軌道力学
天体力学の基本法則は、ニュートンの万有引力の法則とニュートンの運動の法則であり、ニュートンの開発した微分積分学がその計算のための重要な数学的ツールになる。
ケプラーの法則は、周回する天体が中心の天体からの重力のみを受けていると見なせる場合には、ニュートンの法則から導くことができる。推力が働く場合、ニュートンの法則は適用できるが、ケプラーの法則は成り立たなくなる。推力が止まると、結果として軌道は変わるが、再びケプラーの法則が適用できるようになる。ケプラーの3法則は、次のとおりである。
全ての惑星の軌道は、太陽を1つの焦点とした楕円である。
惑星と太陽を結ぶ直線は、等しい時間で等しい面積を掃く。
惑星の軌道周期の2乗は、軌道長半径の3乗と比例する。