Rzuć piłkę, a spadnie po krzywej. Rzuć ją wystarczająco szybko, a krzywa pokryje się z powierzchnią Ziemi, więc będzie spadać w nieskończoność. To jest orbita, a mechanika orbitalna opisuje, jak obiekty poruszają się pod wpływem grawitacji w przestrzeni kosmicznej.

Ta dziedzina jest bezlitosna. Mały błąd w nieodpowiednim momencie może później skutkować dużym błędem. Planiści misji obliczają zużycie paliwa z tygodniowym lub miesięcznym wyprzedzeniem, uwzględniając grawitację wielu ciał i wpływ ciśnienia promieniowania słonecznego.

Koncepcje podstawowe

• Prawa ruchu planet Keplera
• Delta-v, zmiana prędkości potrzebna do wykonania manewru
• Orbity transferowe między dwoma ciałami
• Asysta grawitacyjna ze strony planet

Wszystko zależy od delta-v. Paliwo to masa, masa to koszt, a każdy manewr musi być uzasadniony. Projektanci misji często wybierają wolniejsze, bardziej złożone trasy, ponieważ wymagają one mniej paliwa.