Suborbitaler Flug

Ein suborbitaler Flug erreicht zwar die Grenze zum Weltraum (konventionell 100 km, Kármán-Linie), aber nicht die Geschwindigkeit, die für eine stabile Umlaufbahn nötig wäre. Für einen Erdorbit braucht ein Raumfahrzeug ca. 7,8 km/s horizontale Geschwindigkeit; ein suborbitaler Flug erreicht typisch nur 1 bis 3 km/s. Das Fahrzeug steigt auf, folgt einer ballistischen Parabel, bietet einige Minuten Schwerelosigkeit und fällt dann zurück.

Historisch waren die ersten bemannten Raumflüge suborbital: Alan Shepards Freedom-7-Kapsel erreichte am 5. Mai 1961 eine Höhe von 187 km, mit 15 Minuten Flugdauer und ca. 5 Minuten Schwerelosigkeit. Das X-15-Raketenflugzeug flog 1963 auf 107,8 km Höhe (Pilot Joe Walker), das erste geflügelte Fahrzeug jenseits der Kármán-Linie.

Kommerzieller Weltraumtourismus nutzt suborbitale Flüge: Blue Origin (New Shepard) fliegt seit 2021 Passagiere auf über 100 km Höhe, mit ca. 3 bis 4 Minuten Schwerelosigkeit. Die Kapsel landet autonom an Fallschirmen, die Booster-Stufe landet vertikal. Virgin Galactic (SpaceShipTwo) fliegt mit einem raketengetriebenen Raumflugzeug, das von einem Trägerflugzeug (WhiteKnightTwo) aus gestartet wird und in ca. 86 km Höhe erreicht. Virgin Galactic nutzt die US-Definition der Weltraumgrenze (80 km / 50 Meilen).

Suborbitale Flüge haben auch wissenschaftliche Anwendungen: Höhenforschungsraketen (Sounding Rockets) transportieren Instrumente für wenige Minuten in den Weltraum, um die obere Atmosphäre, kosmische Strahlung oder Schwerelosigkeitsexperimente zu untersuchen. NASAs Black Brant und die europäische Texus/Maxus-Reihe sind Arbeitspferde dieser Forschung.

Militärisch relevant ist das Konzept der suborbitalen Punktlandung: SpaceX hat Verträge mit dem US-Militär für Machbarkeitsstudien zum Frachttransport per Starship, bei dem Material in unter einer Stunde an jeden Punkt der Erde geliefert werden könnte. Ein Starship würde suborbital starten, einen ballistischen Bogen über den halben Globus fliegen und am Zielort vertikal landen.

Der Übergang vom suborbitalen zum orbitalen Flug ist energetisch gewaltig: Obwohl die Höhen ähnlich sind (100 km vs. 160+ km), unterscheidet sich die benötigte Energie um mehr als das Zwanzigfache. Die Höhe ist das Leichte, die Geschwindigkeit ist das Schwere.