Este tema tiene relación con las velocidades de escape que deben lograr los ingenios espaciales al instante de despegar de la Tierra o bien de otro cuerpo celeste, las velocidades mínimas que deben adquirir para mantener una órbita segura en torno a la Tierra y los otros cuerpos, la velocidad mínima que deben adquirir para lograr éstos o bien desamparar el Sistema Solar.

El tema incluye el cálculo, ejecución y seguimiento de los movimientos orbitales de las naves en torno a los cuerpos celestes, las distintas alturas a lograr en la realización de las órbitas, la determinación de las trayectorias más eficaces en concepto de gasto de comburente y tiempo de aquellas naves que pretenden lograr los mundos del Sistema Solar, tanto interiores como exteriores; igualmente, se aborda el cálculo de las trayectorias de reingreso de las naves a la atmósfera de la Tierra.

Las velocidades galácticas

Con respecto a las velocidades que deben lograr las naves hay una primera llamada de satelización (siete con nueve km/s,) que es la velocidad mínima que les deja mantener una órbita circular sin caer a la Tierra; al acrecentar la velocidad las órbitas van a ser poco a poco más elípticas.

Al lograr los once con dos km/seg (velocidad parabólica) la nave se libera de la atracción gravitatoria de la Tierra y entra en la del Sol a la forma de un pequeño asteroide. Al lograr los cuarenta y dos km/s (velocidad hiperbólica) la nave es capaz de liberarse de la atracción solar y escapar del Sistema.

Cuanto más cerca se halle una nave orbitando la Tierra, más veloz va a deber moverse para mantener su órbita; en caso contrario, va a caer en las capas altas de la atmósfera.

Por ende, el período de vida orbital de toda nave va a depender de la altura que hayan alcanzado (p.ej: el satélite Explorer I tenía una velocidad de veintiocho km/h para lograr un auge de dos mil cuatrocientos setenta y cinco km desde la superficie). La duración de la órbita de una nave va a depender de la distancia en altura que haya alcanzado.

Las órbitas satelitales pueden ser descritas en cualquier sentido con relación al Ecuador terrestre, si bien se prefieren trayectorias predeterminadas que dejen un seguro rastreo de una parte de los equipos de Tierra.

En lo que se refiere a las trayectorias y velocidades requeridas para la exploración de la Luna, las naves deben lograr el punto de equilibrio entre la atracción terrestre y la lunar. La velocidad establecida para lograr este punto es de diez con nueve km/s, lo que deja a los instrumentos orbitar la Luna sin el riesgo de estrellarse en su superficie o bien pasar de largo. Puesto que la Luna tiene una fuerza de gravedad inferior a la de la Tierra, las velocidades galácticas requeridas de satelización y escape son menores que la de ésta.

Las velocidades y trayectorias elípticas que llevan a las naves a la exploración del resto de los cuerpos celestes del Sistema Solar implica condiciones de cálculo de trayectorias y velocidades más bien difíciles, puesto que se deben tomar en cuenta una serie de factores: movimiento de la Tierra, atracción gravitatoria del Sol y de los planetas, cercanía o bien lejanía del cuerpo a explorar, velocidad de tales cuerpos, capacidad de comburente y empuje desarrollados por la nave.

En términos generales, resulta más simple para los científicos y controladores la exploración de los mundos interiores del Sistema Solar que los mundos exteriores; en el primer caso las naves aprovechan la repercusión gravitatoria del Sol, al paso que en el segundo las naves deben vencer dicha repercusión y la de los otros cuerpos a través de un mayor gasto de comburente y a través de complejos cálculos de trayectorias que las hagan lograr su objetivo.

En este último caso las trayectorias escogidas acostumbran a ser las más largas, y las más asequibles en concepto de gasto de comburente. Esencialmente, las naves destinadas a los mundos exteriores, lanzadas en dirección al Este, deben aprovechar la fuerza inercial que les da el movimiento de rotación de la Tierra(unos mil seiscientos setenta km/h), a lo que suman su impulso proporcionado por los cohetes.

Anterior a la realización del viaje durante la trayectoria escogida las naves han de ser puestas en una órbita terrestre llamada de parking.

El mejor instante para empezar el viaje a los planetas interiores(como es el caso de Venus) es cuando éstos se hallan en conjunción, o sea, entre la Tierra y el Sol; para comenzar el viaje a los planetas exteriores(como es el caso de M.) se debe aguardar el instante en que éstos se hallan en oposición, esto es, de la parte opuesta del Sol con respecto a la Tierra.