地球同步转移轨道，又称GTO，可以说是航天爱好者耳熟能详的一条轨道。每年至少有半数以上的航天发射是GTO轨道的发射，并且作为一条“转移”轨道，GTO轨道也并不固定，根据发射场地理位置、火箭运载能力以及卫星需求等，GTO轨道也有很多不同的变化。本文就希望借助这篇文章，介绍一下几条不同的GTO轨道。

GTO有不少的分类方法，本文以标准地球同步转移轨道、超地球同步转移轨道与亚同步转移轨道为分类。除此之外，也有GTO1800与GTO1500的描述，后面的数字是指从该轨道进入GEO所需的dv，1800与1500是最为常用的两种。

ps. 关于GTO轨道的介绍也可参考航空航天港的贴子“关于地球同步转移轨道的科普”与邢强博士的文章“详细分析！卫星的超地球同步轨道转移技术”。

典型的GTO轨道

一、标准地球同步转移轨道

标准地球同步转移轨道是不少航天爱好者挂在嘴上的词。这一条轨道一般指近地点约200km，远地点约35786km，轨道倾角与发射场纬度相同的同步转移轨道。有时候，狭义的GTO就是指标准GTO，这条轨道也是最省火箭燃料的一条轨道。

中国西昌、美国卡角与日本种子岛的地理位置均在北纬30度左右，三个发射场发射的GTO也十分接近。比如说2016年12月11日，长三乙在西昌将5.4吨重的风云四号A卫星送入了近地点184km，远地点35803km，轨道倾角28.4度的GTO轨道，这就是西昌对应的标准GTO。

长三乙发射风云四号A星

同时，轨道倾角27度的GTO，进入GEO所需的dv刚好为1800m/s，换言之，这就是一条1800的GTO，上述三个发射场的标准GTO也均约为1800的GTO。

欧洲完全没有适宜的东向发射场选址，因此欧空局将自己的发射场建在了南美洲法属圭亚那的库鲁。该地点的纬度仅为5度，因此欧空局主力阿丽亚娜5火箭发射的标准GTO就为5度倾角的GTO。并且，从轨道倾角为0度的标准GTO进入GEO所需的dv约为1500m/s，因此从库鲁发射的GTO近似于1500的GTO。俄美合资的海射公司，能够利用可移动的海射平台从0度的海域发射天顶火箭，也会进入类似的1500GTO。

海射的天顶

中国的文昌航天发射场纬度为19度，低于西昌但高于库鲁，根据邢强博士计算，自文昌发射的标准GTO的dv约为1656m/s。

印度的航天发射场位于北纬13度的斯里哈里科塔，但是由于落区的限制，加上目前印度不具有低温发动机二次启动能力，印度实际上会打一个轨道倾角大于13度的GTO轨道。如GSLV Mk3首飞时，将3.2吨重的GSAT-19卫星送入了近地点163km，远地点34592km，倾角21.5度的标准GTO。

GSLV Mk3首飞

最后，俄罗斯本土的发射场纬度就较高（最低的拜科努尔发射场都有46度的纬度，普列茨克甚至达到了63度，拜科努尔的发射还受到新疆的限制不能打最低倾角）。这样的标准GTO进入GEO所需dv过高，因此俄罗斯从没有打过标准GTO。

二、超地球同步轨道

标准GTO虽然对于火箭是最轻松的，但是对于卫星来说也需要最多的dv进入GEO。因此，在火箭运力富余的时候，可以将卫星送入能量更高的GTO轨道，即超地球同步轨道（SSTO），为卫星节约燃料。

由于GTO变轨进入GEO时不少的燃料用在了削倾角上，而削倾角所需的dv由于轨道速度正相关。因此，最常用的SSTO策略就是提升GTO轨道的远地点，这样虽然卫星需要花费更多的燃料降回到GEO高度，但是最终仍然更节省燃料。比方说长五遥三的任务中，8吨重的实践20号卫星被送入了远地点达68000km的SSTO（注1）。FH的第二次发射中，6.3吨的Arabsat-6A甚至被送入了远地点接近90000km的轨道。另外，上面两次发射的SSTO最后进入GEO所需dv恰好均为1500m/s左右。

FH发射Arabsat-6A

还必须提及一次特殊的SSTO发射，2018年1月26日阿丽亚娜5发射SES-14与Al Yah 3的任务，预计轨道是近地点250km，远地点45234km，倾角3度的轨道（注2）。上文也说到库鲁发射的GTO轨道几乎不用削倾角，把远地点提高看起来只会增加卫星燃料消耗。但实际上，这次发射的主星SES-14是一颗全电通信卫星，而电推只有在太阳能板接收阳光发电的情况下才能工作。提高初始轨道的远地点可以增加轨道上的光照时间从而增加每圈电推工作时间，同时更快进入24小时周期的轨道节省测控资源。

阿丽亚娜5发射

虽然上面所说的变轨策略很美好，但是SSTO的远地点也不是可以无脑提升的。一般来说，当远地点超过80000km时，通信卫星的热控方案需要重新设计。除此之外，SSTO也受到卫星测控资源的限制。因此，第二种SSTO的策略即是由火箭削倾角，当然，这样在近地点削倾角所需的dv必然是远远大于远地点的。比如2015年12月29日，长三乙将5.2吨重的高分四号卫星送入了近地点205km，远地点35807km，倾角23度的轨道，为卫星削了5度多的倾角。2018年F9B5首飞任务中，F9也将3.5吨的Bangabandhu-1送入了近地点308km，远地点35549km，倾角19.3度的SSTO，几乎削了10度倾角。

长三乙发射高分四号

削倾角的策略也可以和提升远地点结合，比方说长三乙发射实践13号时就发射了一个近地点243km，远地点41752km，倾角21度的SSTO。

第三种发射策略是提升GTO的近地点，但是这样的轨道会提升远地点速度，从而增大卫星削倾角的开支，因此这一策略一般都和削倾角结合在一起食用。同时，这样的发射策略也需要火箭末级具有长时间滑行的能力。最常用这样轨道的是美国政府的GEO军用卫星发射，比如2012年宇宙神5 551火箭发射MUOS时，卫星被送入了近地点1102km，远地点35742km，倾角7.5度的轨道。

宇宙神5 551发射MUOS-1

最后说一下前面提到的俄罗斯。由于俄罗斯纬度较高，为了在商业市场上有竞争力，只能由火箭多花一点力，将卫星送入SSTO。同时由于俄罗斯的微风-M上面级具有优秀的多次启动能力，俄罗斯的发射也可以有多样的方式。对于商业卫星，俄罗斯最常用的SSTO为近地点4450km左右，倾角23度左右的轨道。这一条轨道进入GEO所需dv也约为1500m/s。

一次典型的质子M/微风M发射轨迹

三、亚同步转移轨道

亚同步转移轨道就是指那些远地点还不到35786km的轨道，这些轨道进入GEO所需的dv往往更高，因此只在一些特殊的情况下使用。

最常发射这样轨道的其实是F9，主要原因也是为了一级回收造成的GTO运力不足。当然，这样的发射也需要卫星有较大的燃料箱富余空间，可以在发射前加注更多的燃料。比如在2018年Telstar-19v的发射中，卫星只被送入了近地点243km，远地点17863km，倾角27度的轨道。

另一次亚同步转移轨道是2017年，阿丽亚娜公司在库鲁用联盟-STA/Fregat-MT发射SES-15卫星，这次卫星被送入了远地点31316km，近地点2218km，倾角5.9度的轨道。实际上这一条轨道的所需的dv甚至低于1500m/s，之所以打一个高近地点低远地点的轨道，还是因为SES-15是一颗全电星，在这条轨道上24小时有阳照，一开始电推就可以不间断工作，缩短升轨所需时间。

联盟发射SES-15

注1：长五遥三的发射任务中，实际上为了为嫦娥五号任务做演练，二级火箭加长了滑行时间，造成最终轨道的近地点辐角不为180度，远地点在北半球上空而非赤道上空。这样的轨道会略微消耗更多的燃料进入GEO，此处为了方便介绍以正常的SSTO处理。

注2：此次阿丽亚娜5的发射实际因为飞行软件参数错误，发射部分失败。最后卫星进入了一个倾角20度，并且近地点辐角230度的轨道，给卫星升轨带来了很大麻烦。