Gebundene und ungebundene Bahnen
Um herauszufinden, ob sich ein Gegenstand im Gravitationsfeld eines anderen Gegenstandes auf einer gebundenen oder ungebundenen Umlaufbahn befindet, ist sehr nützlich, das Energieerhaltungsgesetz zu betrachten. Die kinetische Energie Ekin und die potentielle Energie Epot eines Gegenstandes mit der Masse m im Gravitationsfeld der Masse M lauten: 
wobei v die Geschwindigkeit des Gegenstandes mit der Masse m darstellt und r die Distanz zwischen den Mittelpunkten der Massen.
Fluchtgeschwindigkeit
Obwohl die Gravitationskraft unendlich weit wirkt, kann sich ein Gegenstand dieser Kraft entziehen. Die minimalste Geschwindigkeit, die ein Gegenstand erreichen muss, um sich der Gravitationskraft eines massiven Körpers zu entziehen, wird Fluchtgeschwindigkeit genannt. Sie kann berechnet werden, indem die Energieerhaltung angewendet wird und die Gesamtenergie des Gegenstandes bei einer ursprünglichen Distanz R vom massiven Körper mit der Energie gleichgesetzt wird, die der Gegenstand bei 'Unendlichkeit' erreicht (mit einer Geschwindigkeit v=0):
wovon vesc abgeleitet werden kann
vesc ist unabhängig von der Masse des Gegenstands und trifft auf ballistische Bewegung (ohne Antrieb) zu. Wenn sich der Gegenstand mit Fluchtgeschwindigkeit bewegt, aber nicht direkt vom anderen Gegenstand wegbewegt, wird er sich auf einer parabelförmigen Umlaufbahn befinden. Oberhalb dieser Geschwindigkeit wird die Umlaufbahn eine Hyperbel sein, unterhalb dieser Geschwindigkeit kann der Gegenstand der Gravitationskraft nicht entkommen und wird sich auf einer gebundenen Umlaufbahn bewegen. Wie Newton von seinem Gravitationsgesetz abgeleitet hat, stellen die möglichen Umlaufbahnen Kegelschnitte dar.