Vì sao các vệ tinh nhân tạo quay quanh Trái Đất theo những quỹ đạo khác nhau?

Các vệ tinh nhân tạo chuyển động trên bầu trời của Trái Đất, theo chế độ cao quỹ đạo cách mặt đất có thể phân chia thành ba loại: quỹ đạo gần mặt đất (thấp hơn 600 km), quỹ đạo vừa (600 – 3000 km), quỹ đạo cao (lớn hơn 3000 km).

Những vệ tinh có công dụng khác nhau chuyển động trên những độ cao khác nhau. Những vệ tinh cần phải quan sát chi tiết các mục tiêu trên mặt đất và thăm dò môi trường trên không gần mặt đất thường bay ở quỹ đạo thấp, như vệ tinh thí nghiệm khoa học và vệ tinh trinh sát v.v.

Những vệ tinh cần phải quan sát lặp đi lặp lại theo chu kỳ đối với mặt đất thông thường bay ở quỹ đạo trung bình, như vệ tinh khí tượng quỹ đạo cực và vệ tinh thăm dò tài nguyên, v.v..

Đối với các vệ tinh phải quan sát từng điểm theo thời gian định kỳ trên một phạm vi rộng lớn của Trái Đất hoặc vệ tinh trung chuyển tín hiệu thường bay ở quỹ đạo cao, như vệ tinh khí tượng địa tĩnh và vệ tinh tín hiệu địa tĩnh.

Có hai quỹ đạo vô cùng quan trọng. Chúng là quỹ đạo đồng bộ với Mặt Trời ở độ cao vừa và quỹ đạo địa tĩnh ở quỹ đạo cao.

Gọi là quỹ đạo đồng bộ với Mặt Trời tức là các vệ tinh có mặt phẳng quỹ đạo đi qua hai cực Nam Bắc của Trái Đất, mỗi ngày dịch chuyển về phía đông 0,9856o, góc này vừa bằng góc hàng ngày Trái Đất quay quanh Mặt Trời dịch chuyển về phía đông. Độ cao của quỹ đạo nằm giữa 700 – 1000 km. Hàng ngày vệ tinh cùng một thời điểm đi qua trên không của cùng một khu vực, nên có thể quan sát được quá trình biến đổi liên tục của khu vực đó. Vệ tinh khí tượng quỹ đạo cực hàng ngày định giờ quan sát bản đồ mây của cùng một khu vực, nhận được quá trình biến đổi từng ngày, đó chính là căn cứ khoa học để cung cấp cho dự báo thời tiết.

Đối với những vệ tinh yêu cầu “cố định bất động” trên không trung, như vệ tinh chuyển tín hiệu truyền hình thì dùng quỹ đạo địa tĩnh. Quỹ đạo này nằm trong mặt phẳng đường xích đạo của Trái Đất, cách mặt đất 35860 km. Vì trên quỹ đạo này vệ tinh quay quanh Trái Đất từ Tây sang Đông, tốc độ là 3,075 km/s, vừa bằng với tốc độ tự quay của Trái Đất. Do đó vị trí Trái Đất và vệ tinh không thay đổi đối với nhau.