Làm thế nào để biết được vệ tinh đang bay trên quỹ đạo dự định?

Các vệ tinh và con tàu làm việc trong vũ trụ đều bay theo những quỹ đạo đã dự kiến. Chúng giống như người đi bộ hoặc xe cộ đi trên làn đường riêng của mình, mỗi loại đều có quỹ đạo riêng. Dù quỹ đạo khác nhau, cũng như con người phải tuân thủ quy tắc giao thông, chúng phải tuân thủ kỷ luật bay trong mặt phẳng quỹ đạo của mình và mặt phẳng ấy phải đi qua trung tâm Trái Đất.

Nếu quỹ đạo là hình tròn, tâm Trái Đất chính là tâm của hình tròn; nếu quỹ đạo là hình elip, tâm Trái Đất nằm tại một tiêu điểm của elip đó.

Đa số vệ tinh khi được phóng lên quỹ đạo có tốc độ thường lớn hơn tốc độ vũ trụ cấp một, vì vậy quỹ đạo của chúng phần lớn là hình elip. Giống như giữa Trái Đất và Mặt Trời có điểm cận nhật và điểm viễn nhật, khoảng cách giữa vệ tinh và Trái Đất cũng có lúc gần, lúc xa. Điểm gần mặt đất nhất của quỹ đạo gọi là “điểm cận địa”, còn điểm xa mặt đất nhất gọi là “điểm viễn địa”.

Ngoài quỹ đạo cố định quay quanh Trái Đất, vệ tinh nhân tạo còn có một tham số quan trọng là góc quỹ đạo. Đó là góc kẹp giữa mặt phẳng quỹ đạo vệ tinh và mặt phẳng xích đạo của Trái Đất.

Dựa vào độ lớn của góc kẹp này, cùng điểm cận địa và điểm viễn địa của quỹ đạo, các đài thiên văn trên thế giới có thể theo dõi tung tích vệ tinh, tính toán đường bay và cho biết ở từng thời điểm vệ tinh đang ở phương vị nào, từ đó xác định nó còn bay trong quỹ đạo dự định hay không.

Góc nghiêng quỹ đạo của vệ tinh càng lớn, hình chiếu của nó trên Trái Đất càng rộng. Ví dụ vệ tinh đầu tiên của Trung Quốc chọn góc nghiêng 68,5o. Điểm quan sát phía dưới của nó có thể đạt đến vòng cực Nam - Bắc, vì vậy các khu vực có dân cư trên Trái Đất hầu như đều quan sát được. Tuy nhiên, vệ tinh có góc nghiêng quỹ đạo lớn như vậy khi phóng đòi hỏi năng lượng và chi phí cao.

Vì thế khi thiết kế quỹ đạo vệ tinh, các nhà khoa học phải tính toán rất tỉ mỉ, phối hợp giữa nguồn năng lượng của tên lửa và lựa chọn quỹ đạo hợp lý, tức là phải giải quyết hàng loạt vấn đề kỹ thuật.