Quỹ đạo địa tĩnh

Quỹ đạo xích đạo địa tĩnh (GEO) là một quỹ đạo địa đồng bộ tròn trong mặt phẳng xích đạo với bán kính khoảng 42.164 km (26.199 dặm) tính từ tâm Trái Đất.[20]:156 Vệ tinh trên quỹ đạo sẽ ở độ cao khoảng 35.786 km (22.236 dặm) tính theo mực nước biển trung bình, cố định so với bề mặt Trái Đất. Như vậy, vệ tinh địa tĩnh sẽ lơ lửng tại một điểm cố định trên bầu trời bất kể ngày đêm, mắt quan sát viên sẽ thấy mặt trời, mặt trăng và sao chuyển động trên vòm trời phía sau nó. Quỹ đạo như vậy rất thích hợp cho các vệ tinh viễn thông.[21]

Một quỹ đạo địa tĩnh hoàn toàn ổn định chỉ tồn tại trong lý thuyết. Trong thực tế, vệ tinh trôi ra khỏi quỹ đạo này vì các nhiễu loạn như gió mặt trời, áp suất bức xạ, trọng trường biến thiên và hiệu ứng hấp dẫn từ Mặt Trăng và Mặt Trời, khi đó cần đến các động cơ đẩy để duy trì quỹ đạo cho vệ tinh trên trạm.[20]:156

Cuối cùng, nếu không sử dụng động cơ đẩy, quỹ đạo sẽ bị nghiêng, dao động trong khoảng từ 0° đến 15° sau mỗi 55 năm. Vào cuối vòng đời của vệ tinh, khi sắp hết nhiên liệu, đội vận hành có thể không điều chỉnh độ nghiêng nữa vì tốn nhiều năng lượng mà chỉ kiểm soát độ lệch tâm. Cách làm này kéo dài tuổi thọ của vệ tinh vì tiêu thụ ít nhiên liệu hơn, nhưng mặt hạn chế là chỉ có thể sử dụng với ăng-ten mặt đất chuyển động được theo hướng bắc-nam.[20] :156

Các vệ tinh địa tĩnh cũng sẽ có xu hướng trôi quanh một trong hai kinh độ ổn định 75° và 255° mà không cần giữ trạm.[20] :157

Quỹ đạo địa đồng bộ nghiêng hình elíp

Nhiều quỹ đạo địa đồng bộ bị lệch tâm và/hoặc nghiêng. Quan sát từ trạm mặt đất, độ lệch tâm làm cho quỹ đạo có hình elíp và xuất hiện dao động đông-tây, còn độ nghiêng quỹ đạo so với đường xích đạo làm xuất hiện dao động bắc-nam. Hai hiệu ứng này kết hợp thành một analemma (hình số 8).[20] :122

Vệ tinh trên quỹ đạo hình elíp hoặc lệch tâm phải được các trạm mặt đất ổn định theo dõi.[20]:122

Quỹ đạo tundra

Quỹ đạo tundra là một quỹ đạo địa đồng bộ do Nga phát minh cho phép duy trì vệ tinh ở vĩ độ cao. Quỹ đạo có độ nghiêng 63,4° và là một quỹ đạo đông cứng làm giảm nhu cầu giữ trạm.[22] Cần ít nhất hai vệ tinh để phủ sóng liên tục trên một khu vực. Đài phát thanh vệ tinh Sirius XM sử dụng vệ tinh quỹ đạo này để cải thiện cường độ tín hiệu ở miền bắc Hoa Kỳ và Canada.[23]

Quỹ đạo Quasi-Zenith

Hệ thống vệ tinh Quasi-Zenith (QZSS) là một hệ thống ba vệ tinh hoạt động theo quỹ đạo địa đồng bộ ở độ nghiêng 42° và độ lệch tâm 0,075. Mỗi vệ tinh nằm trên bầu trời Nhật Bản, cho phép tín hiệu tới máy thu đặt tại các khe đô thị sau đó nhanh chóng truyền tới Úc.[24]