GEO(흔히 말하는 정지궤도)는 지구동기궤도(지구의 자전 속도에 맞춰 지구를 공전하는 궤도) 중 하나입니다. 1945년 아서 C. 클라크가 처음 제시한 것으로 유명합니다. 기본적으로는 위도 0도의 적도 상공 3만 6천 km를 도는 궤도입니다. 정지궤도 위성은 지상에서 발사 후 타원궤도인 정지 천이 궤도(GTO)에 들어가고, 위성 자체가 천이궤도의 원지점에서 원지점 추진을 해서, 원형궤도에 진입하게 됩니다. 이후 원하는 경도상으로 이동하며 이 궤도를 준정지궤도인 표류궤도라고 합니다. 정지궤도 위성은 주로 통신위성이며, 현실에서 이 분야의 위성 발사 시장은 남위 6도, 대서양에 접한 기아나 쿠루와 같이 발사장 입지가 좋은 유럽의 아리안 로켓이 절반 정도 점유하고 있습니다. 고위도에서는 궤도 경사각 0도의 정지 궤도에 진입하는 것이 어렵기도 하고, 그에 따라 페이로드 무게가 추진제에 들어가게 되므로 러시아나 중국과 같이 발사장 입지가 안좋은 국가들은 해상 발사 플랫폼인 씨런치를 추진하고 있습니다. (현실은 영원한 떡밥이었죠)
SSO는 태양동기궤도라고도 합니다. 지구가 공전함에 따라 궤도가 태양빛을 받는 조건이 달라지면 인공위성의 환경 조건도 계속해서 변한다는 것을 의미하고, 필연적으로 인공위성의 설계시에 많은 변수를 고려해야 합니다. 경우에 따라서는 너무 적은 태양빛을 받거나, 또 너무 많은 태양빛을 받아 인공위성의 운영에 어려움을 겪을 수도 있기 때문에 그 모든 상황을 견딜수 있게 설계하려니 이 문제가 인공위성의 성능에 중요한 변수인 셈입니다. 태양동기궤도는 궤도가 태양을 일정한 한 방향으로 보게 되니 자연히 인공위성이 받는 태양빛의 조건도 항상 동일하게 된다는 특징이 있어 인공위성의 태양전지판의 설계, 열제어 설계에 상당한 이점으로 작용합니다. 뿐만 아니라, 태양동기궤도를 채택함으로써 인공위성이 임의의 지역 상공을 항상 같은 지역 시각에 지나갈 수 있습니다. 예를 들어 태양동기궤도를 가진 인공위성이 서울 상공을 서울 시각으로 12시에 통과했다고 하면, 그 다음에 다시 인공위성이 서울 상공을 지날 때도 12시라는 것입니다. 그래서 사진 촬영을 하는 관측 위성은 주로 태양동기궤도에 진입합니다.
헤일로 궤도는 설명하기가 좀 어렵습니다. 우주 공간에서 작은 천체가 두 개의 큰 천체의 중력에 의해 그 위치를 지킬 수 있는 5개의 위치들인 라그랑주점은 그저 빈 공간에 존재하는 가상의 지점이지만, 특이하게 이 점 주위를 돌 수 있으며, 이 궤도를 헤일로 궤도라 합니다. 헤일로 궤도는 두 천체 간의 중력 상호작용과 코리올리 효과, 우주선의 원심력이 종합되어 나타나는 결과입니다. 위 짤은 지구의 L1 포인트를 도는 헤일로 궤도를 사용하는 태양 관측 위성 SOHO의 궤도입니다. 짤에서 보실 수 있듯이 헤일로 궤도는 어린 아이가 공간상에 마구 그려놓은 낙서처럼 보입니다. 그만큼 헤일로 궤도가 불안정하고, 끊임없는 궤도 수정을 위해 많은 추진제를 필요로 합니다. 그래서 나온게 리사주 궤도입니다. 리사주 궤도는 좀 더 일시적이지만 추진제가 적게 드는 헤일로 궤도라고 볼 수 있습니다.
그리고 NRHO라는 헤일로 궤도는 L1 지점을 도는 헤일로 궤도를 연장, 달의 공전 궤도면과 수직이 되게 하여 달을 공전하게 하는 고이심 궤도입니다. ISS 개발국들이 다시 한번 협력해서 달 궤도에 건설을 추진하는 '루나 게이트웨이'에 사용될 예정입니다. 잘 보면 지구처럼 미세대기 마찰로 인한 추락 위험도 없는데 추진 모듈이 달려있습니다. 이온엔진의 기술 시험용이기도 하지만 NRHO를 유지하는 역할도 할 것으로 보입니다.
