Спутник возвращается к тому же положению относительно Земли через звёздные сутки, однако не обязательно остаётся неподвижным над одной точкой поверхности.
Параметры и особенности
Для круговой геосинхронной орбиты радиус орбиты составляет около 42 164 км от центра Земли, что соответствует высоте примерно 35 786 км над экватором. Для эллиптических орбит расстояние до Земли меняется в течение обращения, поэтому высота спутника не остаётся постоянной.
Видимое движение спутника зависит от наклонения орбиты к экватору и её эксцентриситета. При наклонённой орбите спутник перемещается на небе с севера на юг и обратно. При эллиптической орбите меняется также его видимое положение по долготе. В результате спутник может описывать на небесной сфере замкнутую кривую, часто напоминающую вытянутую восьмёрку.
Отличие от геостационарной орбиты
Геостационарная орбита — частный случай геосинхронной. Для геостационарности необходимы круговая орбита, расположенная в плоскости экватора, и движение в направлении вращения Земли с синхронным периодом. При соблюдении этих условий спутник выглядит неподвижным для наблюдателя на поверхности.
Геосинхронная орбита может быть наклонённой или эллиптической. Поэтому спутник на ней не обязательно находится над одной и той же точкой Земли в каждый момент времени. Это различие важно при проектировании спутниковых систем и выборе наземных антенн: для работы с геосинхронным, но не геостационарным спутником может потребоваться сопровождение его видимого движения.
Применение
Геосинхронные орбиты используются в системах связи, метеорологии и ретрансляции данных. Например, американская система TDRS (Tracking and Data Relay Satellite System) применяет спутники на геосинхронных орбитах для передачи данных между космическими аппаратами, включая аппараты на низкой околоземной орбите, и наземными станциями.
Выбор конкретной геосинхронной орбиты зависит от задачи. Геостационарная орбита удобна, когда необходимо постоянно наблюдать одну область Земли или поддерживать связь через фиксированную антенну. Наклонённые и эллиптические варианты могут использоваться, когда важны другие параметры видимости и орбитальной конфигурации.
Источники: NASA, Catalog of Earth Satellite Orbits; NASA, Basics of Space Flight — Geosynchronous Orbits; ESA, Spacecraft Orbits; NASA, Tracking and Data Relay Satellite System (TDRS).