第1章　坐标系的选择及各种坐标系之间的转换

轨道力学涉及的主要内容是一个动力学问题，处理一个具体的动力学问题，首先需要选择适当的时空参考系。这里所指的运动天体，主要是人造小天体（地球卫星和各类深空探测器），这些小天体的运行轨道将涉及地球参考系、月球参考系、行星参考系及日心参考系。这一章将分别介绍上述各参考系及其相互转换关系，并给出具体的转换公式。

在广义相对论框架下，参考系表示为四维时空。在太阳系内，最重要的惯性参考系有两个：一个的原点在太阳系质心，相对于遥远类星体定向，叫作太阳系质心参考系，通常称为质心天球参考系BCRS（Barycentric Celestial Reference System），所有太阳系天体的运动都与它相联系；另一个的原点在地球质心，叫作地心参考系，通常称为地心天球参考系GCRS（Geocentric Celestial Reference System），包括地面观测者在内所有地球物体的运动都与它相联系。上述两个参考系对应的时间变量称为坐标时，快慢与局部引力场有关。这样就派生出了两个时间系统：适用于质心天球参考系的质心坐标时TCB（Barycentric Coordinate Time）和适用于地心天球参考系的地心坐标时TCG（Geocentric Coordinate Time）。这些都是理论上的定义，而在具体实现时却有些差别，下面分别介绍常用的时间系统和空间坐标系统。