאוט לאנשים שטסו מעל לגובה 50 מייל (80.47 ק"מ), אף על פי שמחלקת ההגנה של ארצות הברית לא קבעה בצורה מוחלטת מהו הגובה בו מתחיל החלל. על מנת להגיע לגובה בו הטיסה נחשבת לטיסה תת-מסלולית, נעזרים בדרך כלל במנועים רקטיים. המנועים יכולים להיות חלק מובנה מהחללית (X-15), או שהם יכולים להיות חלק נפרד מהחללית (משגר). על מנת לחסוך בדלק רקטי נעזרים לעיתים ב"מטוס אם" - מטוס רגיל המותאם כך שיוכל לשאת את החללית לגובה מסוים, אז החללית משתחררת ומפעילה את מנועיה המשמשים אותה בהמשך הטיסה. "מטוסי אם" שימשו הן את ה-X-15 של חיל האוויר האמריקאי (מפציץ B-52 מותאם) והן את הספייס שיפ 1 של חברת וירג'ין גלקטיק (מטוס מיוחד בשם "אביר לבן"). וירג'ין גלקטיק פיתחה מטוס אם חדש "אביר לבן 2" המשמש את החללית ספייס שיפ 2 בטיסות הניסוי שלה, וישמש אותה בסופו של דבר גם בטיסות התת-מסלוליות. החזרה מטיסה תת-מסלולית, בדומה לחזרה מטיסה מסלולית, נעשית באמצעות מצנחים או כנפיים מובנות בחללית. מפני שחלליות הטסות בטיסות תת-מסלוליות מגיעות למהירויות גבוהות במיוחד, עליהן להיות מצוידות במגיני חום המשמשים אותם בעת החדירה לאטמוספירה. העצם המלאכותי הראשון שהגיע לחלל היה טיל ה-V-2 של גרמניה הנאצית ששוגר לראשונה ב-3 באוקטובר 1942, והגיע לגובה מקסימלי של 97 ק"מ. הטיסה התת-מסלולית הראשונה בוצעה בתחילת 1944 כאשר טיל V-2 ניסיוני שוגר לגובה 189 ק"מ. עם תום מלחמת העולם השנייה ותחילת המלחמה הקרה, החלו ארצות הברית וברית המועצות לפתח טילים בליסטיים (תוך שימוש במדענים ומהנדסים גרמנים) חזקים יותר ויותר, אותם היה ניתן לשגר לטיסות תת-מסלוליות ארוכות יותר. האמריקאים והסובייטים פיתחו את הטילים לא רק למטרות צבאיות אלא גם למטרות מחקר - על הטיל היו מרכיבים ניסויים מדעיים שהיו משדרים נתונים חזרה לכדור הארץ (בהמשך התפתחו טכנולוגיות מגיני החום וניתן היה להחזיר את הניסויים לכדור הארץ). בעלי החיים הראשונים שעברו את קו 100 הק"מ היו זבובי פירות ששוגרו על גבי טיל V-2 אמריקאי ב-20 בפברואר 1947 והגיעו לגובה 109 ק"מ. הקפסולה והזבובים בתוכה נחתו בשלום. הקוף הראשון בחלל היה מקוק רזוס אמריקאי בשם "אלברט II" (קודם לו שוגר "אלברט I" אך משגרו התפוצץ והוא נהרג לפני שהגיע לחלל) ששוגר ב-14 ביוני 1949 והגיע לגובה 134 ק"מ. בעת הנחיתה לא נפרשו מצנחי הקפסולה ואלברט II נהרג בהתרסקות. ב-22 ביולי 1951 שיגרו הסובייטים את המשימה R-1 IIIA-1 ובתוכה הכלבים "טזיגן" ו"דזיק" לטיסה תת-מסלולית. שני הכלבים חזרו בשלום. עד לטיסתו ההיסטורית של יורי גגארין לחלל ב-12 באפריל 1961 שיגרו הסובייטים והאמריקאים יונקים רבים לטיסות מסלוליות ותת-מסלוליות. גם הצרפתים שיגרו בעל חיים (חולדה) לחלל ב-22 בפברואר 1961. ב-5 במאי 1961 שוגרה המשימה המאוישת הראשונה לטיסה תת-מסלולית. אלן שפרד שוגר בחלליתו "פרידום 7" למשימת מרקורי-רדסטון 3 והפך לאמריקאי הראשון בחלל. הישג זה לא היה מרשים במיוחד מפני שרק שלושה שבועות לפני כן שיגרו הסובייטים את יורי גגארין לטיסה מסלולית בחללית ווסטוק 1, שהשלימה הקפה אחת סביב כדור הארץ לפני שנחתה (אלן שפרד עבר מרחק של 488 ק"מ בלבד לפני שנחת). ב-21 ביולי 1961 שוגרה משימת מרקורי-רדסטון 4 ובתוכה האסטרונאוט וירג'יל גריסום בחלליתו "ליברטי בל 7" לטיסה תת-מסלולית נוספת, שהייתה האחרונה מסוגה בתוכנית מרקורי (4 משימות מרקורי נוספות שוגרו לטיסות מסלוליות). בין 1963 ל-1967 שיגרו הצרפתים והסינים מספר חיות גם הם לטיסות תת-מסלוליות. ב-1963 ביצע מטוס הניסוי האמריקאי X-15 (מס' 3) שתי טיסות תת-מסלוליות, כשבתוכו האסטרונאוט (בשירות חיל האוויר האמריקאי ולא נאס"א) ג'וז ווקר. שתי טיסות אלו היו היחידות מבין כל טיסות ה-X-15 שעברו את גובה ה-100 ק"מ (11 טיסות נוספות עברו את גובה 50 המייל - גובה החלל לפי חיל האוויר האמריקאי). ב-5 באפריל 1975 שיגרו הרוסים את משימת סויוז 18A שיועדה להיכנס למסלול, אך בעקבות כשל במשגר לא נכנסה למסלול אלא ביצעה טיסה תת-מסלולית וחזרה בשלום לכדור הארץ. ב-1986 שיגרה ברית המועצות את פוליוס - חללית במשקל 80,000 ק"ג שיועדה להיכנס למסלול, אך השיגור כשל והמטען נכנס לטיסה תת-מסלולית. מטען זה הוא הכבד ביותר אי פעם שטס בטיסה תת-מסלולית. ב-21 ביוני 2004 טסה החללית ספייס שיפ 1 לטיסת החלל (התת-מסלולית) המסחרית הראשונה, כשבתוכה האסטרונאוט המסחרי הראשון - מייק מלוויל. מאוחר יותר ב-2004 שוגרה החללית לטיסות תת-מסלוליות במסגרת התחרות Ansari X-Prize, בה זכתה. טיסות אלו הן טיסות תת-מסלוליות מאוישות שטסו גבוה יותר מקו קרמן - כלומר יותר מ-100 ק"מ מגובה פני הים: כיום ישנן מספר חברות פרטיות המפתחות חלליות לטיסות תת-מסלוליות, שמטרתן לשמש בעיקר עבור תיירות בחלל. וירג'ין גלקטיק מפתחת כיום את החללית ספייס-שיפ 2. חברות נוספות כגון XCOR אירוספייס, ארמדילו אירופספייס, בלו אוריג'ין ו-SNC מפתחות גם הם חלליות מסוגים שונים שישמשו גם לטיסות תת-מסלוליות וגם לטיסות מסלוליות. SNC מפתחת את הדרים צ'ייסר במסגרת תוכנית CCDev של נאס"א (תוכנית שמטרתה לערב חברות פרטיות בתחום הטיסות המאוישות לחלל), ועתידה לשמש גם לטיסות תת-מסלוליות (במימון פרטי) וגם לטיסות מסלוליות אל תחנת החלל הבינלאומית (במימון נאס"א). בעתיד הרחוק ייתכן וטיסות תת-מסלוליות ישמשו כנתיב תחבורה למטוסי חלל עבור אנשים ומטען שירצו להגיע ליעדם במהירות המרבית ביותר. טיסה מסלולית מסלול (פיזיקה) מסלול לווייני נמוך אליסף קוסמן, ‏החלום הפך למציאות: בלו אוריג'ין הצליחה לשגר ולהנחית מחדש משגר חלל תת-מסלולי, באתר "הידען", 24 בינואר 2016 100 km. ALTITUDE BOUNDARY FOR ASTRONAUTICS... X-15 Space Pioneers Now Honored as Astronauts Definition and Delimitation of Outer Space