回归轨道（Repeat Ground Track Orbit）

本文作者：天疆说
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定义

回归轨道是卫星星下点轨迹以一定周期重复的轨道。在 $D$ 个恒星日内，卫星运行 $N$ 圈后星下点轨迹开始重复，满足 $24/T = N/D$ ，其中 $T$ 为轨道周期（恒星时）。若 $D=1$ ，则在 1 个恒星日内星下点轨迹重复，称为回归轨道；若 $D>1$ 且 $N$ 、 $D$ 互质，则称为准回归轨道。

核心要素

回归判据

\frac{24}{T} = \frac{N}{D}

其中 $N$ 和 $D$ 分别为实现星下点轨迹重复所需的最少圈数和恒星日数。

回归轨道特性

特性	说明
重复周期	$D=1$ 恒星日
每圈间隔	$L = 360°/N = 15°T$
圈号排列	向西顺序：0-1-2-...-(N-1)
经度跨度	每圈西移 $15°T$ ，等于每圈间隔

准回归轨道特性

准回归轨道的星下点轨迹不逐日重复，而是间隔 $D$ 恒星日后重复。其圈号不再顺序排列，需通过求解二元一次不定方程确定相邻圈号：

D \cdot n_W - N \cdot d_W = 1 \quad (\text{西邻})

D \cdot n_E - N \cdot d_E = -1 \quad (\text{东邻})

与太阳同步的结合

当回归/准回归轨道同时满足太阳同步约束 $\dot{\Omega} = \omega_S$ 时，称为太阳同步（准）回归轨道。此时升交日等于平太阳日：

T = \frac{D^* \text{ 平太阳日}}{N}

应用价值

回归轨道使卫星能够周期性地重复观测相同地面区域，对地球资源观测、气象监测、侦察等任务具有重要意义。准回归轨道通过合理设计 $N$ 和 $D$ 的比值，可在覆盖周期和覆盖均匀性之间取得平衡。太阳同步准回归轨道是目前对地观测卫星最常用的轨道类型。

参考文献

郑伟, 安雪滢, 周祥, 何睿智. 空天飞行力学[M]. 国防科技大学, 2026.
贾沛然, 陈克俊, 等. 远程火箭弹道学[M]. 国防科技大学出版社.