궤도 역학 또는 천체역학은 로켓이나 기타 우주선 운동에 관한 실제 문제에 탄도학과 천체역학을 적용하는 것입니다. 이들 물체의 운동은 보통 뉴턴의 운동의 법칙과 만유인력의 법칙으로 계산됩니다. 궤도 역학은 우주 미션 설계와 제어의 핵심 분야입니다.
천체역학은 우주선과 항성계, 행성, 달, 혜성 등의 자연 천문체를 모두 포함한 중력의 영향을 받고 있는 시스템의 궤도 역학을 보다 광범위하게 다룹니다. 궤도 역학은 궤도 기동, 궤도 평면 변화, 행성 간 이동 등 우주선의 궤적에 초점을 맞추고 추진 기동 결과를 예측하기 위해 미션 플래너가 사용한다.
일반 상대성이론은 궤도를 계산하기 위한 뉴턴의 법칙보다 정확한 이론으로 더 높은 정밀도나 고중력 상황에 필요한 경우가 있습니다. 20세기 우주여행의 대두까지는 궤도와 천체역학의 차이는 거의 없었습니다. 스푸트니크 당시 이 분야는 우주 역학으로 불렸습니다. 따라서 시간의 함수로서의 위치를 결정하는 문제를 해결하기 위해 사용되는 기본적인 기술은 두 분야에서 동일합니다. 또한 필드의 역사는 거의 완전히 공유되고 있습니다.
요하네스 케플러는 1605년 그의 법칙을 발표하면서 행성 궤도를 고정밀도로 모델화한 최초의 인물입니다. 아이작 뉴턴은 3가지 관측에서 포물선의 경로를 따라 물체의 궤도를 구하는 방법을 제공하는 필로소피 내추럴 리스 프린시피아 마테 마티카 초판으로 보다 일반적인 천체 운동 법칙을 발표했다. 이것은 에드먼드 할리에 의해 그의 이름을 딴 것을 포함한 다양한 혜성의 궤도를 확립하기 위해 사용되었습니다. 뉴턴의 순차 근사 법은 1744년 레온하르트 오일러에 의해 해석법으로 정식화되었고, 1761년부터 1777년 요한 램버트에 의해 타원궤도와 쌍곡 궤도로 일반화되었다.
궤도 결정의 또 다른 마일스톤은 칼 프리드리히 가우스가 1801년 왜소행성 세레스의 '회복'을 지원한 것이다. 가우스 방법은 궤도를 완전히 기술하는 6개의 궤도 요소를 찾기 위해 단 3개의 관측(오른쪽 오름과 하강 쌍 모양)을 사용할 수 있었습니다. 궤도 결정 이론은 이후 새로 관측된 소행성 추적과 카탈로그 작성뿐만 아니라 오늘날 GPS 수신기에도 적용될 정도로 발전했다. 현재 궤도 결정과 예측은 향후 위치를 높은 정밀도로 알아야 하기 때문에 모든 종류의 위성 및 우주 탐사선 운용에 활용된다.
천문학자 새뮤얼 헤릭이 1930년대부터 개발한 천체역학. 그는 로켓 과학자 로버트 고다드 씨와 상의하여 고다드 씨가 미래에 그것들이 필요할 것이라고 믿었기 때문에 우주 항행 기술에 관한 연구를 계속하도록 촉구받았습니다. 1960년대 우주 역학 수치 기술이 새로운 강력한 컴퓨터와 결합하면서 인간은 달에 갔다가 돌아올 준비가 돼 있었다. 궤도 역학 규칙의 결과는 때때로 직감에 어긋날 수 있습니다. 예를 들어 두 척의 우주선이 같은 원형 궤도에 있고 도킹을 원할 경우 매우 가깝지 않은 한 후속 우주선은 단순히 엔진을 발사해 더 빠르게 나아갈 수 없습니다. 이로 인해 궤도 형상이 변하고 고도가 상승하며 실제로는 주요 배에 비해 속도가 느려져 목표물을 놓치게 된다. 도킹 전 스페이스 랑데브는 보통 완료까지 몇 시간 또는 며칠이 소요되는 여러 궤도 주기로 정확하게 계산된 여러 엔진을 발사합니다.
우주 역학의 표준 가정이 성립되지 않을 정도로 실제 궤적은 계산된 것과 다를 것이다. 예를 들어 단순한 대기 드래그는 저지구 궤도의 물체에게 또 다른 복잡한 요인입니다. 이러한 경험칙은 바이너리 별계와 같이 질량이 유사한 두 개 이상의 천체를 기술할 경우에는 명백히 부정확합니다. 천체역학은 더 다양한 상황에 적용할 수 있는 더 일반적인 규칙을 사용합니다. 케플러의 행성운동 법칙은 뉴턴의 법칙으로부터 수학적으로 이끌릴 수 있지만, 비 중력력이 없는 경우의 두 중력체의 운동을 엄밀히 기술하는 데 있어서만 이루어져 있다. 또한 포물선과 쌍곡선의 궤적도 기술하였다. 항성과 같은 큰 물체 근처에서는 고전역학과 일반 상대성이론의 차이도 중요합니다.