航天器围绕地球运行,它的运动轨迹就是航天器轨道。根据使用目的和发射条件的差异,航天器会采用不同高度和不同形状的轨道,它们的轨道都在通过地球质心的某个平面内,航天器运动所在的平面叫轨道面。
根据不同的属性和特征,可以对轨道进行不同的分类。按航天器轨道形状分,可分为椭圆轨道和圆轨道;按轨道高度分,可分为地球静止轨道、低轨道、中轨道和高轨道;按轨道倾角分,可分为赤道轨道(倾角为0°)、极地轨道(倾角为90°)和倾斜轨道(倾角在0°和90°之间);按航天器运行周期及航天器同地面上任意一点的相对位置关系分,可分为同步航天器轨道(周期为24h)和非同步航天器轨道(周期不为24h) [2] 。
轨道倾角 i 、近地点幅角 ω 、升交点赤经 Ω 、偏心率 e 、轨道半长轴 a 及真近地点角 θ 共6个经典轨道要素决定了航天器的运行轨道 [3] ,如图2.1.1所示。轨道面与赤道平面之间的夹角定义为倾角 i ,而这两个平面的交线称为节点线,当航天器进入北半球时通过上升节点。以春分时地心指向太阳的方向为基准线方向,则基准线与节点线之间的夹角为升交点赤经 Ω 。节点线和椭圆半长轴之间的夹角定义为近地点幅角 ω ,这个参数只与椭圆轨道有关。真近地点角 θ 定义为航天器与近地点的地心夹角。
图2.1.1 轨道六要素示意图