卫星环绕地球有一个切向速度和内向加速度.

| 航天动力学 |
| --- |
| Angular parameters of an elliptical orbit |
| 航天动力学 |
| 軌道根數
* 拱點
* 近心點幅角
* 離心率
* 傾角
* 平近點角
* 軌道交點
* Semi-major axis
* 真近點角
 |
| 按離心率的二體軌道的類型
* 圓軌道（英语：）
* 橢圓軌道

轉移軌道（英语：） * (霍曼轉移軌道
* 雙橢圓轉移軌道)

* 拋物線軌道
* Hyperbolic trajectory（英语：）
* Radial orbit
* 衰变轨道
 |
| 方程
* 動態摩擦
* 宇宙速度
* 開普勒方程
* 开普勒定律
* 轨道周期
* 轨道速度
* 表面重力
* Specific orbital energy
* 活力公式
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| 天體力學 |
| 重力影響
* 質心
* 希爾球
* 攝動
* Sphere of influence
 |
| N體軌道拉格朗日点 * (晕轮轨道)

* 利薩如軌道
* 李雅普诺夫轨道
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| 工程與效率 |
| 飛行前工程
* Mass ratio
* 有效載荷分數（英语：）
* Propellant mass fraction
* 火箭方程
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| 效率措施
* 重力助推
* 奥伯特效应
 |
| * 
* 论
* 编
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**航天动力学**是研究火箭和航天器在飞行中所受的力及其在力作用下的运动的学科，又称**星际航行动力学**、**轨道动力学**、**天文动力学**和**太空動力學**。这些物体的运动通常是根据牛顿运动定律和万有引力定律计算的。 航天动力学是太空任务设计和控制中的核心学科。

航天动力学研究的运动包括航天器的质心运动，称轨道运动；航天器相对于自身质心的运动和各部分的相对运动，称姿态运动；以及与航天器发射、航天器轨道机动飞行有关的火箭运动。航天器的飞行过程一般分为三个阶段。

* 发射段：航天器由运载器（多级火箭、航天飞机等）携带，从地面起飞达到预定的高度和速度。
* 运行轨道段：航天器主要在万有引力等自然界外力作用下运动。为了保持预定的轨道，有时需要少量的推力;有时为了轨道机动则需要较大的推力。
* 降落轨道段：一些航天器需要返回地球表面或者降落在目标天体的表面。这时航天器在火箭推力和介质阻力等作用下，离开运行轨道降落到天体表面。

在以上各个阶段中，航天器的运动都包含了轨道运动和姿态运动两个部分。在运行轨道段，一般可以将两种运动分别求解。而在发射段和降落段，两种运动关系密切，需要联立求解。研究航天器的运动是以牛顿力学和火箭力学为基础的，一般不考虑相对论效应。航天动力学以数学、力学、控制理论为基础。它的研究内容分为轨道运动、姿态运动和火箭运动三个部分。

起源和发展
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在20世纪太空旅行兴起之前，轨道动力学和天体动力学之间几乎没有区别。 在人造卫星时代，该领域被称为"空间动力学"(space dynamics)。 因此，用于解决克卜勒問題(Kepler problem)（将位置确定为时间的函数）的基本技术在这两个领域都是相同的。 此外，这些领域的历史几乎是完全共享的。

古典天体力学研究自然界天体的轨道运动和绕质心运动。19世纪末，研究太阳系中大行星运动和月球运动的理论都已完善，总结出轨道摄动理论。太空飛行器轨道运动理论是在这些理论基础上发展起来的。由於控制自然天體的基本力量是萬有引力，而人造飛行器自載的動力，因不同於自然的慣性力的作用，故衍生出太空動力學之學門，為軌道力學之重要課題。

迄今，人造天体的轨道运动理论仍是天体力学的研究课题。随着火箭技术的发展，从20世纪1950年代起，人造地球卫星、月球探测器、太空探测器相继发射成功，轨道运动理论的研究发展成为与工程实践密切联系的应用学科，研究内容也超出了天体力学的传统范围。航天器姿态运动理论也起源于天体力学。18世纪，人们通过对地球自转的研究得到岁差和章动理论。20世纪，人们利用这些理论研究了早期航天器（结构简单的刚体）的姿态运动。到了1970年代末，以刚体为主体的航天器的姿态运动问题已经基本解决。随着航天器任务多样化，出现了多种姿态控制方式。由于卫星结构形式的复杂化，力学模型也从刚体模型发展成多种模型，与航天器设计的关系更加密切。姿态运动研究既是一个理论问题，又是一个工程应用问题。火箭运动是受经典力学规律支配的变质量体系的运动。20世纪初，苏联的К·Э·齐奥尔科夫斯基、美国的R·H·戈达德等相继开展了变质量系统的运动理论研究。1940年代以来，研制导弹和人造地球卫星的需要，使火箭从早期的无控制飞行发展到高精度控制飞行，促进了火箭力学的研究。

軌道力學
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参见：拉普拉斯-龍格-冷次向量
航天器的质心运动研究，以牛顿力学为基础从航天器受到的作用力着手确定航天器的运动。它可归纳为航天器轨道理论及其应用研究两个方面。

轨道理论
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它以天体力学中的轨道摄动理论（见航天器轨道摄动）为基础，用于在已知航天器所受的力的情况下确定航天器轨道运动的问题。轨道理论是轨道设计、轨道测定的基础。轨道摄动理论中将航天器实际运动的轨道分成两个部分。其中一部分是已经完全解出的简化理论轨道。它与精确理论轨道十分接近。简化理论轨道一般取符合二体问题运动规律的开普勒轨道。另一部分是精确理论轨道与简化理论轨道的差，称为轨道摄动。轨道摄动是一个小量，只要解算出轨道摄动，就能精确求出航天器的轨道运动。与天体力学中的情况相似，求解轨道摄动的方法也有两类：一类是数值计算法，天体力学称为特别摄动法；另一类是分析方法，解出近似解析解，天体力学称为普遍摄动法。研究轨道摄动的另一个目的是通过与实测轨道的对比，研究分析轨道摄动的起因，为天体引力场、天体形状、天体周围气体层等研究提供信息。除了轨道摄动法外，直接用航天器的运动方程进行数值积分，也可得到精确的数值结果。降落轨道段轨道研究的重点是航天器在大气层内的高速运动。在制动推力和空气动力作用下，航天器的初始方位、速度方向、重量、外形和姿态运动规律决定了它的降落方式。它可能以弹道、滑翔或跳跃等方式降落在天体表面。

应用研究
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航天器与自然天体的一个区别是轨道可以人为地选择，在运动过程中又可以施加控制力以改变原来的轨道。按照航天器担负的使命选择最有利的运行轨道是轨道设计的主要工作。火箭运载能力和控制精度的提高，扩大了轨道选择的范围。由于人们掌握了轨道运动规律，业已设计出实用的地球静止卫星轨道、回归轨道、太阳同步轨道、极轨道、晕轨道等。在这些轨道上运行的有通信卫星、广播卫星、地球资源卫星、侦察卫星、气象卫星等。在月球探测和行星探测活动中，多以接近目标天体为目的。实现这个目的的轨道数量很多，轨道设计的任务是从中选择出一条最佳轨道。这条轨道应能达到最小动力消耗或最短飞行时间、最简单控制方法、最便于地面观察等要求。选出的轨道在实现过程中总会出现误差，轨道设计的另一任务是设法将误差控制在不影响完成飞行使命的范围内。对于有机动能力的航天器，轨道设计还与航天器的动力系统和控制系统有关。因此，轨道设计是轨道理论在工程上的应用。

轨道測定
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是利用观测数据測定航天器轨道的过程。工作内容包括初轨測定和轨道改进。測定出的轨道为轨道控制、轨道修正、目标定位、观测预报和其他学科的研究提供基本参数。轨道測定的方法来源于天体力学。早期天体力学中，轨道測定的对象是自然天体，已形成了完整的測定方法。这些方法原则上都适用于航天器的轨道測定。但是，与自然天体相比，航天器运动角速度大，与地面站保持有无线电联系，测量手段多，数据种类全、数量大。另外航天器的轨道确定要求精度高，適时性往往很强，因而逐步形成了一些獨特的方法。轨道測定的基本理论包括轨道摄动理论、轨道误差估算理论和高维线性方程组的计算方法等。

姿态运动
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在研究航天器姿态运动时，航天器便不再被看成是质点。航天器姿态运动可以分为整体绕质心的运动和航天器部件之间的相对运动。

### 姿态运动理论

姿态运动理论是姿态控制方式设计的基础。它的任务是求出任意时刻的航天器的姿态状况。具体任务是：确定力学模型，分析作用力矩，建立和求解运动方程。航天器的力学模型与航天器部件的结构形式有关。这些部件可以是刚体、准刚体、多刚体、弹性体，甚至是刚体、弹性体和液体的混合体等。它们受到的力矩有自然界的外力矩、航天器的内力矩和控制力矩。描述姿态运动的方程是常微分方程和偏微分方程（见航天器姿态动力学）。

应用研究
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根据航天器的使命，要求航天器在运行过程中保持一定的姿态，这就需要选择某种姿态控制方式。这种方式首先要满足航天器使命的要求，在这一前提下尽量使控制系统最简单和最经济。一般的姿态控制方式有自旋稳定、双自旋稳定、重力梯度稳定、三轴控制等。通过适时地施加控制力矩来克服外界干扰力矩，就可以保持航天器姿态长期稳定。在航天器的轨道机动飞行中常常需要调整航天器的姿态，以保证机动飞行所需的推力方向。

火箭运动
----

火箭运动的研究是以变质量力学和经典力学为基础的，其任务是求出任意时刻火箭的运动状态和分析火箭姿态运动的稳定性。火箭的质心运动也称为火箭轨道运动。这个方面的研究内容包括：

* 建立火箭运动方程并加以求解。火箭运动方程包括质心运动方程和绕质心运动方程。有控制的火箭绕质心运动方程中含有给定的控制力矩。求解这组方程的主要方法是数值计算方法。

* 火箭轨道优化：能够达到目标的火箭轨道有许多条，需要从中选出一条最佳轨道。在满足地面跟踪测量和航区安全等条件下，这条轨道是最节省能量或运行时间最短的轨道，也可能是飞行距离最远或获得运载量最大的轨道。火箭轨道优化的方法分为间接优化法和直接优化法。

* 火箭轨道摄动：分析火箭在受到干扰时的运动状态。这类干扰包括火箭特性参数和设计理论值的偏差，飞行环境与预先估计值的偏差等。

* 建立火箭运动和火箭设计中有关参数的关系。

参见
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* 航天主题

* 克卜勒軌道
* 航天器推进
* 火箭方程
* 空气动力学
* 天体物理学
* 天體力學
* 混沌理论
* 拉格朗日点
* 多体问题
* 轨道 (力学)
* 數量級 (速率)
* 洛希極限
* 航空航天工程
* 机械工程

参考文献
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1. ↑  Thomson, William T.. New York: Wiley. 1961.

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| * 
* 论
* 编
天文學分支 |
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| 
* 天體生物學
* 天体化学
* 天体测量学
* 天体物理学
* 宇宙化學
* 宇宙学
* 河外天文學
* 銀河系天文學
* 航天动力学
* 物理宇宙学
* 行星地質學
* 行星科學
* 太陽天文學
* 恆星天文學

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| * 
* 论
* 编
引力的轨道 |
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| 类型 | 

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| 一般 | 
* 盒軌道
* 捕獲軌道
* 圆轨道（英语：）
* 橢圓軌道 / 高橢圓軌道
* 逃逸轨道
* 馬蹄形軌道
* 双曲线轨道（英语：）
* 倾斜轨道（英语：） / 无倾斜轨道（英语：）
* 拉格朗日点
* 吻切軌道
* 拋物線軌道
* 停泊轨道（英语：）
* 顺行/逆行
* 同步轨道
	+ 半同步
	+ 亚同步（英语：）
* 转移轨道

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|  |
| 地心 | 
* 地球同步轨道
	+ 地球靜止軌道
	+ 地球同步轉移軌道
* 墓地轨道
* 低地球軌道
* 中地球轨道
* 高地球軌道
* 闪电轨道
* 近赤道轨道（英语：）
* 月球軌道
* 极轨道
* 太阳同步轨道
* 凍原軌道

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| 其他 | 
* 火星
	+ 火星轨道
	+ 火星同步轨道（英语：）
	+ 火星静止轨道（英语：）
* 拉格朗日点
	+ 远距离逆行轨道（英语：）
	+ 晕轮轨道
	+ 利薩如軌道
* 绕月轨道
* 太阳
	+ 日心軌道
		- 地球轨道
	+ 太阳同步轨道

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| 参数 | 

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| * 形状
* 大小
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* e  离心率
* a  半長軸
* b  半短軸
* Q, q  拱點

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| 方向 | 
* i  倾角
* Ω  升交点经度
* ω  近心點幅角
* ϖ  近心點經度

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| 位置 | 
* M  平近點角
* ν, θ, f  真近點角
* E  偏近點角
* L  平黃經
* l  真黃經

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|  |
| 变化 | 
* T  轨道周期
* n  平均运动
* v  轨道速度
* *t*0  曆元

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| 机动（英语：） | 
* 双椭圆转移
* 碰撞规避（英语：）
* ΔV
* ΔV预算（英语：）
* 重力助推
* 重力转向（英语：）
* 霍曼轉移軌道
* 轨道倾角更改（英语：）
* 低能量转移
* 奥伯特效应
* 定相（英语：）
* 火箭方程
* 交会
* 转位、对接和提取（英语：）

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| 航天动力学 | 
* 天球坐标系统
* 特征能量（英语：）
* 宇宙速度
* 星曆表
* 赤道坐標系統
* 星下点轨迹（英语：）
* 希爾球
* 行星际运输网络（英语：）
* 开普勒定律
* 拉格朗日点
* N体问题
* 轨道方程（英语：）
* 轨道状态向量（英语：）
* 攝動
* 順行和逆行
* 比轨道能量（英语：）
* 比角动量（英语：）
* 两行轨道要素形式

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|  |
| 
* 列表级条目 轨道列表（英语：）

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| * 
* 论
* 编
航天主题 |
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| 综述 | 
* 航天动力学
* 航天史
	+ 航天年表
	+ 太空競賽
	+ 亞洲太空競賽
	+ 航天纪录列表
	+ 航天事故列表
* 太空政策（英语：）
	+ 中华人民共和国航天工程
	+ 欧盟太空计划
	+ 印度空间研究组织
	+ 日本宇宙航空研究开发机构
	+ 俄罗斯航天国家集团
	+ 苏联太空计划
	+ 美国太空政策
* 太空法
	+ 外层空间条约
	+ 搜救協定（英语：）
	+ 太空责任公约
	+ 航天器登記公約
	+ 月球协定
* 太空作戰
	+ 太空軍
	+ 太空军事化（英语：）
* 商業太空飛行／私人航天器（英语：）

 | 航天 |
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| 应用 | 
* 天文学
* 地球观测
	+ 影像及地圖制作
	+ 间谍情報
	+ 气象及環境監控
* 卫星通信
	+ 卫星互联网接入
	+ 卫星无线电（英语：）
	+ 卫星电话
	+ 卫星电视
* 卫星导航系统
* 太空商業用途（英语：）
* 太空軍事化（英语：）
* 太空建筑学（英语：）
* 太空探索
* 太空研究（英语：）
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* 太空天氣

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| 载人航天 | 

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* 宇航员
* 生命保障系统
	+ 太空動植物（英语：）
	+ 航天生物学（英语：）
	+ 航天服
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* 太空移民

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* 東方
* 水星
* 上升
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* 联盟
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	+ 阿波罗-联盟测试
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* 和平号空间站
	+ 太空梭-和平号
* 国际空间站
* 中国载人航天工程
* 中国空间站
* 新雪帕德
* 阿耳忒弥斯

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| 健康問題 | 
* 太空航行對人體的影響
	+ 航天适应综合症（英语：）
* 宇宙射线造成的健康威胁（英语：）
* 太空旅行的心理和社會學效應（英语：）
* 太空生存（英语：）
* 太空醫藥（英语：）
* 太空護理（英语：）

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| 航天器 | 
* 运载火箭
* 火箭
* 舱段
	+ 轨道舱
	+ 返回舱
	+ 推进舱
* 太空飛機
* 空间站
	+ 空間交會
	+ 空间对接
* 機器人太空船
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	+ 着陆器
	+ 探測車
	+ 自我複製太空船（英语：）
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	+ 无工质型发动机

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| 发射方式 | 
* 航天发射中心
* 发射台
* 直接起飞
* 逃逸速度
* 一次性和可重複使用發射系統
* 非火箭航天发射

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| 目的 | 
* 亚轨道飞行
* 轨道飞行（英语：）
	+ 地心轨道
	+ 地球同步轨道
* 行星際航行
* 恆星際旅行
* 星系际旅行

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| 陆地 | 
* 飛行控制人員（英语：）
* 衛星地面站
* 任務控制中心（英语：）

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| 航天机构 | 
* 大韩民国 韩国航空宇宙研究院
* 中华人民共和国 中華人民共和国
	+ 国家航天局
	+ 航天科技集團
	+ 航天科工集团
	+ 载人航天工程办公室
* 臺灣地區 台灣國家太空中心
* 日本 日本宇宙航空研究开发机构
* 朝鲜民主主义人民共和国 國家宇宙開發局
* 印度尼西亚 印尼國立航空宇宙研究所（印度尼西亚语：）
* 美國 美国国家航空航天局
* 英国 英国宇航署
* 加拿大 加拿大太空局
* 欧洲联盟 欧洲空间局
* 法國 法國國家太空研究中心
* 德国 德國航空太空中心
* 義大利 義大利太空總署
* 瑞典 瑞典國家航天局（瑞典语：）
* 俄罗斯 俄罗斯航天国家集团
* 乌克兰 烏克蘭國家航天局
* 伊朗 伊朗航天局
* 以色列 以色列航天局
* 阿根廷 阿根廷國家空間活動委員會
* 巴西 巴西航天局
* 巴基斯坦 巴基斯坦空间及上层大气研究委员会（烏爾都語：）
* 印度 印度空间研究组织

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