Подковообразная орбита — это один из типов коорбитального движения малого тела (астероида) относительно большого тела (планеты). Поскольку оба тела находятся практически на одинаковом расстоянии от Солнца, периоды обращения у них тоже почти полностью совпадают. В гелиоцентрической системе координат такая орбита вполне тривиальна и имеет вид обычной эллиптической орбиты Кеплера. Но если система координат вращается вокруг Солнца вместе с крупным телом (Землёй) и мы будем рассматривать относительно неё движение остальных тел системы, то малые тела (астероиды) будут двигаться вдоль так называемых поверхностей нулевых скоростей, некоторые из которых по форме напоминают подкову (отсюда и название этого типа орбит), между концами которой и будет располагаться более крупное тело (Земля). При этом данная подкова не будет располагаться неподвижно: сначала астероид будет медленно догонять Землю, до тех пор пока не приблизится к ней с одного из концов подковы, где в районе одной из троянских точек Лагранжа он резко изменит направление своего движения вследствие перехода на более высокую орбиту и начнёт понемногу отставать от Земли, до тех пор, пока они не сблизятся на другом конце подковы. В результате этого «подкова» будет как бы плавно дрейфовать относительного Земли из стороны в сторону вдоль её орбиты в течение длительного периода времени.
Одним из источников астероидов на подобных орбитах могут быть троянские астероиды. Если троянский астероид находится достаточно далеко от своей точки Лагранжа, то под действием даже относительно слабого возмущения со стороны какого-либо тела или из-за слишком большой, накопленной в результате резонанса, амплитуды колебаний на своей орбите он вполне может перейти на внешнее или внутреннее кольцо земной орбиты и начать двигаться по подковообразной орбите.
На данный момент открыто уже несколько астероидов, движущихся по столь необычным орбитам, в их числе такие астероиды как (54509) YORP, 2002 AA29, (3753) Круитни[1], 2010 SO16, (85770) 1998 UP1, 2003 YN107, 2014 YX49 (коорбитальный спутник Урана), а также недавно открытый астероид 2009 TK7 и, возможно, 2001 GO2.
Впрочем, подковообразные орбиты свойственны не только астероидам, но и малым спутникам планет-гигантов. В частности, в системе Сатурна по таким орбитам по отношению друг к другу движутся спутники Эпиметей и Янус (в их случае нет повторяющихся циклов, поскольку каждый находится на своей оконечности «подковы»).
Далее в качестве примера будем рассматривать астероид, движущийся вокруг Солнца по подковообразной орбите рядом с Землёй. Астероид находится практически на том же расстоянии от Солнца, что и Земля и движется с нею в орбитальном резонансе 1:1, совершая один оборот вокруг Солнца за то же время, что и Земля (плюс-минус пару часов).
Чтобы понять принцип движения астероида на подковообразной орбите, нужно хорошо представлять два ключевых, для данного случая, правила орбитальной динамики: