De geostationaire baan is de cirkelvormige baan rond de Aarde waar een kunstmaan of ander object stil lijkt te staan ten opzichte van het aardoppervlak. Een satelliet in een geostationaire baan om de Aarde heet een geostationaire satelliet. Satellieten kunnen alleen recht boven de evenaar in een geostationaire baan blijven.

De omlooptijd voor deze baan om de Aarde is 23 uur, 56 minuten en 4,1 seconde, gelijk met de rotatieperiode van de Aarde, en de positie is op een hoogte van 35 786 kilometer boven zeeniveau of 42 164 km boven het middelpunt van de Aarde. De satelliet heeft daarbij een omloopsnelheid van 11 070 km/h.

De geostationaire baan is een van de vijf belangrijke soorten baan rond de Aarde. Er bestaan ook geosynchrone satellieten. Deze hebben dezelfde omloopstijd als de rotatietijd van de Aarde, maar bevinden zich niet permanent boven dezelfde plek. Ze bevinden zich niet boven de evenaar of lopen in een ellipsvormige baan. Een geostationaire satelliet is geosynchroon, het omgekeerde niet altijd.

Arthur C. Clarke heeft in 1945, toen hij tijdens de Tweede Wereldoorlog in Engeland werkte aan een radarnetwerk voor de Engelse luchtverdediging, het principe van de geostationaire baan ontdekt. De geostationaire baan wordt om die reden ook wel de Clarke-Belt genoemd. Hij was ook sciencefictionschrijver en beschreef als eerste de mogelijke betekenis van de geostationaire baan. Met drie kunstmanen voor telecommunicatie zou men ieder punt op Aarde met ieder ander punt kunnen verbinden, via maximaal twee satellieten.

In 1963 werd de eerste satelliet in een geostationaire baan om de Aarde gebracht, de Syncom 2.

In 1993 is een patent^[1] verleend op het principe van de 'statiet', een hypothetische satelliet die zelfstandig van hoogte verandert om in een geostationaire baan te blijven, waardoor van de evenaar afwijkende geostationaire banen mogelijk worden.

De zwaartekracht werkt op een satelliet in een baan rond de Aarde. De zwaartekracht zorgt voor de nodige middelpuntzoekende kracht om de satelliet bij deze snelheid in zijn baan te houden. Het is belangrijk dat de snelheid en de zwaartekracht op elkaar zijn afgestemd. Een satelliet die langzamer draait valt naar de Aarde terug en een satelliet die sneller draait schiet van de Aarde weg.

Men kan aan de hand van de nodige middelpuntzoekende kracht en zwaartekracht uitrekenen op welke hoogte een satelliet moet hangen, om precies even snel als de Aarde te draaien en bijgevolg ten opzichte van de Aarde niet te bewegen. Dit is handig voor bijvoorbeeld weer- en telecommunicatiesatellieten. Indien deze niet geostationair waren, zouden wij permanent de stand van schotelantennes moeten wijzigen en regelmatig naar een andere satelliet overschakelen. Dit verklaart ook waarom op het noordelijke halfrond schotelantennes altijd naar het zuiden zijn gericht.

Doordat een 'stilstaande' kunstmaan voor toepassingen zoals satelliettelevisie nogal wat voordelen biedt is de geostationaire baan thans druk bezet met kunstmanen.

Er is ook een aantal nadelen te noemen:

• Er is veel brandstof, dus een zwaardere raket nodig om een kunstmaan in deze hoge baan te brengen.
• Door de grote afstand tussen satelliet en grondstation is een goede richtantenne en een relatief groot vermogen nodig om te kunnen communiceren.
• Door de grote hoogte van de satelliet treedt er een merkbare vertraging in de communicatie op, ongeveer 120 ms via dezelfde satelliet, tot zo'n 640 ms als het via verschillende satellieten gaat.

Een satelliet kan alleen geostationair zijn op een hoogte van ruim 42 000 km boven het middelpunt van de Aarde, dus bijna 36 000 km boven het aardoppervlak. Dat geeft vertraging bij telecommunicatie via een satelliet.

Bevinden zender en ontvanger zich op korte afstand, zoals meestal bij een radio- of televisieprogramma, dan is de weglengte op en neer naar de satelliet 72 000 km, wat een vertraging geeft van 240 ms: 120 ms heen en 120 ms terug. Dat is zelden merkbaar, tenzij je een satellietontvanger en een aardse ontvanger naast elkaar op hetzelfde programma afstemt.

Bij communicatie met de andere kant van de wereld is de afstand op en neer naar de satelliet ongeveer 85 000 km en dat moet bij een telefoongesprek worden verdubbeld, omdat de communicatie in twee richtingen gaat. Het duurt dan 560 ms, dus ruim een halve seconde, voor je antwoord krijgt van de gesprekspartner, wat zeer merkbaar is. Loopt een gesprek via twee satellieten, dan loopt de vertraging op tot meer dan een seconde. Bij een gesprek via een onderzeekabel is de afstand veel korter en is er nauwelijks merkbare vertraging.