牛顿指出:假如在山顶上平放一门大炮,以一定速度发射出一发炮弹,炮弹将沿着一条曲线(弹道),飞出一段距离(射程),然后落回地面。若不考虑空气阻力,当发射速度不断增加,射程也必然相应增加,而且弹道曲线将越变弯曲度越小。这样,只要速度能增加到某一数值,弹道的弯曲度将和地球表面的弯曲度一模一样。这时候,虽然发射出去的炮弹在地球引力作用下不断降落,但因地球表面也在不断向里弯曲,不论炮弹飞出多远,它距离地面的高度将永远不变。换句话说,这颗炮弹已成为一颗以圆形轨道不停地环绕地球运行的人造卫星。我们通常将炮弹所需的这种速度称之为“第一宇宙速度”,又称“环绕速度”,数值为7.9公里/秒。　显然,如果发射速度比7.9公里/秒还要大,卫星的轨道将变得比地球表面的弯曲度还要平直,成为环绕地球运行的椭圆形,而且发射速度越大,椭圆形轨道将显得越扁长。一旦发射速度达到11.18公里l秒,卫星就不再环绕地球运行,它将挣脱地球引力,而变成一个绕太阳运转的人造行星了。人们通常把这一速度称之为“第二宇宙速度”,又称“脱离速度”。依此类推,当发射速度继续增加到16.7公里/秒(即“第三宇宙速度”)时,物体将摆脱太阳系对它的引力,而进人茫茫宇宙,一去不复返了。　以上算出的第一、第二、第三宇宙速度,是按照物体在地球表面发射,而且不考虑空气阻力进行计算的。事实上高度和空气阻力对物体的运行影响很大。根据牛顿万有引律定律,物体离地球表面越高,地球对其引力越小,物体所需的第一、第二宇宙速度也必然减小。据计算,在离地面36000公里的高空,物体的环绕速度为3公里/秒,而离地面38万公里高的月球,它的环绕速度只有1公里/秒。但需要说明的是,虽然轨道越高,物体所需环绕速度越小,但要把物体从地面送到较高的轨道,运载火箭克服地球引力和空气阻力耗功更多,要求运载火箭的推力也必须相应增大。地球的大气层厚度虽有2000-3000公里,但大气质量的99%都集中在海平面以上的30公里内,为了保持卫星在空中的正常运行不至因空气阻力的影响而很快陨落,通常人造卫星都被发射至120公里以上的高空。　人造卫星的轨道多种多样,按形状可分为圆轨道和椭圆轨道;按离地面的高度,分高轨道和低轨道。此外,还有赤道轨道、极地轨道、地球同步轨道、对地静止轨道和太阳同步轨道等有特定意义的轨道等。