人造地球卫星运行轨道

 运行轨道是一条与开普勒椭圆轨道(见二体问题)相差很小的复杂曲线。常用开普勒椭圆轨道来描述卫星的大致运动。在这一基础上，可以用轨道摄动的方法，进一步求出运行轨道的精确解，得到卫星位置和速度的准确预报，以满足卫星工程的需要。

 人造地球卫星的运行轨道一般是一条与开普勒椭圆相差很小的复杂曲线。卫星在开普勒椭圆轨道上运行时，满足二体问题运动规律。只要知道 6个常数（即轨道要素）就能确定卫星的运动。卫星在椭圆轨道上运动一圈的时间称为轨道周期，周期的长短与半长轴有关。半长轴相同的轨道,其周期也相同。在椭圆轨道上运动时,卫星的地心距离和速度都在变化。距地心最近点 P为近地点，最远点 A为远地点。近地点和远地点的地心距离之和是半长轴的二倍。卫星的速度仅与地心距离有关，满足活力公式（见航天器轨道速度）。在近地点时速度最大，远地点时速度最小。卫星在轨道上运行时地球也在自转，当卫星回到轨道上的同一点时，不一定回到地球同一地区的上空。

人造地球卫星的实际运行轨道并不是开普勒轨道。由于摄动力的影响，卫星的运动轨道比较复杂。按摄动理论，轨道要素不再是常数。根据轨道要素的变化特点，轨道摄动可以分为长期摄动、长周期摄动、短周期摄动。长期摄动与时间成正比。

卫星轨道的主要摄动有：

①地球扁率引起的轨道平面绕地轴旋转，称为轨道面进动。当进动角速度与地球公转角速度相同时，为太阳同步轨道。
②地球扁率引起椭圆长轴在轨道面内转动。只有当轨道倾角为63.4°或116.6°时，长轴才不动。这两个倾角称为临界倾角。苏联/俄罗斯“闪电”号通信卫星采用轨道倾角约为63.4°、运行周期为12小时的轨道，其目的是使远地点长期保持在本国领土上空，以保证有较长时间用于国内通信。
③大气阻力引起轨道半长轴和偏心率衰减，卫星轨道越来越低，越来越圆。为避免卫星过早陨落，轨道近地点高度一般都要超过180千米。

顺行轨道

顺行轨道的特点是轨道倾角即轨道平面与地球赤道平面的夹角小于90度。在这种轨道上运行的卫星，绝大多数离地面较近，高度仅为数百公里，故又将其称为近地轨道。

逆行轨道

逆行轨道的特征是轨道倾角大于90度。欲把卫星送入这种轨道运行，运载火箭需要朝西南方向发射。不仅无法利用地球自转的部分速度，而且还要付出额外能量克服地球自转。因此，除了太阳同步轨道外，一般都不利用这类轨道。

赤道轨道

赤道轨道的特点是轨道倾角为0度，卫星在赤道上空运行。这种轨道有无数条，但其中的一条地球静止轨道具有特殊的重要地位。由于卫星飞行速度随距地面的高度而变化，轨道越高，速度越小，环绕周期越长，故由计算可知，当其在赤道上空35786公里高的圆形轨道上由西向东运行1周的时间，恰好是23小时56分4秒，正与地球自转一周的时间相同，这条轨道就被称为地球静止轨道。因为卫星环绕周期等于地球自转周期，两者方向又一致，故相互之间保持相对静止。从地面上看，卫星犹如固定在赤道上空某一点。在静止轨道上均匀分布3颗通信卫星即可进行全球通信的科学设想早已变为现实。

极地轨道

就卫星轨道类型来说，还有一种轨道倾角为90度的极地轨道。它是因轨道平面通过地球南北两极而得名。在这种轨道上运行的卫星可以飞经地球上任何地区上空。中国虽未研制运行于此类轨道的卫星，但发射过此类轨道的卫星。长征二号丙改进型火箭以1箭双星的方式6次从太原起飞，把12颗美国铱星送入太空，就属于这种发射方式。^[1]

人造地球卫星运行轨道由入轨点位置、入轨点速度大小和方向决定。运行轨道的选择要满足人造地球卫星任务的需要。侦察地面目标的军用卫星，因要获取高分辨率的照片或图像，一般采用200千米到几百千米高的近地轨道。若需要卫星飞经地球的两极地区，就要选取轨道倾角接近90°的极轨道。资源卫星、气象卫星要求其所飞经地区的地面光照条件比较好，通常采用太阳同步轨道。通信卫星、广播卫星需要覆盖区域广，通常相对于地面保持静止，因此，采用地球静止卫星轨道较为有利。总之，采用哪一种卫星运行轨道是与卫星的任务密切相关的。 ^[2]