亚轨道飞行器
亚轨道飞行器是采用火箭发动机加速、可在临近空间高层（亚轨道）飞行的一类高速临近空间飞行器，可用作亚轨道商业旅游观光平台，或作为两级部分重复使用航天运输系统的第一级或远程打击投送平台，能像飞机一样返回地面，可重复使用。目前主要包括美国"太空船一号"、XS-1和俄罗斯的C-21。
2004年6月21日，"太空船一号"由一架名为"白骑士"的喷气式飞机搭载升空，在高空释放后，火箭发动机点火，将"太空船一号"加速至Ma 3左右，垂直攀升至约50km高空，在火箭发动机关闭后，"太空船一号"凭惯性再向上冲到离地面约103km的高空，并在这个高度停留数分钟后，开始自由下落。当"太空船一号"下落至约60km高度时，它的机翼后半部和两个尾翼均向上旋转，直至跟船身成直角，以帮助船体减速；重新进入低空后，尾翼将旋转回原来位置，飞行员驾驶着没有任何动力的太空船滑翔后，像普通飞机一样降落。这种亚轨道飞行除用于近太空商业旅游外，在军事上可用于对地侦察、监视和精确打击。
2013年美DARPA发布XS-1试验性飞行器招标公告，目标是以液氧煤油火箭发动机为动力，能够进入临近空间以Ma 10的速度飞行，并可将1800kg有效载荷送入低地球轨道，单次发射成本不超过500万美元，可在10天内完成10次发射任务。波音、诺斯罗普·格鲁门和马斯腾航天三家公司均在2014年7月和2015年8月获得DARPA的资助，用于开发XS-1计划1B阶段的概念方案。预计XS-1的首次轨道发射任务将于2020年进行。
C-21是俄罗斯在已研制成功的Ｍ-55型高空飞机的基础上开发的亚轨道飞行器。Ｍ-55飞机飞行高度可达21km，目前主要用于高空大气探测。C-21位于高空飞机的"背"部，当高空飞机背着C-21加速飞至距地面17～19km的高空时，C-21与高空飞机分离，然后点燃火箭发动机，将C-21送到100km飞行高度。C-21的用途与美国"太空船一号"相似。
技术挑战
总体上看，目前国外高速临近空间飞行器及其动力系统的发展已从实验室研究阶段进入飞行验证阶段，但真正投入使用的装备还很少。这是由于高速临近空间飞行器的飞行环境十分严苛，不仅需要在飞行器总体设计概念上要有所创新，而且在先进推进技术、热防护技术、导航制导与控制技术等方面也要取得重大突破。
