SATELIT BUATAN: UNTUK APA MEREKA, JENIS OPERASI APA, PENTING - ARTE - 2024

The satelit adalah kendaraan atau perangkat dibangun khusus akan dirilis ke ruang tanpa awak, untuk mengorbit di sekitar bumi atau benda angkasa lainnya.

Ide pertama tentang membangun satelit buatan berasal dari penulis fiksi ilmiah, misalnya Jules Verne dan Arthur C. Clark. Yang terakhir adalah perwira radar di Royal Air Force dan, pada akhir Perang Dunia II, mendapat ide untuk menggunakan tiga satelit di orbit sekitar Bumi untuk memelihara jaringan telekomunikasi.

Gambar 1. Satelit buatan yang mengorbit bumi. Sumber: Wikimedia Commons.

Saat itu, belum tersedia sarana untuk menempatkan satelit di orbit. Diperlukan beberapa tahun lagi bagi militer Amerika Serikat untuk menghasilkan komunikasi satelit pertama di awal 1950-an.

Perlombaan antariksa antara Amerika Serikat dan Uni Soviet mendorong industri satelit buatan. Satelit Sputnik pertama yang berhasil ditempatkan di orbit adalah satelit Soviet pada tahun 1957 dan memancarkan sinyal dalam rentang 20-40 MHz.

Ini disusul dengan peluncuran Echo I oleh Amerika Serikat, untuk keperluan komunikasi. Sejak itu, banyak peluncuran ke orbit digantikan oleh kedua kekuatan tersebut dan, kemudian, banyak negara bergabung dengan teknologi baru.

Untuk apa satelit buatan?

-Dalam telekomunikasi, untuk transmisi ulang pesan radio, televisi dan telepon seluler.

-Dalam penelitian ilmiah dan meteorologi, termasuk kartografi dan observasi astronomi.

-Untuk tujuan intelijen militer.

-Untuk penggunaan navigasi dan lokasi, GPS (Global Positioning System) salah satu yang paling terkenal.

-Untuk memantau permukaan tanah.

-Dalam stasiun luar angkasa, dirancang untuk mengalami kehidupan di luar Bumi.

Bagaimana mereka bekerja?

Dalam Principia-nya, Isaac Newton (1643-1727) menetapkan apa yang diperlukan untuk menempatkan satelit di orbit, meskipun alih-alih satelit, ia menggunakan sebagai contoh bola meriam yang ditembakkan dari puncak bukit.

Ditembakkan dengan kecepatan horizontal tertentu, peluru mengikuti lintasan parabola biasa. Meningkatkan kecepatan, jangkauan horizontal menjadi semakin besar, sesuatu yang jelas. Tetapi apakah kecepatan tertentu akan menyebabkan peluru masuk ke orbit mengelilingi bumi?

Bumi melengkung dari garis yang bersinggungan dengan permukaan dengan kecepatan 4,9 m untuk setiap 8 km. Setiap benda yang terlepas dari diam akan jatuh 4,9 m selama detik pertama. Oleh karena itu, saat menembakkan peluru secara horizontal dari puncak dengan kecepatan 8 km / s, peluru akan jatuh 4,9 m selama detik pertama.

Tapi Bumi juga akan turun 4,9 m pada saat itu, karena melengkung di bawah bola meriam. Ini terus bergerak secara horizontal, mencakup 8 km dan akan tetap berada pada ketinggian yang sama terhadap Bumi selama detik itu.

Secara alami hal yang sama terjadi setelah detik berikutnya dan di semua detik berturut-turut, mengubah peluru menjadi satelit buatan, tanpa tenaga penggerak tambahan, selama tidak ada gesekan.

Namun, gesekan yang disebabkan oleh hambatan udara tidak dapat dihindari, itulah sebabnya roket pendorong diperlukan.

Roket tersebut mengangkat satelit ke ketinggian yang sangat tinggi, di mana atmosfer yang lebih tipis menawarkan hambatan yang lebih kecil dan memberikan kecepatan horizontal yang diperlukan.

Kecepatan tersebut harus lebih besar dari 8 km / s dan kurang dari 11 km / s. Yang terakhir adalah kecepatan lepas. Diproyeksikan pada kecepatan ini, satelit akan meninggalkan pengaruh gravitasi Bumi, pergi ke luar angkasa.

Struktur satelit buatan

Satelit buatan mengandung berbagai mekanisme kompleks untuk menjalankan fungsinya, yang melibatkan penerimaan, pemrosesan, dan pengiriman berbagai jenis sinyal. Mereka juga harus ringan dan memiliki otonomi operasi.

Struktur utama sama untuk semua satelit buatan, yang pada gilirannya memiliki beberapa subsistem sesuai dengan tujuannya. Mereka dipasang di rumah yang terbuat dari logam atau senyawa ringan lainnya, yang berfungsi sebagai penyangga dan disebut bus.

Di bus Anda dapat menemukan:

- Modul kendali pusat, yang berisi komputer, yang digunakan untuk memproses data.

- Menerima dan mengirimkan antena untuk komunikasi dan transmisi data melalui gelombang radio, serta teleskop, kamera, dan radar.

- Sistem panel surya di sayap, untuk mendapatkan energi yang diperlukan dan baterai yang dapat diisi ulang saat satelit berada di tempat teduh. Bergantung pada orbit, satelit membutuhkan sekitar 60 menit sinar matahari untuk mengisi ulang baterainya, jika mereka berada di orbit rendah. Satelit yang lebih jauh menghabiskan lebih banyak waktu terpapar radiasi matahari.

Karena satelit menghabiskan waktu lama untuk terpapar radiasi ini, sistem perlindungan diperlukan untuk menghindari kerusakan pada sistem lain.

Bagian yang terbuka menjadi sangat panas, sementara di tempat teduh mereka mencapai suhu yang sangat rendah, karena tidak ada cukup atmosfer untuk mengatur perubahan. Untuk alasan ini, radiator diperlukan untuk menghilangkan panas dan penutup aluminium untuk menghemat panas bila diperlukan.

Jenis satelit buatan

Bergantung pada lintasannya, satelit buatan dapat berbentuk elips atau melingkar. Tentu saja, setiap satelit memiliki orbit yang ditetapkan, yang umumnya searah dengan rotasi Bumi, yang disebut orbit asinkron. Jika karena alasan tertentu satelit melakukan perjalanan sebaliknya, maka satelit tersebut memiliki orbit mundur.

Di bawah gravitasi, benda-benda bergerak dalam lintasan elips menurut hukum Kepler. Satelit buatan tidak lolos dari hal ini, namun, beberapa orbit elips memiliki eksentrisitas kecil sehingga dapat dianggap melingkar.

Orbit juga dapat condong ke ekuator Bumi. Pada kemiringan 0º mereka adalah orbit ekuator, jika 90º berarti orbit kutub.

Ketinggian satelit juga merupakan parameter penting, karena ketinggian antara 1500 - 3000 km adalah sabuk Van Allen pertama, wilayah yang harus dihindari karena tingkat radiasi yang tinggi.

Gambar 2. Orbit, ketinggian dan kecepatan satelit buatan. Satelit yang tidak terpakai lolos ke orbit pemakaman, meskipun masih ada sisa-sisa di semua orbit. Sumber: Wikimedia Commons.

Orbit satelit

Orbit satelit dipilih sesuai dengan misi yang dimilikinya, karena ada ketinggian yang kurang lebih menguntungkan untuk operasi yang berbeda. Menurut kriteria ini, satelit diklasifikasikan sebagai:

- LEO (Low Earth Orbit) , tingginya antara 500 dan 900 km dan menggambarkan jalur melingkar, dengan periode sekitar 1 setengah jam dan kemiringan 90º. Mereka digunakan untuk telepon seluler, faks, pager pribadi, untuk kendaraan dan untuk kapal.

- MEO (Medium Earth Orbit) , berada pada ketinggian antara 5000-12000 km, kemiringan 50º dan jangka waktu kurang lebih 6 jam. Mereka juga bekerja di telepon seluler.

- GEO (Geosynchronous Earth Orbit) , atau orbit geostasioner, meskipun terdapat perbedaan kecil antara kedua istilah tersebut. Yang pertama bisa berupa kemiringan variabel, sedangkan yang terakhir selalu pada 0º.

Bagaimanapun, mereka berada di ketinggian -36.000 km lebih atau kurang-. Mereka melakukan perjalanan orbit melingkar dalam periode 1 hari. Berkat mereka, faks, telepon jarak jauh, dan televisi satelit tersedia, di antara layanan lainnya.

Gambar 3. Diagram orbit satelit buatan. 1) Bumi. 2) LEO. 3) MEO, 4) Orbit geosynchronous. Sumber: Wikimedia Commons.

Satelit geostasioner

Pada awalnya satelit komunikasi memiliki periode yang berbeda dengan rotasi bumi, tetapi hal ini membuat sulit untuk menempatkan antena dan komunikasi terputus. Solusinya adalah menempatkan satelit pada ketinggian sehingga periodenya bertepatan dengan rotasi bumi.

Dengan cara ini satelit mengorbit bersama dengan Bumi dan tampaknya tetap berkenaan dengan itu. Ketinggian yang diperlukan untuk menempatkan satelit di orbit geosynchronous adalah 35786,04 km dan dikenal sebagai sabuk Clarke.

Ketinggian orbit dapat dihitung dengan menetapkan periode, menggunakan persamaan berikut, yang diturunkan dari Hukum Gravitasi Universal Newton dan hukum Kepler:

Di mana P adalah periode, a adalah panjang sumbu semi-mayor dari orbit elips, G adalah konstanta gravitasi universal dan M adalah massa Bumi.

Karena dengan cara ini orientasi satelit terhadap Bumi tidak berubah, ini menjamin bahwa ia akan selalu bersentuhan dengannya.

Satelit buatan terpenting di Bumi

Sputnik

Gambar 4. Replika Sputnik, satelit buatan pertama yang mengorbit dalam sejarah. Sumber: Wikimedia Commons.

Itu adalah satelit buatan pertama dalam sejarah umat manusia, yang ditempatkan di orbit bekas Uni Soviet pada bulan Oktober 1957. Satelit ini diikuti oleh 3 satelit lagi, sebagai bagian dari program Sputnik.

Sputnik pertama cukup kecil dan ringan: terutama aluminium 83 kg. Ia mampu memancarkan frekuensi antara 20 dan 40 MHz, berada di orbit selama tiga minggu, setelah itu jatuh ke bumi.

Replika Sputnik dapat dilihat hari ini di banyak museum di Federasi Rusia, Eropa dan bahkan Amerika.

Pesawat luar angkasa

Misi berawak terkenal lainnya adalah Space Transport System STS atau Space Shuttle, yang beroperasi dari tahun 1981 hingga 2011 dan berpartisipasi, di antara misi penting lainnya, dalam peluncuran Teleskop Luar Angkasa Hubble dan Stasiun Luar Angkasa Internasional, selain misi perbaikan satelit lain.

Pesawat Ulang-alik memiliki orbit yang tidak sinkron dan dapat digunakan kembali, karena bisa datang dan pergi ke Bumi. Dari lima kapal feri, dua secara tidak sengaja hancur bersama awaknya: Challenger dan Columbia.

Satelit GPS

Sistem Penentuan Posisi Global dikenal luas karena secara akurat menemukan lokasi orang dan objek di mana pun di dunia. Jaringan GPS terdiri dari setidaknya 24 satelit ketinggian, di mana selalu ada 4 satelit yang terlihat dari Bumi.

Mereka berada di orbit pada ketinggian 20.000 km dan periodenya 12 jam. GPS menggunakan metode matematika yang mirip dengan triangulasi untuk menilai posisi objek, yang disebut trilaterasi.

GPS tidak terbatas untuk mencari orang atau kendaraan, tetapi juga berguna untuk kartografi, survei, geodesi, operasi penyelamatan dan praktik olahraga, di antara aplikasi penting lainnya.

Teleskop Luar Angkasa Hubble

Ini adalah satelit buatan yang menawarkan gambar tak tertandingi dari tata surya, bintang, galaksi dan alam semesta yang jauh, tanpa atmosfer bumi atau polusi cahaya yang menghalangi atau mendistorsi cahaya di kejauhan.

Gambar 5. Tampilan Teleskop Luar Angkasa Hubble. Sumber: NASA melalui Wikimedia Commons.

Oleh karena itu, peluncurannya pada tahun 1990 adalah kemajuan paling luar biasa dalam astronomi belakangan ini. Silinder besar 11 ton Hubble berada di ketinggian 340 mil (548 km) yang mengorbit Bumi dalam gerakan melingkar, dengan periode 96 menit.

Ini diharapkan akan dinonaktifkan antara tahun 2020 dan 2025, digantikan oleh teleskop luar angkasa James Webb.

Stasiun ruang angkasa Internasional

Dikenal sebagai ISS (Stasiun Luar Angkasa Internasional), ini adalah laboratorium penelitian yang mengorbit, yang dikelola oleh lima badan antariksa di seluruh dunia. Sejauh ini satelit buatan terbesar yang ada.

Tidak seperti satelit lainnya, di Stasiun Luar Angkasa terdapat manusia di dalamnya. Selain awak tetap minimal dua astronot, stasiun itu bahkan telah dikunjungi wisatawan.

Tujuan dari stasiun ini terutama untuk tujuan ilmiah. Ia memiliki 4 laboratorium di mana efek gravitasi nol diselidiki dan pengamatan astronomi, kosmologis, dan iklim dilakukan, serta berbagai eksperimen dalam biologi, kimia dan pengaruh radiasi pada berbagai sistem.

Chandra

Satelit buatan ini merupakan observatorium untuk mendeteksi sinar-X yang diserap oleh atmosfer bumi sehingga tidak dapat dipelajari dari permukaan. NASA meletakkannya di orbit pada tahun 1999 melalui Space Shuttle Columbia.

Satelit komunikasi Iridium

Mereka membentuk jaringan 66 satelit di ketinggian 780 km dalam orbit tipe LEO, dengan jangka waktu 100 menit. Mereka dirancang oleh perusahaan telepon Motorola untuk menyediakan komunikasi telepon di tempat-tempat yang tidak dapat diakses. Namun, ini adalah layanan dengan biaya yang sangat tinggi.

Sistem satelit Galileo

Ini adalah sistem penentuan posisi yang dikembangkan oleh Uni Eropa, setara dengan GPS dan untuk penggunaan sipil. Saat ini memiliki 22 satelit yang beroperasi, tetapi masih dalam pembangunan. Ia mampu menemukan seseorang atau objek dengan presisi 1 meter dalam versi terbuka dan dapat dioperasikan dengan satelit sistem GPS.

Seri Landsat

Mereka adalah satelit yang dirancang khusus untuk mengamati permukaan bumi. Mereka mulai bekerja pada tahun 1972. Di antaranya, mereka bertugas memetakan medan, mencatat informasi tentang pergerakan es di kutub dan luasnya hutan, serta prospek penambangan.

Sistem glonass

Ini adalah sistem geolokasi Federasi Rusia, setara dengan GPS dan jaringan Galileo.

Pengamatan satelit buatan

Satelit buatan dapat dilihat dari Bumi oleh para amatir karena mereka memantulkan sinar matahari dan dapat dilihat sebagai titik cahaya, bahkan jika Matahari telah terbenam.

Untuk menemukannya, disarankan untuk menginstal salah satu aplikasi pencarian satelit di telepon atau melihat situs Internet yang melacak satelit.

Misalnya, Teleskop Luar Angkasa Hubble dapat dilihat dengan mata telanjang, atau lebih baik lagi, dengan teropong yang bagus, jika Anda tahu di mana mencarinya.

Persiapan untuk mengamati satelit sama dengan persiapan untuk mengamati hujan meteor. Hasil terbaik diperoleh pada malam yang sangat gelap dan cerah, tanpa awan dan tanpa bulan, atau dengan bulan rendah di cakrawala. Semakin jauh dari polusi cahaya semakin baik, Anda juga harus membawa pakaian hangat dan minuman hangat.

Referensi

1. Badan Antariksa Eropa. Satelit. Diperoleh dari: esa.int.
2. Giancoli, D. 2006. Fisika: Prinsip dengan Aplikasi. 6. Ed Prentice Hall.
3. Maran, S. Astronomy for Dummies.
4. POT. Tentang Teleskop Luar Angkasa Hubble. Diperoleh dari: nasa.gov.
5. Apa itu satelit buatan dan bagaimana cara kerjanya? Diperoleh dari: youbioit.com
6. Wikiversity. Satelit buatan. Diperoleh dari: es.wikiversity.org.