우주 탐사선이 이용하는 궤도는 지구 중심 관성 좌표계의 쌍곡선 궤도이다. 발사할 때 우주로켓은 원칙적으로 탐사선을 일단 지구 저궤도(주차 궤도)에 투입하고 나서 더욱 가속하면서 쌍곡선 궤도에 투입하고, 우주 탐사선을 지구 중력의 영향권(SOI) 밖으로 내보낸다. 고도 200 km 상공에서 쌍곡선 궤도 탐사선의 관성속도는 11.0+$\Delta V$ km/s이다. 여기서 $\Delta V$ 는 각 임무에서 필요한 속도 증가량이다. 참고로 같은 고도의 원 궤도속도(관성속도)는 7.78 km/s로 훨씬 작다.1) 화성 탐사선의 궤도지구에서 화성에 탐사선을 보낼 때 가장 에너지 효율적인 궤도는 다음 그림의 태양 중심 관성 좌표계의 호만 전이 궤도이다. 지구를 출발한 탐사선은 지구의 영향권 안에서 지구 중심 관성..

지구 중심 우주관의 가장 큰 난점은 바로 화성의 운동이었다. 만약 화성이 지구 주위를 공전한다면, 그 운동이 빨라지거나 느려지거나 심지어 역행하는 것은 도대체 무엇인가? 수학에 자신이 있었던 케플러는 1주일 안에 화성의 궤도를 그리려고 했지만 실제로는 몇 년이나 걸렸다. 하지만 그 덕분에 케플러는 행성 연동의 진정한 비밀에 다가갈 수 있었다.  올바른 우주관을 구축하는 과정에서 케플러는 코페르니쿠스 우주관의 복잡성을 하나하나 검증해 나갔다. 바꿔 말하면, 행성의 궤도가 태양의 중심에서 벗어나 있다는 것, 행성의 속도가 균일하다는 것, 주회 궤도의 기본 형태가 어떻다는 것이었다. 이 마지막 관점의 변화는 매우 중요했다. 첫째, 그는 달걀 모양의 궤도를 생각했지만, 관측 결과와 일치하지 않았다. 그런 다음 ..