Een polaire baan is een omloopbaan waarbij een satelliet over, of bijna, over beide polen vliegt. In de meeste gevallen gebruikt men een polaire baan om de Aarde, maar kunstmanen of ruimtesondes kunnen ook in polaire banen om andere planeten of om de Zon gebracht worden. Doordat een polaire baan over de polen gaat, wil dit dus zeggen dat de inclinatie (glooiingshoek) ten opzichte van de evenaar 90° bedraagt. Een satelliet in een polaire baan zal bij elke omloop om de Aarde over een andere lengtegraad vliegen.
In de praktijk worden polaire satellietbanen om de Aarde vooral gebruikt door aardobservatiesatellieten of spionagesatellieten voor het in kaart of in beeld brengen van het aardoppervlak. Binnen de polaire baan kent men nog enkele speciale varianten zoals de polaire Zonsynchrone baan en de polaire niet-Zonsynchrone baan. Doordat satellieten in een polaire baan zich niet hoger bevinden dan 1 000 kilometer, bevinden al deze kunstmanen zich ook automatisch in een zogenaamde ‘Low Earth Orbit’ (LEO).
Bij een klassieke polaire baan zien de instrumenten aan boord van een satelliet tijdens een halve omloopbaan de dagzijde van de Aarde. Vanaf de pool vlieg de satelliet vervolgens in de nachtzijde van de Aarde. Eenmaal de satelliet de andere pool heeft bereikt, zal deze zich opnieuw in het daglicht begeven en zal de kunstmaan over een gebied vliegen aangrenzend aan het gebied van de vorige omloop. Polaire satellieten die het aardoppervlak scannen of in beeld brengen, kan men vaak ook vergelijken met het pellen van een appelsien waarbij men pelt van boven naar onder in een draaiende beweging. Doordat de Aarde eigenlijk onder een polaire satellietbaan heen draait, kan een polaire satelliet elke plek op het aardoppervlak bestuderen. Dit is vooral handig voor wetenschappelijk onderzoek van het aardoppervlak, het klimaat, de polen of de oceanen. Afhankelijk van de hoogte bedraagt de omlooptijd van een polaire satelliet ongeveer honderd minuten. Dit wil dus zeggen dat dergelijke satellieten in een periode van 24 uur het grootste deel van de Aarde tweemaal overvliegen. Eén keer bij daglicht en één keer wanneer het donker is. Een groot nadeel aan een polaire satellietbaan is dat elke plek op Aarde nooit continu kan geobserveerd worden. Indien men dit wil, moet men een kunstmaan in een geostationaire baan om de Aarde brengen. Een ander nadeel is dat klassieke polaire satellietbanen met een inclinatie van 90° nooit gebruikt worden bij bemande ruimtemissies aangezien de ruimtetuigen boven de poolgebieden doorheen het poollicht vliegen en hierdoor blootgesteld worden aan schadelijke straling van de Zon.
Zonsynchrone polaire baan
Aardobservatiesatellieten die zich in een polaire baan om onze planeet bevinden, maken ook vaak gebruik van een zonsynchrone baan. Dit wil zeggen dat een satelliet in een zonsynchrone baan op weg van noord- naar zuidpool elke dag ongeveer op hetzelfde tijdstip over hetzelfde deel van de Aarde vliegt. In de praktijk wil dit dus zeggen dat een satelliet bijvoorbeeld twaalfmaal per dag over de evenaar vliegt en dat telkens om 3 uur ’s middags. Doordat de zonsynchrone baan synchroon loopt met de omwenteling van de Aarde om de Zon, is de hoek van de belichting vrijwel altijd gelijk. Deze techniek is vooral zeer handig wanneer men beelden of data van verschillende seizoenen en jaartallen met elkaar wil vergelijken bij onderzoek naar klimaatsveranderingen. Satellieten die optische beelden van het aardoppervlak maken, werken het best in fel zonlicht waardoor deze verplicht zijn zich in een Zonsynchrone baan te begeven. Satellieten in een Zonsynchrone baan bewegen zich overigens niet precies van pool naar pool maar wel dichtbij genoeg zodat één kunstmaan toch een wereldwijde dekking kan leveren.
Polaire niet-zonsynchrone baan en geïnclineerde niet-polaire baan
Satellieten die zich in een polaire niet-zonsynchrone baan om de Aarde bevinden, vliegen wel over de polen maar synchroniseren niet met de locale zonnetijd bij het overvliegen van dezelfde breedtegraden. Deze specifieke polaire baan wordt gebruikt bij kunstmanen die niet aan zonlicht gebonden zijn zoals bij onderzoek naar het zwaartekrachtveld van de Aarde. Naast de polaire niet-Zonsynchrone baan kunnen satellieten ook nog in een geïnclineerde niet-polaire baan geplaatst worden. In deze baan hebben de satellieten een inclinatie die kleiner is dan 70° waardoor ze niet steeds over de polen vliegen en ook niet Zonsynchroon zijn. Het bekendste voorbeeld van een toepassing van een geïnclineerde niet-polaire baan is het internationaal ruimtestation ISS. Dit ruimtestation bevindt zich in een lage baan om de Aarde op een hoogte van ongeveer 350 kilometer en de baan heeft een inclinatie van 51,6°. Een ander voorbeeld van een geïnclineerde niet-polaire baan is een aardobservatiesatelliet die een inclinatie heeft van 35° waardoor deze steeds boven de tropen over de evenaar vliegt.
