Una órbita geosíncrona o GSO (del inglés geosynchronous orbit) es una órbita geocéntrica que tiene el mismo periodo orbital que el periodo de rotación intrínseca local de la Tierra. Tiene un semieje mayor de 42 164 km en el plano ecuatorial.
Las órbitas síncronas existen alrededor de todas las lunas, planetas, estrellas y agujeros negros, a menos que roten tan lentamente que la órbita estuviera fuera de su esfera de Hill. La mayoría de las lunas interiores de los planetas tienen rotación síncrona, así que sus órbitas síncronas, en la práctica, están limitadas a sus puntos de Lagrange. Los objetos con rotación caótica (como Hiperión) son también problemáticos, ya que sus órbitas síncronas cambian imprevisiblemente.
Una órbita geosíncrona que es circular y ecuatorial es una órbita geoestacionaria y mantiene su posición relativa respecto a la superficie de la Tierra. Si se pudiera ver el satélite en órbita geoestacionaria parecería flotar en el mismo punto del cielo, es decir, no tendría movimiento diurno mientras que se vería al Sol, la Luna y las estrellas atravesar el cielo detrás de él. Esta órbita tendría un radio aproximado de 42 164 km desde el centro de la Tierra equivalentes a aproximadamente 35 790 km sobre el nivel del mar.
Las órbitas geosíncronas en el ecuador se conocen como órbitas geoestacionarias. Una órbita geoestacionaria perfecta es una quimera que sólo puede ser aproximada. En la práctica, el satélite se desviaría fuera de su órbita debido perturbaciones como el viento solar, variaciones en el campo gravitacional de la Tierra, y la gravedad de la Luna y el Sol. Se utilizan cohetes para mantener la órbita en un proceso conocido como mantenimiento de posición orbital.
Las órbitas elípticas se diseñan para satélites de comunicaciones que se mantiene a la vista de su estación base o receptor. Un satélite en órbita geosíncrona parece oscilar en el cielo desde el punto de vista de la estación base dibujando un analema en el cielo.
Teóricamente, una órbita geosíncrona activa puede mantenerse si se usan otras fuerzas aparte de la gravedad para mantener la órbita como velas solares,
El autor Arthur C. Clarke se considera padre de la popularización de la órbita geoestacionaria para satélites de comunicaciones. Por ello, la órbita también se conoce como órbita de Clarke. El conjunto de satélites en esta órbita se llama Cinturón de Clarke.
El primer satélite de comunicaciones colocado en órbita geosíncrona fue el Syncom 2, lanzado en 1963. Las órbitas geosíncronas han sido utilizadas comúnmente desde entonces, incluyendo la televisión por satélite.
Inicialmente, los satélites geoestacionarios también llevaban llamadas de teléfono pero ya no son usados habitualmente, debido al tiempo que tarda la señal en llegar desde la tierra hasta el satélite y volver dos veces (emisor-satélite-receptor-satélite-emisor para una llamada de teléfono) que es aproximadamente 0,5 s. Casi todos los rincones del planeta tienen ahora comunicaciones terrestres (microondas, fibra óptica, celular), incluso bajo el mar, con una capacidad muy superior a los enlaces vía radio de los satélites. La telefonía vía satélite se limita a lugares pequeños y aislados que no tienen instalaciones terrestre, como las islas árticas de Canadá, la Antártida, Alaska y Groenlandia, plataformas petroleras o exploraciones mineras en sitios aislados, como Pascua Lama. Y obviamente para las comunicaciones marítimas, donde el uso de Inmarsat C o Mini C, por ejemplo, forma parte del Sistema mundial de Socorro Marítimo.
También se utilizan satélites para televisión, tanto para la recepción de señales como para la transmisión de eventos especiales, por ejemplo los deportivos (Superbowl, Champions League, Fórmula 1 etc) o para unidades móviles de noticias que transmiten desde diversos sitios, a veces varios distintos durante el mismo día, siendo este el uso comercial más habitual.
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