Moćna interkontinetalna balistička raketa (ICBM) koja je mogla lansirati nuklearnu bojevu glavu na udaljenost od oko 4000 milja, s lakoćom je poslala, 4. listopada 1957. godine, s "kosmodroma" u Bajkonuru (današnji Kazahstan) u orbitu prvi umjetni satelit. Službeno ime bilo mu je "Prijateljski Pratitelj Zemlje". Pratitelj, odnosno Sputnjik, se nakon dugih stotinjak minuta po lansiranju, ponovo našao nad istom točkom, a njegov radio signal potvrdio je uspješnost lansiranja. Tek je tada službena sovjetska agencija TASS novost telegrafirala širom svijeta. Svemirsko je doba počelo. Nažalost, sovjetska paranoja razlog je da nisu snimljene fotografije samog povijesnog lansiranja. Sputnjik 1, malena aluminijska sfera tek nešto veća od košarkaške lopte, s antenama koje su stršale poput predimenzioniranih brkova mačka Feliksa, u to vrijeme popularnog lika iz crtanih filmova, bio je premalen da bude vidljiv sa Zemlje. Majušni satelit promjera 58 cm, mase 83.6 kg kružio je oko Zemlje na promjenjivoj visini od 228 do 947 km, s periodom od 98.6 minuta, tada fantastičnom brzinom od 17,000 milja na sat. Bio je dizajniran da emitira radio signale, pomoću kojih su znanstvenici željeli odrediti gustoću gornjeg dijela atmosfere. Iako su ti signali utihnuli već 21. dan po lansiranju, ipak je Sovjetski Savez, zajedno sa svojim saveznicima likovao. Lansiran u svemir u jeku hladnoga rata, Sputnjik 1 bio je prvi zemljin umjetni satelit. Neprekinutim nizom monotonih bip-bip-bip radio signala šokirao je Sjedinjene Američke Države, koje su sebe smatrale tehnološkom supersilom bez premca. Sputnik je u svemiru ostao ukupno 92 dana, te je 4. siječnja 1958. godine sagorio u atmosferi. Idejni otac Sputnjika bio je Sergej Pavlovič Koroljov (1907-1966), sovjetski pandan Wernhera von Brauna. Sputnjik je imao sferni oblik zato što je aerodinamiku sfere bilo lagano predvidjeti, a sitne izmjene u karakteristikama leta mogle su se mijenjati pomicanjem centra gravitacije. Sfera osim toga ima najpovoljniji odnos između volumena i oplošja. Stoga su i naredni sovjetski sateliti imali oblik kugle. Karijera Sergeja Koroljova kulminirala je 12. travnja 1961. kada se u svemirskom brodu, kojeg je također on dizajnirao, Jurij Gagarin, kao prvi čovjek vinuo u svemir. Ipak, Koroljev je široj javnosti bio gotovo nepoznat, nikada nije javno nosio odlikovanja, čak su i njegove fotografije rijetke - sve zbog straha od američkih obavještajaca, odnosno CIA-e. Priznanje je Koroljevu stiglo tek nakon smrti, kada je jedno od moskovskih predgrađa nazvano njegovim imenom.

Demonstrirajući zlokobnu (iako kratkotrajnu) sovjetsku nadmoć u svemirskim istraživanjima, Sputnjik je kod Amerikanaca još više intenzivirao strah od nuklearnog uništenja. Pojavio se naime u vrijeme kada je znanost važnim otkrićima kao što su penicilin, radar, nuklearna bomba itd., pomogla pobjedu nad naci-fašizmom u II. svjetskom ratu. Danas, kada je prošlo više od deset godina kako se Sovjetski Savez istopio, a orbitalna stanica Mir, koja je bila posljednji ostatak sovjetskog svemirskog programa, izgorjela je u atmosferi nakon glavinjanja svemirom između pehova i katastrofa, teško je dočarati atmosferu koju je pedesetih godina u Americi izazvao Sputnjik. Vladala je naime bojazan da bi "crveni znanstvenici" mogli dobiti hladni rat. Fizičar Edward Teller, tvorac termonuklearne bombe, izjavio je kako su USA izgubile bitku važniju od one u Pearl Harboru. Tadašnji senator, kasnije 36. predsjednik USA, Lyndon Johnson je pak rekao da kontrola svemira znači kontrolu svijeta. I. I. Rabi, predsjedavajući Savjeta za znanost tadašnjeg američkog predsjednika Dwighta Eisenhowera, upozorio je da će naglasak na matematici i općenito znanosti u sovjetskom obrazovnom sustavu pružiti neprijatelju stratešku prednost od 10 godina. Izgledalo je dakle da Sputnjik predstavlja sustav superioran kapitalizmu, te se pokazao korisnim u snubljenju država koje još nisu izabrale stranu u hladnome ratu. O tome svjedoče i brojne serije filatelističkih maraka, s motivima Sputnjika, izdane u mnogim državama širom svijeta, pa tako i u tadašnjoj Jugoslaviji. No, Jugoslavija je već tada pokušala biti nesvrstana: kako nije žurila s izdavanjem prigodne serije maraka, proteklo je dovoljno vremena da na marki (apoena 0.30 dinara) budu zajednički prikazani Sputnjik i Explorer - prvi ruski i prvi američki satelit. Ipak, u Jugoslaviji su kao gljive poslije kiše nicala razna društva "ljubitelja kosmosa". Utrka za prevlast u svemiru postala je metafora hladnoga rata, a za Amerikance bilo je to pitanje biti ili ne biti. USA armija bila je bolno svjesna moći sovjetskih interkontinentalnih balističkih raketa (ICBM). Predsjednik Eisenhower, znao je da je u Americi u tijeku nekoliko projekata razvoja raketnih sustava, te nije dijelio zabrinutost javnosti glede lansiranja Sputnjika. No, 3. studenog 1957., u svemir je u Sputnjiku 2 krenuo i prvi svemirski putnik, psić Lajka. Sedam je dana Lajka kružila oko Zemlje u sondi mase 508.3 kg, s periodom od 103.75 minuta, te je stotinjak puta obišla Zemlju. Tada najsuvremeniji aparati javljali su znanstvenicima u zemaljskoj kontroli leta podatke o Lajkinom disanju, krvnom tlaku i otkucajima srca, te o dozi zračenja koju je primalo njeno tijelo. Kako nije bilo uređaja za vraćanje na Zemlju, posljednji obrok Lajkine hrane koju joj je u pravilnim razmacima "servirao" poseban stroj, sadržavao je jaki otrov od kojeg je nesretni psić odmah uginuo.Amerikanci su pokušali još iste godine lansirati i vlastiti satelit. No, sićušni satelit, promjera tek 15 centimetara skončao je pri neuspješnom lansiranju, 6. prosinca 1957. Plamteći satelit padajući na Zemlju u samrtnom je hropcu još uvijek emitirao radio signale. Novine su zabilježili taj događaj sarkastično nazvavši američki satelit "Flopnik", "Kaputnik" i "Stayputnik." I drugi američki pokušaj, 25. siječnja 1958., rasprsnuo se već 14 sekundi nakon lansiranja. Američki su se dužnosnici tada okrenuli armiji, u kojoj je grupa pionira u bazi Redstone Arsenal (Huntsvill, Alabama) pokušavala naći odgovor na sovjetske interkontinentalne rakete. I zaista, već 31. siječnja 1958., iz Cape Canaverala lansiran je modificiranom Redstone raketom satelit Explorer-1. No, i Kongres je dalekovidno postupio, prepoznavši stratešku vrijednost obrazovanja. Usprkos proračunskom manjku, izglasali su zakon da se iz budžeta odvoji tada ogromna suma od milijardu dolara za poboljšanje obrazovnog sustava, nabavku znanstvene opreme te stipendije nadarenim učenicima i studentima. Sputnjik je također inicirao i rasprave o reformi američkog obrazovnog sustava, te rasprave o novim nastavnim planovima. Počele su se primjenjivati i nove nastavne metode glede unapređivanja samog procesa učenja. Naglasak je stavljen na eksperimentalnu nastavu, a ne samo učenje činjenica napamet. U američke se učionice također "ušuljao" i interes za svemirska istraživanja. Glenn Seaborg, kemičar nobelovac, s dugogodišnjim interesom za znanstvenu edukaciju smatra da je još jedna lekcija naučena od malenog satelita: učitelji i profesori moraju i sami biti znanstveno obrazovani.Obrazovna reforma kasnije je zastala, dijelom čak skrenula na stranputicu. Posljedica je bila elitizam i smanjena "prirodoznanstvena pismenost" većine stanovništva. Naime oni koje prirodne znanosti nisu zanimale, sustavom biranja obrazovnih kolegija mogli su ih potpuno izbjeći. Ipak, sjeme posijano šezdesetih godina, osamdesetih je obilato rodilo divovima poput Steve Jobsa, Billa Gatesa, Marca Andreessena, te ostalih koji su obilježili kraj XX. stoljeća računalnom i komunikacijskom revolucijom. Glede svemirske trke, Sovjeti su je definitivno izgubili, bezuspješno pokušavajući naći odgovor na Stratešku obrambenu inicijativu, popularno nazvanu Ratovi zvijezda (Star Wars). Radilo se o najsloženijem vojno-istraživačkom projektu u povijesti, a koji je odobrio predsjednik Reagan 1983. godine. Cilj je bio uspostaviti satelitski obrambeni sustav koji bi laserskim oružjem štitio USA od tzv. prvog udara nuklearnim raketama, te od "neprijateljskih" satelita. Bio je to dodatni udar na posustalo, tehnologijski zastarjelo gospodarstvo Sovjetskog Saveza, koje nije moglo izdržati cijenu nametnute utrke u naoružanju. Interesantno je da je taj projekt zamro poslije kolapsa sovjetskog imperija, te je tek 1998. godine Američko ministarstvo obrane odobrilo pokus gađanja satelita laserskom zrakom. Ruske dužnosnike to osobito ne brine, oni danas imaju drugih problema, npr. kako Kazahstanu platiti zaostalu najamninu od 450 milijuna US $ za svemirsku bazu u Bajkonuru. U Rusiji nije niti bilo velike proslave četrdesete obljetnice Sputnjika, osim u samome svemiru. Na ruskoj orbitalnoj stanici Mir, nakon uspješnog spajanja s američkim svemirskim brodom Atlantis, američki astronauti i ruski kozmonauti, 30. rujna zajednički su proslavili četrdesetu obljetnicu lansiranja Sputnjika. Nekadašnja svemirska trka danas se pretvorila u suradnju. Sputnjik je tako napokon postao ono što je zapravo oduvijek i bio: zajedničko naslijeđe svih Zemljana.

 

Satelit (od latinskog izraza satelles - suputnik, pratioc) je u najširem astronomskom značenju nebesko tijelo, koje se po zakonima nebeske mehanike giba oko drugog tijela znatno veće mase i dimenzija. Na primjer, Mjesec je Zemljin prirodni satelit, a Zemlja je prirodni satelit Sunca. Umjetni satelit je proizvod čovjeka i umjetno uveden u orbitu oko Zemlje. Put po kojem satelit putuje oko Zemlje zove se orbita. Da bi satelit mogao kružiti oko Zemlje, mora biti ispunjeno nekoliko uvjeta. Tijelo tj. satelit mora imati toliku brzinu da je njegova centrifugalna sila jednaka gravitacijskoj sili Zemlje, tako da ga zemljina gravitacija ne može privući k sebi. Ta brzina je prva kozmička (orbitalna) brzina i ona bi na zemljinoj površini (kad ne bi bilo nikakvog zračnog otpora) iznosila 7,906 km/s. Prva kozmička brzina se smanjuje s udaljenošću od Zemlje. Drugi uvjet za uspješno kruženje satelita oko Zemlje je, da mora ravnina orbite satelita uvijek sječi Zemljino središte. Orbita čija ravnina ne bi sjekla Zemljino središte, nije moguća.

Postavljanje satelita u putanju oko Zemlje traži točno navođenje u trodimenzionalnom prostoru, precizno određivanje položaja i postizanje potrebne brzine s izuzetno malom pogreškom. Razlozi za sve to nisu naročito složeni. Planeti kruže oko Sunca po zakonima koje je još 17. stoljeću otkrio Kepler na osnovi Galilejevih proračuna. No za orbitalne letove vjerojatno najvažniju ulogu igra Newtonov princip da se tijela kreću pravocrtno sve dok na njih ne djeluje neka sila.

Svemirom upravljaju svega četiri sile: dvije su povezane sa zbivanjima u atomu, jedna je odgovorna za elektromagnetsko zračenje, a četvrta je gravitacija. Upravo ova posljednja zadržava satelite u putanji oko nekog nebeskog tijela, odnosno planete u kruženju oko Sunca. Uzmimo za primjer satelit što leti oko Zemlje: gravitacija, sila teže, djeluje neprekidno i vuče ga prema dolje, prema središtu planeta. No kako je ta sila ovisna o masi (gravitacija je s njom proporcionalna), djeluje na satelit u mjeri koja je jedinstvena za naš planet. Mjesec ima manju masu od Zemlje pa tijela privlači manjom silom; Sunce, s druge strane, ima mnogo veću masu pa je i njegova privlačna sila veća. Vratimo se na naš planet: predmet blizu njegove površine bit će privučen prema središtu ubrzanjem od 9,8 m/s^2, pa će u prvoj sekundi pasti 4,9 metara. Zakrivljenost zemljine površine upravo je takva da na udaljenosti od gotovo 8 km padne za spomenutih 4,9 metara. Prema tome, možemo li neki predmet pokrenuti brzinom od oko 8 km/s, ili oko 28000 km/h, stalno će kružiti oko Zemlje jer će svake sekunde prema površini biti privučen za upravo onu udaljenost koliko planet "bježi" od njega na putu od 8 km. Tijelo koje se giba brzinom od gotovo 8 km/s pada prema Zemlji jednako brzo koliko se ona prividno udaljava. Nikad neće pasti na površinu planeta i kružiti će vječno oko njega - pod uvjetom da se nalazi iznad atmosfere koja bi ga mogla zakočiti. Uspori li, past će na Zemlju jer će ga planet "prestići". S druge strane, ubrzamo li tijelo više nego je potrebno za savladavanje sile teže kružit će oko planeta po jako izduženoj putanji, ili će, u krajnjem slučaju, sasvim pobjeći domašaju njegove gravitacije i otići u međuplanetarni prostor.

A - pri brzini od oko 28000 km/h satelit će kružiti oko Zemlje B - ako se brzina smanji gravitacija će početi privlačiti satelit i on će prelaziti u niže orbite dok ne padne na Zemlju C - pri povećanju brzine satelit će prelaziti u više orbite dok potpuno ne napusti Zemljinu gravitaciju i ode u svemir

Prema tome, letjelica koju smo vodoravno lansirali brzinom od 28000 km/h kružit će oko Zemlje. Brzina je od osnovnog značenja za oslobađanje od sile teže, a visina je potrebna da bismo se riješili otpora atmosfere. Prvi Newtonov zakon gibanja kaže da se tijelo na koje ne djeluju sile kreće jednolikom brzinom, a to znači da će satelit ostati u određenoj putanji sve dok je taj uvjet zadovoljen. Naravno, to je teorija. U stvarnosti bi to značilo potpuno simetričnu Zemlju jednakog unutrašnjeg rasporeda mase. Naš planet nije savršena kugla, a ni masa u njemu nije jednoliko raspoređena. Polumjer mjeren prema polovima nešto je manji od polumjera prema ekvatoru; okretanje Zemlje oko svoje osi uzrokuje lagano ispupčavanje, a tako se mijenja i vrijednost sile teže. Osim toga, centrifugalna sila (ili, točnije rečeno, recipročna vrijednost centripetalne sile) utječe na inerciju tijela na ekvatoru pa ubrzanje gravitacije na polovima iznosi 9,832 m/s^2, dok je na ekvatoru svega 9,78 m/s^2 zbog većeg opiranja tijela sili teži.

Osim toga, nepravilnosti u unutrašnjoj građi Zemlje uzrokuju promjenu mase ispod satelita i to u svakoj točki njegove putanje. Kako sila teže - gravitacija - neumoljivo ovisi o masi, ona se zbog toga malo, ali neprekidno, mijenja. Pri samo jednom obilasku planeta posljedice se neće naročito osjetiti, no zbrojene kroz nešto dulje vrijeme postaju značajne. Sateliti će se zato udaljiti od predviđenih položaja, ukoliko se to već u proračunima ne predvidi. Gravitacijsko privlačenje pada s kvadratom udaljenosti, pa brzina kruženja na daljim putanjama može biti manja. Tako, na primjer, satelit udaljen 1600 km od Zemlje mora putovati brzinom od 25400 km/h, dok u kružnoj orbiti visine 4000 km leti s oko 22400 km/h. I ovdje vrijede jednaki uvjeti kruženja kao i na nižim putanjama: smanji li letjelica brzinu, počet će padati; poveća li je, preći će u višu orbitu. S obzirom da su zakoni nebeske mehanike poznati, lako je izračunati ophodno vrijeme, definirano kao razdoblje u kojem satelit jednom obiđe oko planeta. Zanemarimo zasad činjenicu da se i Zemlja okreće oko svoje osi, odnosno da se svaka točka na njenoj površini relativno pomiče prema nekoj zvijezdi.

Zakrivljenost površine Zemlje uvjetuje da će se okomica povučena na liniju što spaja neku točku na njoj i središte planeta, nakon 8 km biti 4,9 m nad tlom. Izvan atmosfere, na visini od recimo 200 km, satelit će stalno "padati" prema Zemlji.

Opseg kruga računa se jednadžbom 2 R Pi (Pi = 3,14159), gdje je R polumjer kruga, pa ćemo put što ga satelit mora prevaliti lako izračunati znamo li točnu udaljenost od središta Zemlje, odnosno polumjer putanje. Potrebna brzina kruženja u nekoj orbiti dobiva se pomoću poznatog iznosa sile teže na toj visini, pa će se ophodno vrijeme odrediti dijeljenjem opsega s brzinom. Tako će, na primjer, tijelo udaljeno 8045 km od središta Zemlje putovati brzinom od 5,26 km/s, a za jedan obilazak našeg planeta trebat će mu 9610 sekundi. Opseg njegove putanje, naime, iznosi 50548 km, a kad to podijelimo sa 5,26 dobit ćemo 9610. Na sličan ćemo način odabirati putanje prema jednom od dva tražena uvjeta: visini, koja ovisi o brzini kruženja, ili vremenu ophoda, ovisnom o visini orbite.

Uvjet prolaska nad određenim područjem planeta ispunjava se planiranjem putanje ili, što je druga mogućnost, postavljanjem satelita na veću visinu. Nije potrebno mnogo da se shvati kako će letjelica s raketnim motorom po želji mijenjati orbite. No valja paziti da joj se brzina previše ne smanji ili poveća jer će u prvom slučaju pasti na Zemlju, a u drugom će se zauvijek od nje udaljiti. Promjena brzine od samo par metara u sekundi dovoljna je za svako manevriranje.

Na prvi pogled može se pomisliti da za podizanje na veće visine treba slabiji raketni motor jer je brzina kruženja manja. Istina je, kinetička energija potrebna za dostizanje tih putanja je manja, no s potencijalnom energijom sasvim je drukčije. Ona, zapravo, mora biti veća, jer za podizanje satelita na višu orbitu valja uložiti veći rad. Ukupna količina energije potrebna za postavljanje tijela u neku putanju proporcionalna je kvadratu karakteristične brzine, gdje se ovaj posljednji pojam definira kao brzina u određenoj orbiti. Tako, na primjer, brzina za zadržavanje približno kružne orbite na visini od 1600 km iznosi oko 25400 km/h. Stvarni utrošak energije za dostizanje te putanje bit će jednak kvadratu brzine. Iz ovog postaje jasno da se za više putanje troši mnogo više energije, odnosno goriva. Ipak, postavimo li satelit u orbitu usporednu s ekvatorom, to ima neke prednosti.

Kad se tijelo nalazi u svemiru na njega ne utječe vrtnja planeta pod njim. No brzina rotacije Zemlje vrlo je važna prilikom lansiranja. Na ekvatoru ona iznosi 1670 km/h ili 0,47 km/s. Tako, na primjer, satelitu ispaljenom s ekvatora na istok u startu pomaže Zemlja, pa raketa mora postići karakterističnu brzinu od samo 7,44 km/s. Ovo se, naravno, mijenja s promjenom geografske širine; na Cape Carnevalu brzina rotacije Zemlje iznosi nešto manje (0,42 km/s), pa to treba uzeti u obzir pri izračunavanju brzine oslobađanja.

Lansiramo li satelit u polarnu putanju, u kojoj nadlijeće sjeverni i južni geografski pol Zemlje, raketi neće pomagati vrtnja planeta i zato vlastitim snagama mora dostići brzinu od 7,91 km/s, tzv. prvu kozmičku brzinu. Želimo li svemirsku letjelicu poslati prema zapadu, u retrogradnu putanju, raketa će osim gore spomenutih 7,91 km/h morati postići još i dodatnih 0,47 km/s potrebnih za savladavanje rotacije planeta u suprotnom smjeru, dakle ukupno 8,38 km/s. Sasvim je jasno da situacija s povećanjem geografske širine postaje sve teža.

Po obliku orbita može biti kružna, kad je satelit na svakoj točki svojeg puta jednako udaljen od središta Zemlje. Ako je brzina kruženja satelita na dijelu puta veća ili manja od prve orbitalne brzine, posljedica je eliptična orbita, kada je orbita na jednom dijelu bliža središtu Zemlje nego na drugom.

Kružna geostacionarna orbita

Najniža i najviša točka prva su dva parametra potrebna za određivanje putanje oko Zemlje. Kako ni jedna teoretski ne može biti savršena kružnica, satelit putuje po elipsi s jednim od žarišta u središtu planeta. Točka, kad je eliptična orbita satelita najbliža Zemljinom središtu zove se perigej, dok je točka najveće udaljenosti apogej. Drugi važni elementi orbite satelita su perioda i inklinacija. Perioda (vrijeme obilaska) je vrijeme za koje satelit jednom obiđe oko Zemlje i vrati se na početnu točku. Inklinacija (nagnutost) je kut, koji čini orbita satelita prema ekvatorijalnoj ravnini, gledano u smjeru vrtnje Zemlje. Ako satelit kruži oko Zemlje točno iznad ekvatora, ima inklinaciju 0°, i njegova orbita je tada ekvatorijalna. Ako orbita ima inklinaciju 90°, satelit putuje iznad sjevernog i južnog pola, pa se ta vrsta orbite zove polarna. S obzirom da se pri tome i Zemlja vrti oko vlastite osi, satelit u nekoliko dana pokrije cijelu zemljinu površinu, uključujući i polove. Isto tako inklinacija od, recimo 50 stupnjeva znači da satelit putuje oko Zemlje s tragom - točkom okomito ispod njega - koji prebrisuje sve geografske širine između 50. južne i sjeverne usporednice; ova bi ga putanja dovela sve do južnih obala Engleske na sjevernoj hemisferi, odnosno Falklandskih otoka na južnoj. Ponekad, ipak, za opis putanje treba upotrijebiti jedan drugi koordinatni sustav.

Eliptična polarna orbita

Zemlja kruži oko Sunca nagnuta za 23,45 stupnjeva prema svojoj putanji. Os planeta ne mijenja smjer pa je u jednom trenutku Suncu bliži južni pol, dok će za šest mjeseci situacija biti obrnuta. Točke presjeka Zemljine putanje i ravnine ekvatora zovu se čvorovi. Naš planet prolazi kroz njih u vrijeme proljetne, odnosno jesenske ravnodnevnice. Ravnina orbite satelita može se iskazati prema tim točkama. Ali u koju svrhu? Treba zapamtiti da zbog stalnog položaja osi planeta prema ravnini putanje oko Sunca, a time i prema njemu samome, ravnina orbite satelita, izražena prema čvornim točkama, ujedno pokazuje kut prema Suncu.
Iz svega ovoga vidjet ćemo da je za točno utvrđivanje putanje potreban još jedan parametar. To je kut između glavne osi eliptične orbite i linije presjeka ravnina Zemljine putanje i ekvatora. Taj kut se naziva argument perigeja. Kako se glavna os eliptične putanje može usmjeriti bilo kamo, ovaj parametar je točno postavlja u naš koordinatni sustav.

S obzirom na visinu orbite razlikujemo: nisku, srednju i geostacionarnu Zemljinu orbitu. Niska Zemljina orbita je na visinama između 100 i 1000 km (neki izvori navode gornju granicu niske orbite na 500 i 800 km visine). Sateliti u niskoj orbiti su bliže Zemlji, te imaju veću orbitalnu brzinu i kraći period (oko 90 minuta). Tu orbitu, između ostalih, upotrebljavaju vojni izvidnički sateliti. Za srednju Zemljinu orbitu se ubrajaju visine od 1000 do 35800 km. Srednju Zemljinu orbitu na visinama između 19000 i 20000 km upotrebljavaju navigacijski sateliti. Geostacionarna (geosinkrona) orbita je na visini 35800 km sa inklinacijom 0° (na ekvatorijalni ravnini), orbitalna brzina na toj visini je jednaka brzini okretanja Zemlje (3 m/s), perioda tako iznosi nešto manje od 24 sata, a satelit je uvijek nad istom točkom zemljine površine. U toj orbiti su komunikacijski sateliti, neki vojni sateliti za rano upozoravanje i za skupljanje signala obavještajnih podataka. Sateliti sa visokom eliptičnom orbitom za vrijeme kruženja oko Zemlje prelaze na različite visine. Primjeri takvih orbita su neke vrste geosinkrone orbite, geostacionarna transferna orbita (energijski najučinkovitiji način uvođenja satelita u geostacionarnu orbitu), i molnija orbita. Ova posljednja, s perigejem između 500 i 1500 km, apogejem oko 40000 km i inklinacijom oko 64°, omogućava telekomunikacijske veze nad sjevernim geografskim širinama, koje nije moguće pokrivati iz geostacionarne orbite. Ime je dobila po sovjetskim komunikacijskim satelitima Molnija, koji su koristili takvu orbitu.

Orbite možemo dijeliti i s obzirom na neke druge značajke. Sunčano sinkrona orbita (heliosinkrona) je orbita kod koje je orbitalna ravnina satelita uvijek u jednakom kutu s obzirom na smjer Sunca. To zahtijeva polarnu orbitu sa inklinacijom većom od 90°. Takva orbita omogućava promatranje površine Zemlje uvijek u isto lokalno vrijeme i samim tim pod jednakim kutom osvjetljenja od Sunca, pa ju, između ostalih, koriste vojni sateliti za fotografsko izviđanje, jer se iz fotografija na kojima su sjene uvijek jednake, lakše otkriju promjene s obzirom na prijašnje fotografije.

Da zaključimo: područje nad kojim satelit leti ovisi o nagibu putanje; visina nad Zemljinom površinom određena je perigejem i apogejem - najnižom i najvišom točkom orbite, uvijek sa suprotnih strana zemaljske kugle; energija potrebna za dostizanje viših putanja veća je od one za ulazak u niže, premda brzina ulaska u njih pada s visinom. Ophodno vrijeme raste s povećanjem udaljenosti satelita od Zemlje. Iz toga slijedi da će na određenoj visini to vrijeme biti jednako periodu rotacije planeta. Kad ravnina putanje satelita leži u ekvatorskoj, takva se orbita naziva stacionarnom. Kad se te dvije ravnine ne poklapaju, govorimo o sinkronoj putanji (jer je ophodno vrijeme jednako rotaciji planeta); u tom slučaju satelit će na nebu iscrtavati osmicu, s krajnjim točkama putanje toliko na jugu i sjeveru koliko iznosi njegov nagib prema ekvatoru.
Prednost stacionarne orbite je u tome što satelit postavljen u nju za promatrača na Zemlji izgleda nepomičan, kao da 24 sata na dan stoji prikovan u jednoj točki neba. Jedina teškoća je u velikoj udaljenosti te putanje (35880 km), a to znači da treba utrošiti mnogo energije za dolazak do nje.

 

Satelit je sastavljen iz dva osnovna dijela - to su platforma i teret. Namjena platforme je potpora teretu i osiguranje njegovog normalnog rada. Teret ovisi o izvedbi zadaće za koju je satelit napravljen i potrebna mu je potpora platforme. Platforma uključuje brojne podsisteme:

• Pogonski podsistem tako uključuje električni ili kemijski motor koji satelit postavi na njegovu stalnu poziciju, kao i male pogonske motore pomoću kojih satelit održava svoju putanju po orbiti. Satelite izbacuju iz orbite gravitacijske i magnetske sile, te sunčev vjetar. U tom slučaju uključuju se pogonski motori, koji satelit vraćaju u njegovu pravilnu orbitu.
• Podsistem opskrbe sa električnom energijom proizvodi električnu energiju iz solarnih ćelija, koje su na vanjskoj strani satelita, a ona se pohranjuje u akumulatore koji osiguravaju energiju kada sunce ne sije na solarne ćelije. Električna energija je potrebna za rad različitih podsistema i tereta satelita. Nekim satelitima (npr. ruski sateliti za radarski nadzor mora US-A) je opskrbu električnom energijom osiguravao nuklearni reaktor.
• Strukturni podsistem služi za ublažavanje mehaničkog stresa kod lansiranja, te djeluje kao čvrsto, stabilno postolje, na koje su pričvršćeni drugi dijelovi satelita.
• Podsistem toplinskog nadzora održava aktivne dijelove satelita dovoljno hladnima za pravilan rad. To postiže tako da toplinu, koju satelit proizvodi u radu, preusmjeri u svemir.
• Podsistem za nadzor položaja osigurava da je satelit stalno u pravilnoj putanji i pravilno usmjeren. Kad satelit izađe iz pravilnog položaja, podsistem za nadzor položaja uključuje pogonski podsistem, koji satelit vrati u pravilan položaj.
• Podsistem za telemetriju i vođenje omogućava komunikaciju sa zemaljskim nadzornim postajama iz kojih se nadzire pravilan rad satelita.

 

Satelite možemo klasificirati po različitim mjerilima: po vrsti orbite, po masi, po namjeni itd.S obzirom na masu, različiti izvori različito klasificiraju satelite - Evropska svemirska agencija (ESA) satelite dijeli na velike satelite sa masom preko 1000 kg, male satelite s masom između 500 i 1000 kg, minisatelite između 100 i 500 kg, mikrosatelite između 10 i 100 kg i nano i pikosatelite sa masom ispod 10 kg.

S obzirom na primarne korisnike razlikujemo komercijalne satelite i institucionalne satelite, iako i institucionalni korisnici (npr. oružane snage) koriste komercijalne satelite za određene potrebe i obrnuto.

Vojni sateliti se po namjeni većinom razvrstavaju u slijedeće skupine: sateliti za rano upozoravanje i ocjenu napada, izvidnički i nadzorni sateliti, komunikacijski sateliti, navigacijski sateliti, geodetski sateliti i meteorološki sateliti.

Tome se mogu pridodati još i bojni sateliti, koji su bili testirani za protusatelitske zadaće. SAD pak danas u okviru programa protubalističke obrane razvija satelit SBL (Space Based Laser). Sporazum o istraživanju i upotrebi vanjskog svemira iz 1967. godine zabranjuje postavljanje nuklearnog i drugog oružja za masovno uništavanje u svemiru.