מסלול פולארי (או מסלול קוטבי) הוא סוג של מסלול תנועה של לוויינים מסביב לכדור הארץ או לכוכב לכת אחר המסתובב סביב צירו. מסלול פולארי עובר מעל הקטבים, או לפחות מעל נקודות שקרובות לקטבים, של כוכב הלכת שאותו הוא מקיף. הקטבים של כוכב לכת בעל סיבוב עצמי מוגדרים כשתי נקודות הקצה של הציר הדמיוני של הסיבוב. היתרון הגדול של מסלול כזה הוא שבגלל סיבוב כוכב הלכת סביב עצמו, מסלול הלוויין הנע בו מכסה בכל הקפה פלח אחר של כדור הארץ, ובסופו של דבר יכסה את כל הנקודות על פני כוכב הלכת.

מסלול פולארי סביב כדור הארץ נמצא בגובה שבין 600 ל-800 ק"מ מעל פני הקרקע, ולוויין שנמצא בו משלים סיבוב סביב כדור הארץ כל 96 עד 100 דקות. סוג מיוחד של מסלול פולארי הוא מסלול מסונכרן-שמש. במסלול זה, בכל פעם שהלוויין יחלוף מעל נקודה כלשהי בכדור הארץ, זה יקרה באותה שעה ביום. זה מאפשר, למשל, צילום של אותה נקודה בכדור הארץ באותם תנאי תאורה. צילום שכזה יכול להיות חשוב שכן הוא מאפשר מבט על אותה הנקודה בתנאים זהים לחלוטין, המאפשרים לזהות אם השתנה משהו על הקרקע. צילומי מודיעין למשל, יכולים להראות התקדמות בבנייה של מבנה על פי שינוי בצילום נקודה מסוימת לאורך תקופה.

לווייני תקשורת הם לוויינים המשמשים כתחנות ממסר להעברת שידורים בגלי רדיו בין שתי נקודות שונות על כדור הארץ או יותר. כדי לתפקד ביעילות כתחנת ממסר, על לוויין התקשורת להיות באופן קבוע מעל נקודה קבועה על הקרקע. מסיבה זאת כמעט כל לווייני התקשורת חגים סביב כדור הארץ במסלול מיוחד הקרוי מסלול גיאו-סינכרוני, או מסלול גיאו-סטציונרי. התנועה במסלול זה מבטיחה כי תהיה התאמה בין נקודה קבועה בשמים (הלוויין) לגורם המשדר או הקולט על הקרקע.

כל שיגור של לווין למסלול גיאו-סינכרוני מחייב אישור מארגון התקשורת העולמי (ITU), שהוא הגוף האחראי על התקינה והרגולציה (ויסות והסדרה) של מיקום הלוויינים במסלול זה. הרגולציה הזאת הכרחית, מכיוון שמסלול זה הוא בעל חשיבות רבה ולכן חברות תקשורת לוויינים רבות מבקשות לנצל אותו, כך שהוא עשוי להיות די צפוף. לכן חשוב, בין היתר, להבטיח שהלוויינים השונים לא יתנגשו זה בזה, ושהפעילות במסלול לא תגרום להפרעות בתשדורת הלוויינים. לוויין התקשורת הראשון ששוגר למסלול גיאו-סינכרוני היה טלסטאר, ששוגר ב-1960 מארה"ב. דוגמה ללווייני תקשורת מתוצרת ישראל היא הלוויינים מסדרת עמוס.

לקריאה נוספת:

שיגור של לוויין תקשורת לשידור אינטרנט סופר מהיר על ידי יפן, מתוך אתר הידען. 

לווייני מחקר הם לוויינים המשמשים כמעבדה ניידת לניסויים הנערכים בהם בזמן שהם נמצאים במסלול סביב כדור הארץ. חשיבותם של לווייני המחקר נעוצה בכך שהם מאפשרים לנו לערוך ניסויים לאורך זמן בתנאים של מיקרו-כבידה ושהייה ממושכת בחלל החיצון. על פני כדור הארץ אי אפשר ליצור ולשמר לאורך זמן תנאים של חוסר משקל. הניסויים הנערכים בלווייני המחקר הם מגוונים ביותר וכוללים ניסויים בביולוגיה, כמו בדיקת ההתמודדות של גוף האדם עם תנאי חוסר משקל או התפתחות עוברים של דו חיים בתנאים אלו; בפיזיקה - למשל גידול גבישים בחוסר משקל או התנהגות תמיסות בחלל; בטכנולוגיית חלל ועוד. חלק מלווייני המחקר משמשים כמצפי כוכבים, כלומר לתצפית בגופים שמימיים שונים, ואז הם עונים להגדרה של טלסקופ חלל. לווייני מחקר המיועדים לחקר תופעות על כדור הארץ, עונים להגדרה של לווייני חישה מרחוק.

לווייני חישה מרחוק הם לוויינים שנועדו לתצפית, ברוב המקרים על כדור הארץ. רוב לווייני החישה מרחוק נושאים ציוד שמתפקד כיאות במסלול נמוך יחסית מפני הקרקע. מסיבה זאת הגובה האופייני לשיוט של לוויין חישה מרחוק הוא כמה מאות ק"מ מעל כדור הארץ. לוויין החישה מרחוק הראשון היה ואנגארד 2 (Vanguard 2). הוא שוגר מארה"ב ב-1959, למטרת מדידה של כיסוי העננים במשך היום ושל צפיפות האוויר.

הגובה המינימלי שבו יכול לווין החישה מרחוק לשייט מעל הקרקע נקבע בראש ובראשונה לפי החיכוך עם שרידי האטמוספירה. חיכוך זה עלול לגרום ללוויין שישייט נמוך מדי להאט את מהירותו באופן קבוע, וכתוצאה מכך הוא יאבד גובה, עד להתרסקות על הקרקע. לכן נעים לווייני החישה מרחוק בגובה מינימלי של כ-500 ק"מ. במקרים מסוימים, מסלול של לוויין תצפית עובר מעל שני הקטבים של כדור הארץ, או מעל נקודות שקרובות לקטבים, במהלך הקפה אחת. זהו מסלול פולארי, שבו יכול הלוויין לצפות כמעט בכל נקודה על פני כדור הארץ, כתוצאה מסיבוב כדור הארץ סביב צירו. ישנם כמה לווייני חישה מרחוק מתוצרת ישראל, כמו הלוויינים מסדרת אופק, המשמשים גם למטרות ביטחוניות.

לקריאה נוספת:

הגנה על אתרי מורשת עולמית בעזרת לווייני חישה מרחוק, מתוך אתר הידען.

מניעת פגיעה בצבי ענק ע"י לווין חישה מרחוק, מתוך אתר הידען. 

אופק הוא שמם של לוויינים לחישה מרחוק מתוצרת ישראל, המשמשים את מערכת הביטחון. לוויינים אלה משוגרים מישראל על ידי משגר הלוויינים הישראלי "שביט". הלוויין הראשון בסדרה, שהיה גם הלוויין הישראלי הראשון בחלל, היה "אופק 1" ששוגר ב-1988. בזכות אופק 1 הצטרפה ישראל כחברה השמינית ל"מועדון החלל", כלומר לקבוצת המדינות הבונות לוויינים ומשגרות אותם לחלל באופן עצמאי. שני לוויינים בסדרה, אופק 4 ואופק 6, לא הצליחו להגיע לחלל בשל תקלה במשגר, ונפלו לים התיכון בעת השיגור.

לעתים מתרחשות תקלות בעת שיגור לוויינים אל החלל, היכולות להוביל להתרסקות משגר הלוויינים אל הקרקע ולכן לסכנה לסביבה. על כן, חשוב שהאזור שמעליו חולף המשגר יהיה ריק מאדם. מכיוון שישראל היא מדינה קטנה המאוכלסת בצפיפות, וכן בשל שיקולים ביטחוניים והעובדה כי ממזרח לגבולה של ישראל שוכנות מדינות שאף הן צפופות, לווייני אופק משוגרים מערבה, לכיוון הים התיכון. כתוצאה משיטת שיגור ייחודית זו, נגד כיוון סיבוב כדור הארץ, מאבדת ישראל כשליש מכוח ההרמה של טיל השיגור. אילוץ זה הביא את מהנדסי החלל של התעשייה האווירית לפתח לוויין קל משקל וקטן ממדים – שהיה חדשני בתחום הלוויינות בעולם.

לקריאה נוספת: שיגור "אופק 9" מתוך אתר הידען.

טכסאר (באנגלית Techsar) הוא לוויין ישראלי לחישה מרחוק ששוגר למסלול בינואר 2008. הוא שוגר מנמל החלל סאטיש דהאוואן שבדרום הודו, על ידי משגר לוויינים מסוג PSLV, מתוצרת הודו. טכסאר הוא הלוויין הישראלי הראשון המצויד במערכת מכ"ם, המאפשרת צילום באיכות גבוהה באמצעות גלי רדיו ולא באמצעות אור. לפיכך הוא יכול לצלם את כדור הארץ גם בלילה, דרך עננים או עשן ובתנאי מזג אוויר קשים.

הלוויין פועל בשלושה אופנים:

"כתם" (באנגלית Spot Mode): התמקדות באזור מוגדר, ומעקב של הלוויין אחר האזור בעודו נע.

"רצועה" (באנגלית Strip Mode): איסוף מידע רציף במסלול התקדמות הלוויין.

"פסיפס" (באנגלית Mosaic Mode): דגימה של אזורים נבחרים הנמצאים תחת נתיב הלוויין במסלול מסוים.

שילוב של שלוש שיטות הפעולה מאפשר הפקת מידע מגוון לצרכני הלוויין, וגם הבחנה בפרטים קטנים ביותר. לוויין מכ"ם נוסף, "אופק 10", שוגר מישראל על גבי משגר הלוויינים "שביט", באפריל 2014.