Супутники за визначенням знаходяться над і за межами земної атмосфери і рухаються по викривлених траєкторіях навколо земної кулі, званих орбітами. Два об'єкти у вакуумі простору будуть взаємодіяти один з одним, відносно їх відповідних мас, їх швидкостей та відстаней між ними. Щоб підтримувати послідовну орбіту навколо Землі, супутникам потрібно буде рухатися по своїх орбітальних траєкторіях з різною швидкістю залежно від їх орбітальної відстані від Землі – занадто повільний рух призведе до того, що супутник впаде назад в атмосферу Землі, а занадто швидкий рух призведе до виходу супутника на орбіту і вільного польоту в космос.
Різниця у швидкостях і протяжності орбітального шляху супутника в поєднанні з тим, що Земля обертається навколо своєї осі, призводить до надзвичайно різних ефектів при спостереженні за супутниками з певного місця на земній поверхні. Якщо один супутник обертається близько до Землі, він може бути «видимим» лише протягом короткого періоду часу з будь-якої заданої точки на поверхні Землі. Якщо один супутник обертається близько до Землі по заздалегідь визначеній траєкторії, яка не змінюється – наприклад, вздовж екватора Землі – він ніколи не може бути "видимим" з певних кутів, наприклад, з областей поблизу полюсів Землі.
І навпаки, чим далі від Землі обертається один супутник, тим ширше кут огляду, який він може мати, тобто він може бути більш послідовно досяжний з будь-якої заданої точки на Землі. Однак швидкість, з якою супутник може обертатися навколо Землі на більшій відстані, може призвести до того, що супутник може бути недоступним протягом більш тривалих періодів часу або взагалі недоступним залежно від місця розташування глядачів.
Розуміння того, як працюють супутники, має важливе значення для гуманітарних організацій, які планують використовувати супутниковий зв'язок як невід'ємну частину своїх власних операцій.
Геосинхронна/геостаціонарна орбіта
Коли час, необхідний супутнику для здійснення одного повного оберту, збігається з часом, необхідним Землі для здійснення одного повного оберту навколо своєї осі, і коли супутник обертається безпосередньо над екватором і в тому ж напрямку, що й обертання Землі, він знаходиться на так званій «геосинхронній» орбіті. Практичний результат геосинхронної орбіти полягає в тому, що при погляді з земної поверхні супутник, здається, постійно перебуває в точному розташуванні над поверхнею Землі, і його можна назвати «геостаціонарним» супутником.
Геосинхронний супутник завжди буде знаходитися на фіксованій висоті 35 786 км і зможе досягти приблизно 40% земної поверхні в районі безпосередньо під супутником. На найближчій відстані завжди буде затримка не менше 240 мілісекунд, або 0,25 секунди між моментом надсилання даних/повідомлення та моментом його отримання на іншій стороні. Однак, залежно від розташування мережі, швидкості фізичного обладнання та того, де передавач/приймач знаходяться в межах зони покриття 40%, затримка може бути більшою.
Супутники на геосинхронній орбіті корисні, коли є лише один або кілька супутників, необхідних або використовуваних для забезпечення безперервного обслуговування широкої території. Через те, що супутники не рухаються відносно глядача, комунікаційні пристрої, які отримують доступ до геостаціонарного супутника, повинні бути постійно встановлені та зорієнтовані, і їх не можна легко перемістити або переорієнтувати. Це означає, що хоча супутникові приймачі не є мобільними, вони також не повинні бути компактними і можуть бути настільки великими, наскільки це необхідно для роботи.
На жаль, поодинокі геостаціонарні супутники, що покривають велику територію, можуть обслуговувати і обслуговують велику кількість фіксованих базових станцій, і всі користувачі в межах географічної зони покриття покладаються на єдине джерело для передачі та управління своїм зв'язком. Це часто призводить до обмеженої пропускної здатності і може спричинити проблеми з безпекою - один супутник створює єдину точку відмови. Крім того, геостаціонарні супутники легко блокуються або глушаться урядами або військовими за допомогою відповідних технологій, оскільки загальна довжина хвилі залишається постійною і може бути збалансована.
Низька навколоземна орбіта
Низька навколоземна орбіта (LEO) - це загальний термін, який використовується для опису будь-якого супутника, що працює на висоті нижче 2 000 км, тоді як термін дуже низька навколоземна орбіта (VLEO) зарезервований для будь-якого супутника, що обертається на висоті нижче 450 км. Не існує єдиного визначеного шляху або відстані між супутниками зв'язку, які можуть перебувати в діапазоні LEO, і існує широкий спектр різних провайдерів і конфігурацій супутників, які використовують цю систему.
Супутники на низьких орбітах обертаються відносно швидко, порівняно з обертанням Землі, і за один день роблять щонайменше 11,25 обльоту навколо Землі, причому для супутників на нижчих орбітах з меншою орбітальною відстанню можливе більше обертів. Через те, що низькоорбітальні супутники знаходяться набагато ближче до Землі, їхнє поле зору набагато менше, і кожен низькоорбітальний супутник може покривати лише невеликий відсоток земної поверхні за один раз. LEO супутники також не обмежені напрямком своєї орбіти; LEO можуть обертатися з півночі на південь уздовж полюсів, вздовж земного екватора або по діагоналі, що постійно зміщує їх відносні зони покриття.
Якби пристрій зв'язку на земній поверхні міг спілкуватися лише з одним НОО-супутником, він би не виходив на зв'язок протягом більшої частини дня. Щоб вирішити цю проблему, провайдери супутникового зв'язку встановлюють кілька супутників і змушують їх зв'язуватися один з одним у вигляді супутникового угруповання або масиву. Супутники на низькій орбіті будуть зв'язуватися або безпосередньо, або через кілька НОК на землі. Кількість і приблизна зона покриття низькоорбітальних супутників у масиві надзвичайно варіабельна і може варіюватися від невеликої кількості для конкретних застосувань до потенційних масивів із сотень супутників, що служать одній меті.
Супутники на низькій орбіті мають переваги, оскільки збільшення кількості функціональних супутників зв'язку може різко підвищити доступність використовуваної смуги частот. Супутникові угруповання на низькій орбіті також мають певні переваги в плані безпеки - якщо в одного супутника виникнуть технічні проблеми, це, швидше за все, не вплине на інші супутники в угрупованні. Низькоорбітальні супутники також набагато важче заглушити радаром, оскільки їхній рух робить перешкоди сигналу більш технічно складними.
На жаль, низькоорбітальні супутники також призводять до значно вищих витрат на запуск і використання, оскільки виведення на орбіту кількох супутників і їх обслуговування додає до цього процесу ще більших витрат. Крім того, через те, що низькоорбітальні супутники мають вужчі поля зору, стабільний сигнал може бути складніше підтримувати в деяких операційних середовищах.
Останнім часом спостерігається збільшення кількості провайдерів LEO і VLEO, оскільки комерційні космічні вантажі стають більш фінансово життєздатними, а обладнання для створення супутників зв'язку стає меншим і дешевшим.
