弾道飛行
自由落下(ここでの自由落下はただ落下する運動ということではなく、水平投射後に重力の影響を受けて落下する運動である。)中の軌道は軌道方程式で与えられる楕円軌道の一部分として表すことができる。近地点距離は大気も含めた 地球の半径Rよりも小さいため、ここでの軌道の楕円は地球と交差する。この時宇宙船は宇宙に飛び立つことはできない。 長軸は地球に垂直で、半長軸 a は R '/ 2以上である。 比軌道エネルギー ε {\displaystyle \epsilon } は以下のように与えられる。
ε = − μ 2 a > − μ R {\displaystyle \varepsilon =-{\mu \over {2a}}>-{\mu \over {R}}\,\!}
ここで μ {\displaystyle \mu \,\!} は標準重力パラメータである。
また、ほとんど常にa < Rが成り立ち、 ε {\displaystyle \epsilon } は周回軌道での最小値 − μ 2 R {\displaystyle -{\mu \over {2R}}\,\!} の値より低くなる。
したがって宇宙船をただ単に宇宙空間まで持ち上げるだけの場合と比較して、宇宙空間に行くために余分に必要な比エネルギーは0と μ 2 R {\displaystyle \mu \over {2R}\,\!} の間である。