Rakete kojima se izbacuju u zemljinu orbitu ili u međuplanetarni prostor moraju da postignu takvo ubrzanje da satelit na određenoj visini ima kosmičku brzinu, inače bi počeo padati na zemlju.

Kada letilica leti brzinom od 28440 km na čas, ili oko 7900 m u sekundi, pri samoj povrsini zemlje, ta se brzina naziva prva kosmička brzina, ili brzina kruženja. Razume se to je samo teorijska pretpostavke, jer satelit ne može da se kreće takvom brzinom na tako maloj visini, i zbog otpora vazduha i zbog reljefa zemlje. Zato se za prvu kosmičku brzinu uzima brzina koju mora da ima letilica na visini od 200 km iznad zemljine površine, gde je otpor vazduha neznatan i gde je sila zemljine teze manja. Zato na toj visini prva kosmička brzina iznosi 7790 m u sekundi. Ta brzina je dovoljna da se satelit kreće oko zemlje na visini od 200 km po kružnoj putanji. Ako se letilica lansira na tu visinu većom brzinom postaće vestački satelit sa eliptičnom putanjom. Posmatran sa zemlje satelit će imati najveću brzinu kada je najbliži zemlji. Tačka na kojoj je satelit najbliži zemlji se zove perigej, a tačka gde je najudaljeniji se zove apogej. Veličina perigeja zavisi od veličine apogeja i pokazuje se matematičkom jednacinom:

Ako se brzina kojom satelit ulazi u orbitu povećava, onda će njegova putanja dobijati sve izduženiji oblik. Taj se oblik zadržava sve do određene brzine, tj. do druge kosmičke brzine. Druga kosmička brzina iznosi 40320 km na čas, ili 11200 m u sekundi. Kada satelit postigne tu brzinu putanja mu više nije ni elipsasta ni pravilno kružna, nego on napušta zemljinu orbitu i postaje sunčev vestački satelit. On se kreće oko sunca elipsastom putanjom.

Osnovni elementi koji karaktrišu kretanje veštačkih zemljinih satelita po njegovoj putanji su:

ugao nagiba putanje
period obilaska
paragej
apogej
brzina na putanji
vek veštačkog satelita

Putanja sa nagibom od 0 stepeni je putanja koja prelazi preko ekvatora zemlje, dok je putanja sa nagibom od 90 stepeni ona koja prelazi preko zemljinih polova. Putanja veštačkog zemljinog satelita leži uvek u istoj ravni u prostoru koja prolazi kroz centar zemljine kugle. Ovakav njen položaj je posledica zemljine privlačne sile teže koja je uvek upravljena prema njenom centru. Što je veći ugao nagiba putanje to je putanja satelita od većeg značaja jer pokriva veću površinu zemlje.

Ravan putanje je u prostoru uvek nepokretna, a s obzirom da se zemlja okreće to znači da će satelit uvek novu površinu snimati i obrađivati.

Period obilaska se naziva vreme za koje satelit pređe svoju putanju oko zemlje. On zavisi od dužine velike ose eliptične putanje i jednak je za sve putanje čije su velike ose iste. Pri tome ekscentritet (izduženost elipse) ne igra veliku ulogu. Period obilaska za satelite je poznata vrednost.

Brzina na putanji kojom se kreče veštački satelit zavisi od oblika putanje, apogeja, ekscentriteta. Što je putanja sa većim ekscentritetom, to je veća srednja brzina satelita. Veličina brzine kojom se satelit kreće se predstavlja matematičkom formulom:

R – udaljenost satelita od centra zemlje

a – velika poluosa eliptične putanje

Vek veštačkog satelita pretstavlja ukupno vreme od momenta lansiranja do momenta kada satelit počinje da gubi brzinu i počinje da pada. Dužina ovog vremena zavisi od dosta faktora: promene elemenata putanje zbog dejstva otpora sredine kroz koju prolazi satelit, moguć sudar sa meteorima, kosmička zračenja, položaj i blizina drugih objekata koji svojim gravitacionim poljem utiču na putanju satelita i time na njegov vek.

VRH

Izvesti veštački satelit na putanju znači odneti ga sa zemljine površine na neku visinu i tu mu dati određenu brzinu kretanja. Pravac te brzine treba da bude paralelan sa površinom zemlje, a njena veličina najmanje jednaka prvoj kosmičkoj brzini.

Pokazalo se da se dostizanje kosmičkih brzina sa raketnim motorima, koji za svoj rad koriste poznata hemijska goriva, moguće jedino uz pomoć sistema sa višestepenom raketom-nosačem. Višestepena raketa može biti sastavljena od osnovnih stupnjeva na više načina , najčešće je da su poređani jedan na drugi, kao sto je slučaj sa raketama tipa Vengard, Tor, Hastler.

Princip rada višestepene rakete-nosača se sastoji u sledećem:

U trenutku poletanja sa zemlje najpre se pali raketni motor prvog stepena, koji je obično neki od velikih balističkih projektila. Motor prvog stepena ubrzava raketu sve dok ne potroši celokupno gorivo prvog stepena. Pri prestanku rada motora prvog stepena dolazi do odvajanja rezervoara prvog stepena, pali se motor drugog stepena i nastavlja se ubrzavanje rakete. Raketa je sada lakša za odbačeni prvi stepen, atmosfera je ređa i kretanje je olakšano. Pri potrošenom gorivu drugog stepena i on se odbacuje kao nekoristan teret i pali se motor trećeg stepena koji još više ubrzava ostatak raketa sa satelitom. Često se dešava da konstruktori urade tako da treći stepen ostane zajedno sa satelitom da kruži, noseći na sebi potrebne instrumente i uređaje.