極めて楕円形の軌道

高楕円軌道（HEO）または高離心軌道とは、離心率の高いある天体の別の天体の周りを回る軌道のことで、通常は地球の周りの軌道を指します。

傾斜した高軌道の例としては、ソ連の通信衛星モルニヤにちなんで名付けられたモルニヤ軌道や、ツンドラ軌道などが挙げられる。米国の衛星も数多くこれらの軌道を利用しており、例えば電子情報収集衛星トランペットなどが挙げられる。

軌道解析の専門家は、惑星などの周回軌道はすべて楕円形であるため、HEOという略語を通常「Highly Eccentric Orbit（高度偏心軌道）」と展開します。「高度楕円形」という用語は、何が誇張されているのかが明確ではありません。これらの軌道を「高度楕円形」と呼ぶよりも、「細長い」と呼ぶ方が適切でしょう。

高偏心軌道には、遷移軌道として、また極地との通信や監視に適した軌道として、主に2つの用途があります。遷移軌道は、 1925年にドイツの科学者ヴァルター・ホーマンによって提案され、低高度と高度の2つの円軌道を偏心軌道で結びます。^{[ 1 ]}打ち上げロケットが最初に宇宙船を低高度軌道に投入し、次に上段が静止軌道に投入予定のペイロードを高偏心遷移軌道に投入し、最後に最終段またはエンジンがペイロードを目的の静止軌道で円軌道化するような高偏心軌道は数多く存在します。

通信や監視用に選ばれた場合、これらの極めて細長い軌道は、遠地点への接近時と遠地点からの降下時に、空中のある地点に長時間滞留することもできます。遠地点に長時間滞留する物体は、ゆっくりと動いているように見え、極緯度の地上地点の上空で長時間高高度にとどまります。このため、これらの楕円軌道は通信衛星に有用です。北半球は陸地がはるかに多く、歴史的に競争関係にある国々に属しているため、ほとんどのHEO衛星は北極圏上空での滞留時間を最大化する軌道にあります。南半球の大部分は水で覆われており、これらの敵対国にとってはあまり関心の対象ではありませんでした。

静止軌道は、これらの地上サイトからの地平線上の高度が低すぎるため、極緯度ではサービスを提供できません。^{[ 2 ]} GEO衛星の緯度制限は81度で、実用的な制限は75度をわずかに超える程度です。^{[ 3 ]} 多くのGEO通信衛星はカスタムの「フットプリント」を持ち、信号を主要なサービスエリアに集中させるため、60度を超えると、より大きな地上アンテナと見通しの良い場所が必要になります。

シリウス衛星ラジオは、傾斜したHEO軌道、特にツンドラ軌道を使用して、2つの衛星を北米上空に維持し、もう1つの衛星が24時間軌道の南側を素早く通過するようにしました。小さなループ内の衛星が遠地点にある経度は、地球の自転に伴って比較的一定に保たれます。3つの別々の軌道は地球の周りを等間隔で配置されていますが、共通の地上トラックを共有しています。^{[ 4 ]}