Se um satélite circunda a Terra com um período igual ao período de rotação da Terra no plano do equador terrestre e move-se no mesmo sentido do movimento de rotação da Terra, ficará estacionário em relação a um ponto sobre a Terra. Essas são as órbitas ditas geoestacionárias, que foram propostas por Arthur Clarke no seu artigo de 1945 e hoje são conhecidas como órbitas Clarke. Do gráfico da figura 2, mostrada novamente acima, podemos observar que o raio da órbita dos satélites geoestacionários é igual a 6,612 vezes o raio da Terra. Podemos facilmente calcular a velocidade linear desses satélites que é igual a 11070,64 km/h. Na figura 3, mostramos a altitude, distância acima da superfície da Terra, dos satélites em órbitas circulares, em função da razão (T/T_t ). Notamos que para satélites geoestacionários a altitude é de 35800 km. Para comparar, lembramos que o telescópio espacial Hubble está em órbita da Terra a uma altitude de 600 km.

A principal característica dos satélites geoestacionários é que eles proporcionam uma comunicação contínua com certas regiões sobre a Terra (veja a figura 4). Suas órbitas permitem mantê-los sincronizados com a rotação da Terra, ou seja, eles levam 24 horas para completar uma volta. Só existe uma órbita na qual um satélite pode ter um período orbital de 24 horas, aquela que o mantenha a um altitude de 35800 km.

Como é grande a altitude dos satélites geoestacionários eles têm um largo campo de visão, a base do cone S na figura 4. Mesmo assim eles vêm a Terra como um disco cuja área é menor do que a de um hemisfério terrestre. Portanto a área efetiva da superfície terrestre que pode receber um sinal do satélite é em torno de 1/4 da superfície do planeta.

Na figura 5, temos um diagrama mostrando que um receptor, sobre a superfície da Terra, a uma latitude norte ou sul maior que q não pode receber sinais emitidos pelo satélite geoestacionário C. Para calcularmos o valor de q observamos que o raio vetor de uma frente de onda limite emitida pelo satélite tangencia a superfície da Terra em B de modo que temos um triângulo retângulo ABC e podemos então escrever: ou ainda . Substituindo os valores de R e r obtemos q = 81,3^o.

No seu artigo, Clarke também discute a possibilidade de uma comunicação global através de uma configuração de três satélites geoestacionários, como mostrado na figura 6.

Hoje, existem mais de uma centena de satélites descrevendo órbitas estacionárias, o que possibilita uma comunicação global, tendo se tornado corriqueira a captação de sinais dos satélites através de antenas parabólicas. As antenas parabólicas, hoje em dia, compõem a paisagem mesmo em regiões afastadas das grandes cidades. Isto está ilustrado na figura abaixo, onde vemos antenas parabólicas compondo a paisagem na localidade Bananal, na serra de Guaramiranga, Ceará, Brasil.

Na figura 8, vemos uma imagem da Terra obtida pelo satélite Meteosat, colocado recentemente em uma órbita geoestacionária, que mantém o satélite diretamente acima do ponto de intersecção do equador e do meridiano de Greenwich. Esse satélite pertence à segunda geração de satélites Meteosat, que serão operacionais até 2018, transmite 20 vezes mais informações que seus antecessores e imagens com uma resolução três vezes maior.