究竟是什麼讓衛星「浮」在上面？
人造衛星並不是靠火箭撐著，也不是因為「脫離了重力」。它只是處於持續的自由墜落——就像那台墜落的電梯，只是它橫向移動得極快，使地球在它下方彎離的速度，恰好等於它下墜的速度。它永遠墜落，卻永遠落不到地面。關於軌道的一切，都來自認真看待這一句話。
圓形軌道的條件
對半徑為 r 的圓形軌道，重力必須恰好提供把路徑持續彎成圓所需的向心力 mv^{2}/r。令重力等於這項需求：
\frac{GMm}{r^{2}} = \frac{mv^{2}}{r}
重力（左）恰好提供向心力（右）。衛星質量 m 在兩邊都出現，可以消去。
軌道速度與週期
把衛星質量與一個 r 消去，解出速度。這就是軌道速度——在半徑 r 上維持圓形軌道所需的唯一速度。
v = \sqrt{\frac{GM}{r}}
圓形軌道的軌道速度。引人注目的是，它與衛星本身的質量無關——同一高度的一顆螺栓與一座太空站，以相同速度繞行。
繞一圈的時間是圓周長除以速度，T = 2\pi r / v。把 v 代入即得軌道週期：
T = 2\pi\sqrt{\frac{r^{3}}{GM}}
軌道週期隨 r^{3/2} 增長。低地球軌道（r ≈ R⊕、v ≈ 7.9 km/s）約 90 分鐘繞地球一圈。
太空人為什麼會漂浮
範例：地球同步軌道
通訊與氣象衛星常位於地球同步軌道：它們每天恰好繞行一圈，與地球自轉同步，因此彷彿懸停在赤道上同一點的上方。我們來找出使 T 等於一天的半徑。將週期公式移項：
r = \left(\frac{GM\,T^{2}}{4\pi^{2}}\right)^{1/3}
把週期關係解出 r。地球同步軌道須用恆星日 T ≈ 86 164 秒，且 GM⊕ ≈ 3.99×10¹⁴ m³/s²。
代入得 r \approx 4.22\times 10^{7}\ \mathrm{m}——距地心約 42,200 公里。減去地球半徑（6,370 公里），衛星懸停在赤道上空約 35,800 公里的高度。全世界每一顆地球同步衛星——數以千計——都必須待在這一圈細細的環上，這也是為什麼那裡的軌道「席位」是稀缺且受管制的資源。