Un’orbita geosincrona è un percorso gravitazionale curvo attorno a un pianeta o una luna con un periodo di tempo identico alla rotazione di quel pianeta o luna. Nello specifico, si considera che il periodo orbitale coincida con il giorno siderale, il tempo impiegato da un pianeta o da una luna per compiere una rotazione completa. Nel caso della Terra, questo è di circa 23 ore e 56 minuti. Di solito, l’orbita geosincrona si riferisce alla rotazione sincronizzata di un oggetto attorno alla Terra, comunemente un satellite o un veicolo spaziale.
Qualsiasi oggetto con un’orbita geosincrona mantiene una traccia a terra di un singolo punto sulla superficie terrestre. Una traccia a terra è la posizione sulla superficie della Terra sotto il satellite. Questo punto segue il giro del mondo sotto forma di un otto, tornando nello stesso identico posto ogni giorno.
I satelliti per telecomunicazioni, così come altri tipi di satelliti, mantengono un’orbita geosincrona nota come orbita di Clarke. Questa è essenzialmente un’orbita stazionaria situata ad un’altitudine di 22,236 miglia (35,786 km) sul livello del mare. Un oggetto nell’orbita di Clarke sembrerebbe mantenere sempre la stessa posizione sopra il pianeta. Questo concetto è stato proposto dall’autore Arthur C. Clarke specificamente per i satelliti di comunicazione, come un modo per garantire una relativa stabilità delle comunicazioni punto-punto. Tutti i satelliti in orbita a questa altitudine fanno parte della Clarke Belt.
Una sfida nel mantenere gli oggetti in orbite geosincrone è il fatto che i satelliti si spostano da questa orbita. Fattori come i venti solari, la pressione delle radiazioni e gli effetti dei campi gravitazionali della Luna, del Sole e della Terra stessa possono causare la deriva. Per compensare questo effetto, i satelliti sono dotati di propulsori che mantengono l’oggetto in orbita. Questo processo è noto come mantenimento della stazione.
Esistono alcune orbite geosincrone aggiuntive al di fuori della Cintura di Clarke per affrontare i cambiamenti di posizione e lo smaltimento dei satelliti. L’orbita supersincrona, situata al di sopra della normale orbita geosincrona, viene utilizzata per immagazzinare o smaltire satelliti o veicoli spaziali che raggiungono la loro fine operativa. Conosciuto anche come orbita del cimitero, è progettato per limitare la possibilità di collisioni con veicoli utilizzabili e mantiene un percorso direzionale verso ovest. Allo stesso modo, l’orbita subsincrona si trova al di sotto dell’orbita geosincrona ed è generalmente utilizzata per oggetti che subiscono cambiamenti di posizione. Questi oggetti mantengono un percorso direzionale est.
Il primo satellite ad essere messo in orbita geostazionaria fu Syncom 3, lanciato a bordo di un veicolo di lancio Delta D il 19 agosto 1964 da Cape Canaveral. È stato utilizzato per trasmettere le Olimpiadi estive del 1964 da Tokyo agli Stati Uniti. All’inizio del 21° secolo, migliaia di satelliti da 50 paesi erano stati lanciati in orbita, sebbene solo poche centinaia siano operative in un dato momento.