地球同步卫星的发射与椭圆转移轨道

同步轨道静止卫星的轨道平面与地球赤道平面重合，绕地球一周所需的时间与地球自转周期严格相等，为T=23小时56分4秒。所以从地面上看，卫星好像是静止在赤道上空某点的正上方固定不动，因此称为地球轨道静止同步卫星，简称地球同步卫星或同步卫星。这表明同步卫星的轨道半径和运行速度都是严格确定的，因此发射同步卫星时的精确度要比一般卫星高得多。

发射人造地球卫星的运载火箭一般为三级，其发射后的飞行过程可分为垂直起飞、转弯飞行和进入轨道这样三个阶段。

通常发射人造地球卫星采用垂直向上发射。这样发射的好处有两点:一是地球表面附近有稠密的大气层，对火箭的阻力很大，垂直发射可尽快离开大气层，二是垂直发射容易保持飞行的稳定性。到第一级火箭脱离时，火箭已穿出稠密的大气层。此后第二级火箭点火继续加速，当第二级火箭脱离后，火箭已具有足够大的速度，这时第三级火箭并不立即点火，而是靠已获得的巨大速度继续升高，并在地面控制站的操纵下，使火箭逐渐转弯而偏离原来的竖直方向，直至变为与地面平行的水平方向。当火箭到达与预定轨道相切的位置时，第三级火箭点火，火箭继续加速达到卫星在其轨道上运行所需的速度而进入轨道。这时，火箭已完成运载任务，可以与卫星脱离了。刚脱离时，卫星与第三级火箭具有相同的速度并沿同一轨道运动。由于在卫星轨道处仍有稀薄气体存在，而卫星与火箭的外形不同，致使两者所受阻力不同，因而两者的距离逐渐拉开。分开后，卫星按预定计划沿椭圆轨道运行，火箭在落回地球时与稠密的大气层摩擦而烧毁。

发射同步卫星的中间转移轨道通常是一个椭圆。卫星可在地面上任何地点发射，首先由运载火箭的第一级和第二级依次启动，使火箭垂直向上加速。到第二级火箭脱离后，转弯进入一个高度较低的圆形轨道作短暂停泊，这一轨道称为初始轨道或停泊轨道。在此轨道上运行少许时间后，第三级火箭点火，使卫星进入一个椭圆形的轨道，称为转移轨道又叫霍曼(Hohman)轨道。该轨道所在平面与赤道平面的夹角因发射地点不同而异，但椭圆的远地点和近地点都在赤道平面内，远地点与同步轨道相交。进入转移轨道后，卫星与第三级火箭脱离，同时启动卫星两侧的切向喷嘴，使卫星开始自旋。在转移轨道上绕行的过程中，通过地面控制站对卫星的姿态进行调整。当卫星到达转移轨道的远地点时，启动卫星上的远地点发动机加速进入地球赤道平面。最后再对卫星的姿态作进一步调整，以便准确地把卫星定点在同步轨道上去。

静止卫星轨道不完全是圆形，带有一点椭圆形，在一天当中轨道半径时大时小，轨道半径偏大时，卫星角速度减小，周期增大，其相对地球就要向西漂移，反之，当轨道半径偏小时，卫星角速度增大，周期减小，卫星要向东漂移。若不作轨道控制，任由卫星漂移，它的定点经度位置会发生大幅度摆动，所以卫星必须具有轨道修正能力。