Геосинхронная орбита — это орбита, на которой искусственные спутники обращаются вокруг планеты с периодом равным периоду вращения Земли.
На круговых геосинхронных орбитах спутники находятся в «золотой зоне», т.е. остаются в одном и том же месте по долготе. Это означает, что по отношению к Земле аппараты постоянно находятся в фиксированном положении над одной и той же точкой. Удержание орбиты естественным образом чрезвычайно важно для спутников дистанционного зондирования и связи.
Спутник на геостационарной орбите занимает одно и то же положение, сопоставляя продолжительность своего обращения с так называемыми звездными сутками Земли, что составляет 23 часа 56 минут 4 секунды. Для того, чтобы синхронизироваться с планетой аппараты должны постоянно находиться на расстоянии около 35 786 километров от поверхности. Это намного выше, чем у других орбит.
В основном спутники размещают на трех основных типах орбит – низких, средних и высоких.
Первоначально использовались низкие околоземные орбиты, поскольку для запуска на более высокую требуется больше энергии.
Чтобы не сходить с орбиты, аппараты должны двигаться достаточно быстро, «побеждая» нисходящее притяжение. Низкие орбиты требуют большей скорости для поддержания высоты, поскольку чем выше орбита, тем слабее гравитация Земли.
Чтобы синхронизироваться со звездными сутками и избежать гравитационного притяжения на геостационарной орбите, спутники должны поддерживать скорость около 11 300 км/ч.
Геостационарная орбита является разновидностью геосинхронной. Ключевое различие между ними заключается в том, что геосинхронная может иметь любое наклонение, а на геостационарной спутники постоянно «припаркованы» над плоскостью земного экватора.
Геостационарной орбитой можно назвать идеально круглую геосинхронную орбиту, имеющую нулевой эксцентриситет и нулевое наклонение прямо над экватором. Это достаточно низкая орбита, на которой аппарат должен двигаться с такой скоростью, чтобы поддерживать свое положение над Землей.
Геосинхронные орбиты и геостационарные орбиты являются прямыми, это означает, что космический корабль движется в том же направлении, что и планета. Если корабль движется в направлении, противоположном вращению, то орбиту называют ретроградной.
Тот факт, что геосинхронизация позволяет спутникам сохранять заданное положение над земным шаром, делает их особенно ценными для мониторинга земной поверхности и предоставления услуг связи. Например, чтобы обеспечить зону покрытия всей планеты требуется всего 3 спутника, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга. Еще одно преимущество геосинхронной орбиты заключается в том, что антеннам на Земле не нужно перенаправляться или перемещаться, чтобы оставаться на связи с геосинхронными спутниками, благодаря тому, что они сохраняют одно и то же положение над поверхностью.
Количество слотов на геостационарной орбите ограничено, поэтому они поделены между всеми странами. По состоянию на сентябрь 2024 года на геостационарной орбите находилось 565 активных спутников.
Безопасная и эффективная работа этих аппаратов зависит от их удержания на соответствующем расстоянии друг от друга. Международный союз электросвязи (МСЭ) несет ответственность за выделение позиций на геостационарной орбите и решает споры между странами относительно частотных помех, которые также могут возникнуть, если спутники находятся слишком близко друг к другу.
Подсчитано, что всего на геосинхронной орбите имеется около 1800 доступных «парковочных мест» - слотов. Этот расчет позволяет спутникам поддерживать безопасное расстояние около 2 градусов или около 0,62 мили (1 км) друг от друга. Хотя в этом расчете не учитываются технические и эксплуатационные требования отдельных спутников.