Az inklináció a Föld egyenlítői síkja és a műhold keringési pályasíkja által bezárt szög (1.18. ábra). Az inklináció a legtöbb műhold esetében állandó marad Föld és a műhold különböző pályaperiódusaiban. A műhold pályája mindig azonos hosszúsági kör egységgel tolódik el a következő pálya irányába. A műholdpályák hajlásszöge 0° és 180° között változhat. Ha pl. az inklináció szöge 30°, akkor a műhold által vizsgálható terület az északi szélesség 30° és a déli szélesség 30° között terül el. A poláris pálya hajlásszöge 90°. A 0°-os hajlásszögű pályát ekvatoriálisnak nevezzük. Ha 0° és 90° közé esik a hajlásszög, akkor a műhold É felé haladva, DNy-ÉK irányban halad át az Egyenlítő fölött, 90–180° közötti hajlásszög esetén pedig DK-ÉNy irányban, ilyen esetben retrográd pályáról beszélünk.
O: Föld középpont
xyz: inercia koordináták
A: fél nagytengely
e: pálya excentricitás
i: inklináció
h: felszálló csomó hossza
Ha a földközeli műholdpályák (magasságuk kisebb, mint 1000 km) esetében úgy választják meg az inklinációt és a pályamagasságot, hogy a műhold egy adott hely fölött mindig azonos helyi idő szerint haladjon el, akkor a műhold pályáját napszinkronnak nevezzük. A műhold ebből következően mindig azonos helyi időben metszi az egyenlítői síkot is. Rendszerint ezt az időt adják meg a műholdpálya adataként is. Az észak-déli irányú áthaladást az egyenlítői síkon leszálló pályának (módnak), a dél-északi metszést felszálló pályának (módnak) nevezik. Napszinkron pálya esetén a besugárzási szög, az árnyékhatás ugyanaz marad bármely adott felszín ismétlődő vizsgálatakor. Az állandó paramétereknek vannak előnyei és hátrányai az alkalmazás szempontjából. Az állandóság az ismételt felvételek összehasonlításakor csökkenti a különbséget előidéző okok számát, míg pl. a változó feltételek lehetőséget adhatnak az eltérő körülmények mellett jobban vizsgálatható jelenségek (pl. geológiai szerkezeti formák) magyarázatára, értelmezésére.
Bár a napszinkron pálya biztosítja az azonos besugárzási feltételeket, ezek a feltételek helyileg és évszakonként változnak. Az, hogy a napsugarak mekkora beesési szöggel érkeznek a Föld felszínére, függ a szélességtől és a felvételezés idejétől. Például a napsugarak beesési szöge december 21-én 90° a Baktérítőn és 0° az Északi Sarkkörön. Hasonlóképpen változik az azimut iránya évszakosan és a szélességgel. A napszinkron pálya nem küszöböli ki a napsugarak beesési szögének, az azimut és az intenzitás változásait. Ezek a tényezők mindig változnak és különböző atmoszférikus feltételek okozzák a képek közötti intenzitás-különbségeket.
A földi vezérlésű, ember nélküli műholdak lehetnek geostacionárius, ill. közel-poláris pályán keringő műholdak. Ha a műhold tömege m és r sugarú kör alakú pályán kering az M tömegű Föld körül, ω szögsebességgel, akkor Newton törvényei alapján a műhold keringési ideje (T) a következőképpen számítható:
A Föld felszíne feletti nagyobb magasságokban már csökken az atmoszféra zavaró hatása, s miután a π, g, és M állandó, a műhold keringési ideje csak a pálya sugarától függ. A közel-poláris pályán keringő műholdak rendszerint 800–900 km-es pályamagasságban mozognak a Föld felszíne felett, ebben a magasságban a keringés periódusideje 90–100 perc. Nagyobb sugár mellett a keringési idő növekszik. A Hold esetében, melynek keringési ideje megközelítőleg 28 nap, a pálya sugara 384 ezer km. Valahol az említett két különböző sugarú pálya között lennie kell egy olyan speciális pályának, melyen a műhold periódusideje pontosan 24 óra, 1 nap. Ez a sugár, amely kb. 42250 km, a Föld felszínétől számított magasságban kifejezve 35900 km. Ha ezt a pályamagasságot választjuk, és a keringés síkja egybeesik az Egyenlítő síkjával, akkor ezen a pályán a műhold sebessége megegyezik a Föld forgási sebességével, így a műhold mindig ugyanazon az egyenlítői földfelszíni pont felett fog látszani a nap bármely szakában. Az ilyen tulajdonságú pályát geostacionárius vagy geoszinkron pályának, az ilyen típusú pályán keringő műholdat geostacionáriusnak nevezzük. A geostacionárius pályán a műhold keringési ideje 1436 perc, azaz egy csillagnap.
A műholdfelvételek térbeli felbontása azt jelenti, hogy egy képelem mekkora felszíni terület reprezentál. Általában a szenzoradatok között megadják a műhold alatti (nadír helyzetű) legjobb felbontási értéket (m-ben vagy km-ben) és többnyire a legnagyobb látószög alatt látszó területre vonatkozó adatokat is. A jelenleg működő, kereskedelmi jellegű képalkotó műholdak szenzorai már 1 m alatti térbeli felbontással rendelkeznek (pl. a Quickbird 61 cm). A nagyfelbontású képek esetében viszonylag keskeny a lefedett terület sávja, mert ilyen felbontás mellett rendkívül gyorsan megtelik a rendszer tárolóegysége.
A teljes globális fedés csak a poláris pályán keringő műholdakkal vagy a széles vizsgálati sávú, közel-poláris pályán keringő műholdakkal érhető el. A pályaadatokat és a lefedési terület szélességét úgy kell megválasztani, hogy az egymás melletti vagy az egymást átfedő sávok teljesen lefedjék a földfelszínt. Általában egy műhold különböző fedélzeti szenzorai eltérő szélességű területeket fedhetnek le.
A műhold szenzorának spektrális felbontása kifejezi azokat a sávszélességeket, amelyeken az észlelés folyik. Nagy spektrális felbontás mellett, szűk sávszélesség esetén, pontosabb spektrális reflektanciamérés lehetséges egy adott felszínre vagy tárgyra vonatkozóan, mint egy szélesebb spektrális tartományban. A sávszélesség szűkítésekor a berendezések, változatlan méretű lefedett terület és változatlan hosszúságú felvételezési idő esetén, alacsonyabb energiaszintű jeleket érzékelnek, ezért csökken a rendszer radiometrikus felbontása. A végigpásztázott területről érkező energiaszint növelhető a felvételezési idő növelésével. A sávszélesség növelésekor (pl. SPOT pankromatikus sáv) jobb térbeli és radiometrikus felbontás érhető el. Spektrális felbontásukat tekintve a szenzorok pankromatikusak (1 sáv), multispektrálisak (3–20 sáv) vagy hiperspektrálisak (20–300 sáv) lehetnek. Esetenként a több száz, néhány nm-es szélességű spektrális tartományokban mért reflektancia értékek ismerete tipikus reflektancia görbe megrajzolását teszi lehetővé, ezáltal akár az anyagot felépítő kémiai elemekre, molekulákra vonatkozó ismereteket kaphatunk.
A térbeli és a spektrális felbontás mellett az időt a harmadik felbontási változónak tekinthetjük. A Föld egyes környezeti változásai rendkívül gyorsan játszódnak le (pl. a meteorológiai jelenségek vagy a katasztrófa bekövetkezése, stb.). Ezért ezek megfigyelésekor az ismételt megfigyelések közötti időt a lehető legrövidebbre kell szűkíteni. Az ismétlődő fedés (vagy időfelbontás) azt az időtartamot jelenti, amely egy adott földrajzi hely két egymást követő megfigyelése között eltelik.
A térbeli felbontás (IFOV vagy a megfelelő földi felbontási cella) mérete és a fedés gyakorisága között egyszerű összefüggés van. Minél kisebb az IFOV annál több adatot kell kezelni egy terület fedésekor, emiatt keskenyebb sávban történik felvételezés. Ezáltal hosszabb idő alatt lehetséges a Föld teljes fedése, s így ritkábban kerülhet sor a vizsgált terület újbóli fedésére. Ezt az összefüggést figyelembe kell venni a szenzorok építésekor, az adatok tárolásakor, átvitelekor. Az ismételt fedések közötti időtartam a különböző távérzékelési alkalmazások igénye szerint eltérő lehet:
a gyakorlati meteorológia (időjárás-előrejelzés) óriási területekől nagy gyakoriságú, viszonylag kis térbeli felbontású (1–5 km) képeket igényel. A fő szempont a napi folyamatok mind részletesebb vizsgálata. A kb. 15–30 perces képkészítési idő jellemzi a geoszinkron meteorológiai műholdakat,
a megújuló erőforrások monitoringja közepes hosszúságú ismételt fedési időt igényel (2–20 nap), viszonylag nagy spektrális és térbeli felbontás mellett. A poláris, közel-poláris pályán keringő erőforráskutató műholdakon elhelyezett különböző képalkotó rendszerek elégítik ki az ilyen irányú igényeket.
Természetesen számos olyan jelenség is van, amelyeket nehéz vizsgálni vagy egyáltalán nem lehet vizsgálni poláris pályán keringő műholdakról. Ezek általában a dinamikus jelenségek: (a) csapadék és párolgás, (b) a földfelszín-óceán-légkör energiaháztartás, (c) az óceán, a növényzet színe, (d) katasztrófa, stb.
Térképészeti alkalmazás viszonylag rövid ismétlődési idő mellett nagy (1–10 m) térbeli és spektrális (3 vagy több sáv) felbontást igényel. A városi növekedés vizsgálatakor elegendő éves, többéves mintákat vizsgálni.
A műholdak stabilizálása rendkívül fontos a képkészítés szempontjából. A korai műholdak és ember vezérelte űrhajók a korlátozott energiaellátás miatt forogtak, orsózó mozgást végeztek. Ez a nehezen szabályozható mozgás korlátozta a képkészítést is. A meteorológiai műholdak mozgásait egy tengely körüli, szabályos forgásra egyszerűsítik. Ezt a mozgást forgatásnak nevezik, és a műhold tájolását a Nap segítségével végzik el. A Napra irányított érzékelő a legkisebb elmozdulást is korrigálja a megfelelő gázsugárfúvókák bekapcsolásával. A fedélzeti szenzorok optikai tengelye gyakran eltér a helyi függőlegestől (off-nadír helyzet), így a kép erősen torzulhat.
Ma már 3-tengely mentén stabilizálják a műholdakat, úgy, hogy az egyik tengely (a szenzor optikai tengelye) mindig merőleges a Föld felszínére, tehát egybeesik a helyi függőlegessel. A helyzetbeállítás automatikus érzékelőkkel történik.
A műholdak élettartamát több tényező is befolyásolja. A műhold életében a legkritikusabb szakasz a hordozórakéta indítása és a pályára állítás kezdeti szakasza. A NOAA-13 az indításkor semmisült meg, a Landsat-6 pedig az indítás után tűnt el az irányítók elől, több milliárd dollár veszteséget okozva. Gyakran fellépő hiba a mozgó alkatrészek meghibásodása, pl. ha a napelemszárnyak nem nyílnak ki, akkor a műhold elveszti energiaellátó rendszerét. Viszonylag ritka hibának számít a kozmikus hatások okozta meghibásodás. A kozmikus sugárzás szétroncsolhatja a beégetett programokat, mint pl. az ERS-1 PRARE rendszerében, vagy az apró kozmikus porszemcsék tehetik tönkre a berendezést.
A már működő műholdak élettartamát döntően az energiarendszer hatékonysága befolyásolja, ezért a műholdak egyik legfontosabb alrendszere, a műholdra jellemző mérő és érzékelő eszközök mellett, a műhold energiaellátó rendszere. Az építéskor figyelembe kell venni, hogy minden megtett pályán hosszabb-rövidebb ideig a Föld árnyékában halad a műhold és ilyenkor a napelemek helyett, a megvilágított szakasz alatt feltöltődött elemek biztosítják a szükséges energiát. Pl. a SPOT műhold esetében, a kb. 65 perces nappali szakaszban töltődnek fel a nagy kapacitású elemek a kb. 35 perces éjszakai tevékenységre. A gyors nappali-éjszakai feltöltési-üzemelési ciklusváltás viszont rendkívül igénybe veszi ezeket az elemeket. Egy év alatt közel 5000 ilyen ciklus ismétlődik. A jelenlegi elemtípusok okozzák azt, hogy a műholdak élettartama nem hosszabb 5–10 évnél. Tervezik a nagyobb méretű, de modulszerű energiarendszerek kiépítését, melyek cseréjét az űrsiklóval el lehet majd végezni, ha a műhold üzemanyagtartalékai elegendőek a pályamódosításra.