1.4 常用人造地球卫星轨道
人造地球卫星的轨道，就是卫星质心的运动轨迹。它包括卫星从起飞到入轨的发射轨道，卫星进入入轨点，以及卫星入轨后开始的运行工作，一直到工作寿命结束。通常，又把卫星绕地球运行的运动路径称为人造地球卫星的轨道，它可以用轨道长半轴、轨道偏心率、轨道倾角、升交点赤经、近点角角距和近点时刻这六个轨道根数来描述。这样定义的卫星轨道是一条封闭曲线，而这条封闭曲线形成的平面称为人造地球卫星的轨道平面。轨道平面总是过地心的。
人造地球卫星的轨道通常有下述几种分类和特殊类型。
1.4.1 按卫星运行轨道的偏心率分类
根据卫星运行轨道的偏心率，卫星轨道分为如下三类：
1）圆轨道，偏心率等于0。
2）近圆轨道，偏心率小于0.1。
3）椭圆轨道，偏心率大于0.1，而小于1。
圆或近圆轨道有同地球表面保持等距离的优点，所以观察地球、通信广播、导航定位和大地测量的卫星常采用这种轨道。但也有一些卫星采用椭圆轨道，如俄罗斯的“闪电”通信卫星运行在大椭圆轨道，这是因为俄罗斯国土纬度较高，如果采用地球静止轨道卫星则不能覆盖高纬度地区，而“闪电”通信卫星远地点高度为40000km，近地点在470km处，倾角为63°，即远地点在北半球上空。这样，卫星可缓慢通过北半球上空，与地面测控站失去联系的时间很短。不过，为了保证俄罗斯境内不间断通信，需要多颗“闪电”通信卫星协作。另外，如果为了科学研究，如研究地球不同高度上磁场的强度，大气压力、温度、密度，宇宙空间辐射的强度分布等，要使探测范围更大一些，可以采用椭圆轨道。我国1971年3月3日发射的“实践”-1科学卫星，其轨道近地点为266km，远地点为1826km。
1.4.2 按卫星运行的高度分类
根据卫星运行的高度，卫星轨道分为如下三类：
1）低轨道，卫星飞行高度小于1000km。
2）中高轨道，卫星飞行高度在1000～20000km。
3）高轨道，卫星飞行高度大于20000km。
为了完成预定的任务，不同的卫星在轨道高度上有明显差异。卫星轨道高度的选择又与许多因素有关。比如，近地点高度的选择要考虑运载火箭能力大小，高度对卫星运行寿命的影响、任务需求的地面分辨率和覆盖范围等。我国第一颗人造卫星“东方红一号”运行在近地点为439km、远地点为2384km、倾角为68.5°、运行周期为114min的近地椭圆轨道上，由于其近地点高度较高，因此该星目前仍在轨道上运行。
1.4.3 按卫星运行轨道的倾角分类
根据卫星运行轨道的倾角，卫星轨道分为如下三类：
1）赤道轨道，倾角等于0°或180°。
2）极地轨道，倾角等于90°。
3）倾斜轨道，倾角不等于90°、0°或180°
其中，在极地轨道上运行的卫星，每一圈内都可以经过任何纬度和南北两极的上空。由于卫星在任何位置上都可以覆盖一定的区域，因此，为覆盖南北极，轨道倾角并不需要严格为90°，只需在90°附近就行。在工程上常把倾角在90°左右，但仍能覆盖全球的轨道也称为极地轨道。近地卫星导航系统（如美国海军导航卫星系统）为提供全球的导航服务采用极地轨道。许多地球资源卫星、气象卫星及一些军事侦察卫星采用太阳同步轨道，它们的倾角与90°只相差几度，所以也可以称其为极地轨道。还有一些研究极区物理的科学卫星也采用极地轨道。
1.4.4 特殊类型轨道
为了空间有效改善任务的观测几何、人造卫星的运行环境，进而提升有效载荷的性能，人造地球卫星通常又采用下述几种特殊轨道形式。
1.4.4.1 地球同步轨道
卫星在顺行轨道上绕地球运行时，其运行周期（绕地球一圈的时间）与地球的自转周期相同，这种卫星轨道叫地球同步轨道。
地球同步卫星常用于通信、气象、广播电视、导弹预警、数据中继等方面，以实现对同一地区的连续工作。在遥感应用中，除了气象卫星外，一个突出的应用就是通过地球同步轨道上的4颗跟踪和数据中继卫星系统高速率地传送中低轨道地球观测卫星或航天飞机所获取的地球资源与环境遥感数据。
要将同步卫星发射到同步轨道上，是相当困难和复杂的。因为受火箭运载能力的限制和发射场一般不处于赤道上的影响，多数的运载火箭不能将卫星直接送到同步轨道上，必须分为三个阶段才能入轨。
第一阶段，运载火箭将卫星送到距地面200～300km的停泊轨道；
第二阶段，以停泊轨道的环绕速度将卫星加速送到转移轨道与同步轨道相切处，即转移轨道的远地点；
第三阶段，在远地点上点燃发动机，使卫星进入地球同步轨道，并用卫星上的小发动机调整卫星的姿态，使卫星完全进入同步轨道。
世界上第一颗地球同步卫星是1964年8月19日美国发射的“辛康”（syncom）3号。我国于1984年4月8日、1986年2月1日和1988年3月7日分别发射了3颗用于通信广播的地球同步卫星。1990年，我国“长征三号”火箭首次发射美国休斯公司的“亚洲1号”通信卫星，卫星的入轨精度居当时该公司自己生产、发射的32颗同步卫星之首；1992年和1994年，我国的“长征二号E”捆绑式火箭再次发射了该公司的“澳星B1”“澳星B2”通信卫星，所有入轨参数的精度比合同规定值高出了几倍甚至几十倍。
1.4.4.2 地球静止卫星轨道
如果地球同步轨道卫星在地球赤道上空离地面35786km的轨道上绕地球运行，那么，它绕地球运行的角速度将会与地球自转的角速度相同，从地面上看去该卫星好像是静止不动的，这样的卫星轨道叫地球静止卫星轨道。也就是说，要实现地球静止卫星轨道，需满足下列条件：
1）卫星运行方向与地球自转方向相同。
2）轨道倾角为0°。
3）轨道偏心率为0，即轨道是圆形的。
4）轨道周期等于地球自转周期，即静止卫星的高度为35786km。地球静止卫星轨道是地球同步轨道的特例，它只有一条。
静止卫星上的天线所辐射的电波，对地球的覆盖区域基本稳定，在其覆盖区内，任何地球站之间均可以实现24小时不间断通信。因此，同步轨道静止卫星主要用于陆地固定通信，如电话通信、电视节目的转播等，也用于海上移动通信，不过，它不像陆上蜂窝移动通信那样有那么多基站，而只有卫星这么一座大的基站。
1.4.4.3 太阳同步轨道
由于地球扁率（地球不是圆球形，而是在赤道部分隆起的），卫星轨道平面绕地球自转轴旋转。如果卫星轨道平面绕地球自转轴的旋转方向和角速度与地球绕太阳公转的方向和平均角速度相同，则这种卫星轨道叫太阳同步轨道。
气象卫星、资源卫星等对地观测卫星都采用这种轨道，其优点是不仅可以使卫星覆盖包括地球两极地区在内的整个地球表面，而且卫星每次经过特定区域时，其光照条件基本不变，从而有利于获取高质量的地面目标图像。资源卫星的轨道较低，一般运行于700～900km高的圆形太阳同步轨道，目的是提高对地观测分辨率，一般10～30天可观测全球一遍。
1.4.4.4 停泊轨道
停泊轨道，是航天器为了转移到另一条轨道而暂时停留的椭圆（圆）轨道，所以又称为驻留轨道。
按中心体不同停泊轨道分为地球停泊轨道、月球停泊轨道和行星停泊轨道。地球停泊轨道是发射月球探测器、登月载人飞船、空间探测器和离地球较远的人造地球卫星（如静止卫星）的一个阶段，用于选择进入过渡轨道的入轨点，以弥补地面发射场地理位置固定的缺点，满足过渡轨道的要求。月球和行星停泊轨道用于选择进入轨道的起点，以保证航天器降落在天体表面的指定地区。对于返回地球的航天器，同样可以选择返回轨道的起点，以保证航天器能够准确进入再入走廊。此外，安排停泊轨道还为飞往新轨道之前提供最后全面检查航天器各系统可靠性的机会。
1.4.4.5 回归轨道
回归轨道，是星下点轨迹周期性出现重叠现象的人造地球卫星轨道。重叠出现的周期称为回归周期。在工程中，回归周期的大小根据卫星的使命确定。同一个回归周期对应很多条轨道。如回归周期为一天时，运行的轨道周期可近似为24小时、8小时等，从中可以选出合适的运行周期以满足卫星任务使命的要求。
在回归轨道上运行的卫星，每经过一个回归周期，卫星重新依次经过各地上空。这样可以对卫星覆盖的区域进行动态监视，借以发现这一段时间内目标的变化。在轨道设计中，回归轨道仅限制轨道运行周期，若再选择其他参数，则可设计出太阳同步回归轨道。这样的轨道兼有太阳同步轨道和回归轨道的特性。选择合适的发射时间，可使卫星在经过某些地区时这些地区有较好的光照条件。以获取地面图像为目的的卫星，像侦察卫星、气象卫星、地球资源卫星大都选择这种轨道。回归轨道要求轨道周期在较长时间内保持不变，因此，卫星必须具备轨道修正能力，以便能够克服入轨时的倾角偏差、周期偏差和补偿大气阻力引起的周期衰减。
1.4.4.6 冻结轨道
冻结轨道是轨道倾角为i=63.43°或i=116.57°的一类具有拱线静止特性的椭圆轨道，它的近地点指向和形状在轨道面内不变，又称为临界轨道。
对椭圆轨道的光学卫星而言，由于其轨道高度变化，对地球上不同位置的目标的成像分辨率不一致，而采用拱线静止轨道，则可保证对同一目标不同时间成像时的高度相同，满足遥感影像时序分析时对分辨率一致性的要求；对于高时间分辨率的区域覆盖卫星而言，采用冻结轨道，将近地点置于需要侦察的目标（或区域目标中心）上空，可以提高目标成像的空间分辨率；对于通信卫星而言，将远地点置于目标上空，可以保证卫星在较高的高度运行较长的时间，从而保持充分的通信时间。俄罗斯的“闪电”通信卫星就是采用了大偏心率的冻结轨道，卫星远地点始终在俄罗斯领土上空。