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空中発射軌道投入（ALTO ）とは、より大型の従来型水平離着陸機から小型ロケットを高高度で発射し、衛星を低地球軌道に投入する方法である。これは、1940年代後半に始まった実験機の空中発射を発展させたものである。この方法は、ペイロードの軌道投入に用いられる場合、従来の垂直ロケット発射に比べて、特にロケットの質量、推力、コスト、地理的要因、自然災害の軽減といった点で大きな利点がある。
空中発射は準軌道宇宙飛行のためにも開発されてきた。2004年には、バート・ルータンのスケールド・コンポジッツ社が率いるチームが、専用に建造されたホワイトナイト輸送機からスペースシップワンを発射し、 1000万ドルのアンサリXプライズを獲得した。
宇宙空間への初の空中発射（軌道投入ではない）は、1958年7月18日にB-47ストラトジェット母機からボールド・オリオン空中発射ICBMの試験発射が行われたことで実現した。軌道投入への初の空中発射は、1990年4月5日にNASAのB-52に搭載されたノースロップ・グラマンのペガサスロケットによって行われた。
高高度を飛行する航空機からロケットを打ち上げる主な利点は、下層の密度の高い大気を通過する必要がないことです。下層の大気の抗力は、克服するためにかなりの[ 1 ]余分な仕事量を必要とします。低高度では密度が高くなるため、機体に作用する抗力が大きくなります。さらに、周囲圧力が高い場合は排気が過剰に膨張し、周囲圧力が低い場合は膨張が不足するため、推力が失われます。固定ノズル形状では、周囲圧力の全範囲にわたって最適な排気膨張を実現できず、妥協的な解決策となります。高高度から打ち上げられるロケットは、周囲圧力が低い場合に最適化できるため、動作領域全体でより大きな推力を得ることができます。
空気吸入式の母機がロケットをはるかに効率的に高高度まで持ち上げるため、推進剤の消費量が削減されます。航空機エンジンは酸化剤を機内に貯蔵する必要がなく、ターボファンエンジンのように周囲の空気を利用して推力を発生させることができます。これにより、本来燃料に充てられるはずだった質量を大幅に節約でき、ロケット全体のサイズを縮小できます。その結果、ロケット質量のより多くの部分をペイロードに充てることができ、ペイロードの打ち上げコストを削減できます。
空中発射による軌道投入は、オンデマンド発射など航空機のような運用が可能になる可能性があり、また、発射を制約する天候の影響も受けにくい。これにより、航空機は天候に関係なく飛行でき、より有利な発射地点へ移動できるだけでなく、いつでも任意の軌道傾斜角にペイロードを投入できる。発射は陸地から遠く離れた場所で行われるため、保険料も削減され、発射台や管制塔も不要となる。
空中発射による軌道投入は、ロケットエンジンやジェットエンジンを動力源とする再利用可能な空中発射式単段式ロケットなど、複合発射システムの一部としても有効である。
空中発射による軌道投入のもう一つの利点は、軌道投入に必要なデルタVが減少することです。これにより、ペイロード対燃料比が向上し、軌道投入に必要なキログラムあたりのコストが削減されます。デルタVの利点をさらに活用するために、超音速空中発射による軌道投入が提案されています。[ 2 ]
空中発射による軌道投入は、自然災害（地震、津波、洪水、火山噴火など）といった特定の理由により、地上から軌道へロケットを垂直に打ち上げることができない場合の代替手段としても機能します。
Aviation Week and Space Technologyによると、空中打ち上げによる軌道投入は航空機のサイズによって制限される。さらに、航空機は大きな横方向の力を発生させる可能性があり、ペイロードを損傷する可能性がある。[ 3 ]
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ウィキメディア・コモンズにある、航空機による軌道投入に関連するメディア