ORBIT SATELIT Sukiswo sukiswokyahoo com Komunikasi Satelit Sukiswo

ORBIT SATELIT Sukiswo sukiswok@yahoo. com Komunikasi Satelit, Sukiswo, ST, MT 1

Outline 4 Orbit Keppler 4 Orbit Untuk Komunikasi Satelit 4 Gangguan pada Orbit 4 Metode Peluncuran Satelit Komunikasi Satelit, Sukiswo, ST, MT 2

Orbit Keppler 4 Hukum Keppler #1 : Planet bergerak dalam sebuah bidang; orbit adalah ellips dengan matahari terdapat disalah satu fokusnya (1602) #2 : Vektor dari matahari ke planet menyapu daerah yang sama dalam waktu yang sama(1605) #3 : Rasio kuadrat perioda revolusi planet (T) terhadap kubik dari sumbu ellips(a) adalah sama untuk seluruh planet T 2~ a 3 Komunikasi Satelit, Sukiswo, ST, MT 3

Mekanika Orbit 4 Gerakan orbit = gerak benda yang memiliki kecepatan horisontal sedemikian sehingga efek gerak vertikal akibat gravitasi (jatuh ke bawah) terkompensasi oleh lengkungan bumi, sehingga jarak efektif benda ke bumi tidak berubah Setiap 8 km jarak mendatar, bumi melengkung sedalam 5 m. Jadi bila benda mempunyai kecepatan Vhorz= 8 km/s benda akan Jatuh tanpa pernah menyentuh tanah Komunikasi Satelit, Sukiswo, ST, MT 4

Mekanika Orbit Trajektori Gerak Benda dalam Medan Gravitasi 4 Tergantung kecepatannya, trajektori benda bergerak dalam medan gravitasi termasuk ke dalam salah satu keluarga konik(conic section), yaitu: – Ellips – Lingkaran – Parabola – Hiperbola 4 Parabola dan hiperbola adalah lintasan lepas Komunikasi Satelit, Sukiswo, ST, MT 5

Orbit Keppler 4 Hukum Newton : Hukum gravitasi universal (1667) G = Konstanta gravitasi= 6. 672 x 10 -11 m 3 kg-1 s-2 M = massa bumi= 5. 974 x 1024 kg m = massa benda r = jarak Komunikasi Satelit, Sukiswo, ST, MT 6

Sistem 2 Benda 4 Persamaan gerak dua benda berupa persamaan differensial vektor orde-2 non-linier 4 Solusi persamaan dipenuhi oleh yang lintasannya berupa salah satu diantara keluarga konik Komunikasi Satelit, Sukiswo, ST, MT 7

Orbit Keppler 4 Parameter Orbit – Parameter bentuk: eksentrisitas (e), semi-major axis Komunikasi Satelit, Sukiswo, ST, MT 8

Orbit Keppler Komunikasi Satelit, Sukiswo, ST, MT 9

Orbit Keppler Komunikasi Satelit, Sukiswo, ST, MT 10

Orbit Keppler 4 Posisi Orbit Satelit Dalam Ruang Angkasa – Inklinasi (i) sudut antara bidang orbit dan bidang ekuatorial bumi – Argument of perigee (ω) sudut dari ascending node ke perigee, dihitung dalam bidang orbit pada pusat bumi, diarah pergerakan satelit – Right ascension ofascending node (Ω) Komunikasi Satelit, Sukiswo, ST, MT 11

Orbit Keppler 4 Posisi Orbit Satelit Dalam Ruang Angkasa – Prograde orbit sebuah orbit dimana satelit bergerak searah dengan arah rotasi bumi – Retrograde orbit sebuah orbit dimana satelit bergerak dengan arah berlawanan dengan arah rotasi bumi – True anomaly sudut dari perigee ke satelit dihitung dipusat bumi – Mean anomaly nilai rata-rata posisi angular satelit dengan referensi adalah perigee Komunikasi Satelit, Sukiswo, ST, MT 12

Orbit Keppler 4 Orbit Bumi (geocentric-equatorial coord. Syst/ IJK system) Titik asal: pusat bumi Bidang dasar: bidang ekuatorial Arahutama: garis lurus dibidang ekuator yang mengarah kerasi bintang Aries Komunikasi Satelit, Sukiswo, ST, MT 13

Orbit Keppler 4 Orbit Bumi (topocentric-horizon coord. Syst/ SEZ system) Titik asal: pusat bumi Bidang dasar: bidang horison earth station Komunikasi Satelit, Sukiswo, ST, MT 14

Orbit Keppler 4 Geometri Bumi-Satelit Komunikasi Satelit, Sukiswo, ST, MT 15

Earth-Satellite Position Komunikasi Satelit, Sukiswo, ST, MT 16

Orbit Keppler 4 Sudut azimuth – Dihitungc lockwise dari true north ke perpotongan bidang horisontal TMP dan. TSO – Besarnya bergantung dari posisi relatif subsatellite Komunikasi Satelit, Sukiswo, ST, MT 17

Orbit Keppler 4 Batas visibilitas satelit GSO Komunikasi Satelit, Sukiswo, ST, MT 18

Orbit Keppler 4 Eclipse dan Sun Outage/Conjun ction – Tidak ada energi matahari selama terjadi eclipse – Penting untuk memperkirakan besarnya energi yang harus disediakan oleh battery Komunikasi Satelit, Sukiswo, ST, MT 19

Antariksa 4 Antariksa didefinisikan dari ketinggian 130 km diatas permukaan bumi 4 Faktor-faktor utama lingkungan antariksa: – Gravitasi – Atmosfer – Ruang hampa – Mikrometeorit dan debris – Radiasi – Partikel bermuatan Komunikasi Satelit, Sukiswo, ST, MT 20

Antariksa 4 Kepadatan atmosfer bumi menurun secara eksponensial sejalan dengan ketinggian 4 Diorbit rendah (LEO) efek atmosfer masih terasa 4 Pengaruh atmosfer: – Tarikan (drag) • Mengurangi kecepatan • Menurunkan apogee umur orbit – Oksidasi • Atom O menyebabkan karat lebih hebat • Merusak sensor Komunikasi Satelit, Sukiswo, ST, MT 21

Antariksa 4 Antariksa tidak benar-benar kosong 4 20. 000 ton per tahun debu, meteorit, pecahan asteroid dan komet menghujani bumi 4 Debris buatan manusia: bangkai satelit, pecahan roket, bahkan kaus tangan astronot 4 Kejadian tabrakan pertama kali : mikrosat Prancis Cerise (buatan SSTL Uo. Surrey) dengan pecahan roket Ariane 4 Peluang tabrakan wahana seluas 50 ~ 200 m 2 pada altitude 300 km adalah 1/100. 000 Komunikasi Satelit, Sukiswo, ST, MT 22

Antariksa 4 Permasalahan dalam ruang hampa: – Outgassing • Pengeluaran gas dari material wahana merusak sensor (mirip coca-cola ketika dibuka tutupnya) • Dicegah dengan mengoven material dalam ruang hampa – Cold welding (pengelasan dingin) • Menyambungkan logam yang kontak sama suhunya • Dibumi ada udara atau pelumas yang menghalangi – Perpindahan panas • Membuang panas hanya bisa melalui radiasi • Konduksi dan konveksi perlu media Komunikasi Satelit, Sukiswo, ST, MT 23

Antariksa 4 Radiasi matahari: gelb. EM, terutama cahaya tampak dan dekat inframerah, ditambah sedikit sinar-X dan sinar gamma 4 Kerugian – Pemanasan • Merusak sels urya(penuruna nefisiensi) 4 Penurunan kualitas atau perusakan permukaan atau komponen elektronika (akibat radiasi ultraviolet; solar flare mengganggu komunikasi radio) 4 Tekanan matahari – Gelb. EM matahari = partikel energi tak bermassa tetapi dalam jangka panjang mampu mendorong wahana 4 Suhu di antariksa s. d. -200 o. C Komunikasi Satelit, Sukiswo, ST, MT 24

Antariksa 4 Tiga sumber utama partikel bermuatan: – Angin surya(solar wind) • Matahari meradiasikan partikel bermuatan sebanyak 109 kg/s – Sinar kosmik galaktik (GCR) : efeknya lebih hebat • Seperti angin surya tetapi berasal dari bintang-bintang lain • Menembus shielding – Sabuk radiasi van Allen • Melindungi kita dari serbuan radiasi, tetapi juga membahayakan karena banyak partikel bermuatan terperangkap 4 Akibatnya terhadap wahana – Spacecraft charging (dischargingnya merusak coating, sel surya, dan komponen elektronik) – Sputtering Komunikasi Satelit, Sukiswo, ST, MT 25

Magnetosfir Bumi 4 Inti besi yang mengandung besi cair menciptakan medan magnet yang melingkupi bumi magnetosfirbumi 4 Arah medan dari selatan ke utara 4 Medan magnet mempengaruhi gerak partikel 4 Akibat magnetosfer, bumi terhindar dari terpaan angin surya: sebagian partikel terperangkap menciptakan sabuk radiasi van Allen Komunikasi Satelit, Sukiswo, ST, MT 26

Footprint 4 Karena perputaran bumi, pada lewatan berikutnya satelit lewat disebelah barat relatif terhadap pengamat Komunikasi Satelit, Sukiswo, ST, MT 27

Footprint 4 Perioda orbit dapat diperkirakan dari pergeseran Ascending Node (AN) 4 T (jam) = pergeseran AN/15 o • • • A = 2. 67 jam B = 8 jam C = 18 jam D = 24 jam E = 24 jam (i= 0 o) Komunikasi Satelit, Sukiswo, ST, MT 28

Footprint 4 Lintang dicapai tertinggi= inklinasi – – A = 10 o B = 30 o C = 50 o D = 85 o Komunikasi Satelit, Sukiswo, ST, MT 29

Footprint 4 Letak Perigee 4 Contoh orbit eksentrik tinggi dengan i = 50 o dan T = 11, 3 jam – A = perigee dibagian bumi utara – B = perigee dibagian bumi selatan Komunikasi Satelit, Sukiswo, ST, MT 30

Gangguan Orbit 4 Pengaruh atmosfer – Gaya pelambat atmosfer mengurangi kecepatan wahana terutama disaat perigee, sehingga memperkecil eksentrisitas dan umur satelit – Merupakan pengaruh: siang malam, musim, jarak matahari, fluktuasi magnetosfer, sunspot, rotasi matahari Komunikasi Satelit, Sukiswo, ST, MT 31

Gangguan Orbit 4 Efek ketidak-bulatan bumi – Bumi tidak benar-benar bulat, diekuator bumi lebih menggembung ± 22 km (jari-jari) – Akibat: • Mengakibatkan gerak presesi sehingga mengubah RAAN – Menggeser AN ke barat untuk orbit prograde – Menggeser AN ke timur untuk orbit retrograde • Mengubah letak perigee – Untuk orbit i = 63, 4 o tidak terjadi perubahan perigee • Tidak mengubah inklinasi Komunikasi Satelit, Sukiswo, ST, MT 32

Gangguan Orbit 4 Gaya tarik matahari dan bulan – Menyebabkan inklinasi orbit satelit geosynch berubah sejalan dengan waktu. Dari 0 o saat launch hingga 14, 67 o 26. 6 tahun kemudian 4 Tekanan radiasi matahari 4 Tarikan aerodinamik 4 Thruster Komunikasi Satelit, Sukiswo, ST, MT 33

Orbit Yg Berguna untuk Komunikasi 4 Orbit eliptik dengan inklinasi tidak-nol – Orbit MOLNYA – Orbit Tundra Komunikasi Satelit, Sukiswo, ST, MT 34

Orbit Yg Berguna untuk Komunikasi 4 Orbit eliptik geosynchronous dengan inklinasi nol – i =0, e ≠ 0 – Track satelit tetap diekuatorial terjadi pergeseran longitudinal 4 Orbit sirkular geosynchronous dengan inklinasi tak-nol – i ≠ 0, e = 0 4 Orbit sirkular sub-synchronous dengan inklinasi nol – i = 0 o, e = 0, altitude disesuaikan – Cocok untuk sistem broadcasting satelit – Perioda satelit dapat diatur sesuai ketinggian satelit 4 Orbit satelit geostasioner – i = 0 o, e = 0. arah putar satelit= arah rotasi bumi – Satelitter lihat fixed Komunikasi Satelit, Sukiswo, ST, MT 35

Koreksi Orbit : Station Keeping Komunikasi Satelit, Sukiswo, ST, MT 36

Koreksi Orbit : Station Keeping 4 NS Station Keeping – Dicapai denga ndorongan yang bertindak secara tegak lurus terhadap bidang orbit. – Digunakan untuk memodifikasi inklinasi 4 EW Station Keeping – Dicapai dengan dorongan yang bertindak secara tangensial terhadap bidang orbit. – Digunakan untuk mengontrol pergeseran(mempertahankan mean longitude) dan jika diperlukan mengontrol eksentrisitas Komunikasi Satelit, Sukiswo, ST, MT 37

Teknik Launching Satelit Komunikasi Satelit, Sukiswo, ST, MT 38

Teknik Launching Satelit 4 Mekanika Launching sebuah Synchronous Orbit – Tinggi perigee orbit transfer : 6678, 2 km dari pusat bumi atau 300 km dari permukaan bumi – Tinggi apogee orbit transfer : 42. 164, 2 km dari pusat bumi – Untuk mendapatkan kecepatan synchronous dibutuhkan kecepatan inkremen: 1, 46 km/s – Jika satelit diluncurkan didaerah latitude tidak nol sedangkan satelit ingin ditempat diekuator, dibutuhkan kecepatan tambahan untuk koreksi inklinasi Komunikasi Satelit, Sukiswo, ST, MT 39