Una órbita geosincrónica es una trayectoria gravitacional que se curva alrededor de un planeta o luna con un período de tiempo idéntico a la rotación de ese planeta o luna. Específicamente, se considera que el período orbital coincide con el día sidéreo, el tiempo que tarda un planeta o una luna en realizar una rotación completa. En el caso de la Tierra, esto es aproximadamente 23 horas y 56 minutos. Por lo general, la órbita geosincrónica se refiere a la rotación sincronizada de un objeto alrededor de la Tierra, comúnmente un satélite o un vehículo espacial.
Cualquier objeto con una órbita geosincrónica tiene una trayectoria terrestre de un solo punto en la superficie de la Tierra. Una trayectoria terrestre es la posición en la superficie de la Tierra debajo del satélite. Este punto recorre todo el mundo en forma de ocho, y regresa exactamente al mismo lugar todos los días.
Los satélites de telecomunicaciones, así como otros tipos de satélites, mantienen una órbita geosincrónica conocida como la órbita de Clarke. Esta es esencialmente una órbita estacionaria ubicada a una altitud de 22,236 millas (35,786 km) sobre el nivel del mar. Un objeto en la órbita de Clarke parecería mantener la misma posición sobre el planeta en todo momento. Este concepto fue propuesto por el autor Arthur C. Clarke específicamente para satélites de comunicaciones, como una forma de garantizar la estabilidad relativa de las comunicaciones punto a punto. Todos los satélites en órbita a esta altitud son parte del Cinturón de Clarke.
Un desafío al mantener objetos en órbitas geosincrónicas es el hecho de que los satélites se desvían de esta órbita. Factores como los vientos solares, la presión de la radiación y los efectos de los campos gravitacionales de la Luna, el Sol y la propia Tierra pueden provocar la deriva. Para compensar este efecto, los satélites están equipados con propulsores que mantienen al objeto en órbita. Este proceso se conoce como mantenimiento de posición.
Existen ciertas órbitas geosincrónicas adicionales fuera del Cinturón de Clarke para hacer frente a los cambios de posición y la eliminación de satélites. La órbita supersincrónica, ubicada por encima de la órbita geosincrónica normal, se utiliza para almacenar o eliminar satélites o naves espaciales que llegan a su extremo operativo. También conocida como órbita de cementerio, está diseñada para limitar la posibilidad de colisiones con naves utilizables y mantiene una trayectoria direccional hacia el oeste. Del mismo modo, la órbita subsincrónica se encuentra debajo de la órbita geosincrónica y generalmente se usa para objetos que experimentan cambios de ubicación. Estos objetos mantienen una trayectoria direccional hacia el este.
El primer satélite que se colocó en órbita geoestacionaria fue Syncom 3, lanzado a bordo de un vehículo de lanzamiento Delta D el 19 de agosto de 1964 desde Cabo Cañaveral. Se utilizó para transmitir los Juegos Olímpicos de Verano de 1964 desde Tokio a los Estados Unidos. A principios del siglo XXI, miles de satélites de 21 países se habían puesto en órbita, aunque solo unos pocos cientos están operativos en un momento dado.