卫通通信系统主要依赖于地球同步轨道（GEO）和非同步轨道（如低轨道LEO、中轨道MEO和高椭圆轨道HEO）上的卫星来实现全球范围内的通信。卫星轨道的选择取决于多种因素，包括通信覆盖需求、信号延迟、功率需求以及卫星寿命等。
1. **卫星轨道的基本概念**
- **卫星轨道**：卫星围绕地球的运动轨迹，可以是圆形或椭圆形。卫星的轨道面必须通过地球的中心。
- **万有引力定律**：卫星沿轨道运动受到地球引力的影响，其运动遵循牛顿的万有引力定律。
- **开普勒定律**：卫星的运动同样符合开普勒三大定律。第一定律指出卫星沿椭圆轨道运动，地球位于一个焦点；第二定律说明卫星与地心连线扫过的面积在相等时间里相等；第三定律则揭示了卫星周期与其轨道半长轴的3次方的关系。
2. **卫星轨道类型**
- **低轨道(LEO)**：高度约在700至1500公里，通信延迟小，但需要多个卫星组成星座以提供全球覆盖。
- **中轨道(MEO)**：高度约为10000公里，通常用于GPS、GLONASS等导航系统，能实现全球覆盖且延迟适中。
- **高椭圆轨道(HEO)**：包括高地球轨道(HEO)和极轨道(PEO)，具有远地点和近地点，适用于特定应用如气象监测和军事通信。
- **地球同步轨道(GEO)**：高度约35786公里，卫星与地球自转同步，相对于地面某点保持静止，适合广播和通信应用。
3. **轨道参数**
- **偏心率(e)**：描述轨道的椭圆程度，e=0表示圆形轨道，e>0表示椭圆轨道。
- **半长轴(a)**：椭圆轨道中，一端到焦点的最远距离，决定了卫星的平均距离和周期。
- **开普勒常数(m)**：与地球质量和引力常数有关，用于计算卫星速度和周期。
4. **轨道特性**
- **远地点和近地点**：在椭圆轨道上，远地点是卫星离地球最远的点，近地点是最近的点。卫星在近地点的速度快，远地点的速度慢。
- **地心赤道坐标系**：用于定位和描述卫星轨道，基于地球的自转轴和赤道面建立。
5. **轨道选择考虑因素**
- **覆盖范围**：高轨道卫星能覆盖更广区域，而低轨道卫星需多颗协同工作。
- **通信延迟**：低轨道卫星通信延迟最小，适用于实时通信如电话和互联网。
- **能量需求**：卫星在高轨道需要更多推进力维持轨道，低轨道卫星则相对节能。
- **寿命**：高轨道卫星寿命较长，低轨道卫星可能因大气阻力而更快衰减。
卫通通信系统的有效性很大程度上取决于卫星所处的轨道，不同的轨道类型满足不同的通信需求，而这些轨道的设定则依据物理学定律和工程实际需求进行精细计算。
