Anomali satelit

Abdul Rachman
Peneliti Matahari dan Antariksa LAPAN

Ilustrasi satelit (sumbe Spaceflightnow.com)

Dewasa ini dan di masa depan satelit akan semakin dibutuhkan. Baik itu untuk komunikasi, pendidikan, penelitian, militer, dan lain-lain. Namun, aktivitas Matahari dapat mengakibatkan gangguan bahkan kerusakan pada satelit. Tahun ini Matahari diperkirakan berada pada puncak aktivitasnya di siklusnya yang ke-24. Bagaimana kaitan aktivitas Matahari dengan gangguan pada satelit tersebut?

Tulisan di bawah ini adalah tulisanku yang sebelumnya dimuat, dengan modifikasi, di Buletin Cuaca Antariksa Vol. 2/No. 1, Jan-Mar 2013.

Saat ini sekitar 1000 buah satelit mengitari Bumi menjalankan berbagai misi. Satelit-satelit ini bekerja dalam medium yang tidak kosong. Antariksa berisi radiasi elektromagnetik, medan magnet antarplanet, wahana antariksa lain, sampah antariksa, dan partikel netral atau bermuatan dengan berbagai energi. Interaksi subsistem satelit dengan wahana lain, sampah antariksa, dan partikel dapat mengakibatkan terganggunya operasional satelit tersebut. Seringkali gangguan tersebut baru diketahui ketika efeknya pada satelit teramati di monitor petugas di Bumi. Gangguan semacam ini disebut anomali satelit. Mengidentifikasi penyebab anomali bukan hal yang mudah. Memprediksi kejadiannya lebih sulit lagi.

Anomali satelit akibat wahana dan sampah antariksa terjadi karena tubrukannya dengan satelit bersangkutan. Sistem pemantau wahana antariksa yang ada saat ini hanya mampu mengamati dan melakukan prediksi orbit untuk benda-benda yang berukuran cukup besar yakni di atas 10 cm. Diduga puluhan juta sampah antariksa berukuran antara 1 hingga 10 cm turut mengitari Bumi tanpa diketahui posisinya saat ini apalagi di masa depan. Karena kecepatannya yang sangat tinggi, sampah berukuran 1 cm dapat menghancur-leburkan sebuah satelit. Sampah berukuran besar walau teramati masih mungkin bertabrakan dengan satelit aktif seperti yang terjadi ketika Iridium 33 bertabrakan dengan Cosmos 2251 pada Februari 2009.

Partikel netral dan partikel bermuatan memberi pengaruh yang berbeda pada satelit. Partikel netral hanya berefek pada satelit di orbit rendah. Pengaruhnya melalui atmospheric drag (gaya hambat terhadap gerak satelit), sputtering (lepasnya atom di permukaan satelit), atomic oxygen attact (oksidasi atau erosi di permukaan satelit), dan spacecraft glow (timbulnya cahaya menyilaukan di permukaan satelit). Adapun partikel bermuatan (elektron, proton atau ion lainnya) berpengaruh di semua wilayah orbit dan mungkin menembus material satelit sehingga mampu menimbulkan kerusakan yang lebih hebat.

Jenis anomali yang paling sering terjadi, paling tidak hingga saat ini, adalah yang diakibatkan oleh partikel bermuatan khususnya elektron. Satelit yang seringkali mengalami anomali ini adalah satelit geostasioner yang berada di ketinggian sekitar 36 ribu km di atas ekuator Bumi. Elektron yang banyak terdapat di wilayah orbit tersebut dapat mengakibatkan sebagian komponen satelit baik di permukaan maupun di dalamnya memiliki potensial negatif yang sangat tinggi relatif terhadap komponen lainnya sehingga berpotensi mengakibatkan terjadinya pelepasan muatan (discharging). Pelepasan muatan ini mampu merusak subsistem satelit seperti yang diduga terjadi pada satelit Galaxy 15 pada 5 April 2010.

Fenomena di Matahari dan ruang antarplanet dapat mengakibatkan anomali satelit.

Fenomena di Matahari dan ruang antarplanet dapat mengakibatkan anomali satelit.

Apa hubungan anomali satelit dengan cuaca antariksa? Cuaca antariksa antara lain ditentukan oleh tiga hal: intensitas radiasi elektromagnetik, struktur medan magnet antarplanet, dan jumlah serta energi partikel bermuatan baik yang berasal dari angin surya, sinar kosmik, maupun yang terperangkap dalam sabuk radiasi di sekeliling Bumi (Van Allen belt). Ketiga hal ini berperan besar dalam peningkatan probabilitas terjadinya anomali satelit.

Meningkatnya jumlah dan intensitas flare menjelang puncak aktivitas Matahari mengakibatkan peningkatan radiasi khususnya sinar-X dan extreme ultra-violet (EUV) di atmosfer. Satelit akan mengalami peningkatan kerapatan atmosfer sehingga geraknya melambat dan lebih cepat jatuh ke Bumi. Variasi kerapatan atmosfer yang meningkat seiring meningkatnya aktivitas Matahari juga mempengaruhi akurasi pengukuran orbit. Akibatnya, resiko tubrukan antar benda buatan semakin besar.

Jumlah dan intensitas CME (coronal mass ejection) pun meningkat menjelang puncak aktivitas Matahari. Ini setidaknya menimbulkan dua konsekuensi. Pertama, meningkatnya jumlah solar proton event (SPE) yang seringkali mengakibatkan anomali satelit melalui mekanisme single-event upset (SEU). Kedua, meningkatnya jumlah dan intensitas badai geomagnet yang berpengaruh pada populasi partikel energetik di sekitar Bumi. Konsekuensi kedua ini ditentukan juga oleh struktur medan magnet antarplanet yang berperan sebagai pembuka bagi kemungkinan masuknya sejumlah besar partikel energetik ke magnetosfer.

Di masa penurunan aktivitas Matahari didapati lubang korona seringkali memanjang dari kutub hingga ekuator sehingga corotating interaction region (CIR) yang terkait dengan angin surya berkecepatan tinggi yang berasal dari lubang korona tadi lebih berpeluang berpapasan dengan Bumi. CIR juga mampu menimbulkan badai geomagnet di Bumi walau pada umumnya lebih lemah dibanding badai akibat CME. Meski demikian, beberapa studi menunjukkan bahwa badai geomagnet akibat CIR lebih berbahaya bagi satelit dibanding badai akibat CME.

Periode minimum aktivitas Matahari ditandai dengan meningkatnya jumlah sinar kosmik yang masuk ke magnetosfer. Energi sinar kosmik yang sangat besar mampu mengakibatkan SEU pada satelit. Pada masa ini, jumlah badai geomagnet lebih sedikit dibanding saat puncak aktivitas Matahari (dengan jumlah badai akibat CIR lebih dominan dibanding akibat CME). Jumlah ini kemudian meningkat lagi seiring peningkatan aktivitas Matahari untuk siklus berikutnya di mana flare dan CME akan kembali mendominasi potensi anomali satelit terkait cuaca antariksa.

Beberapa kasus anomali satelit yang terjadi sejak 1960 hingga 2010.

Beberapa kasus anomali satelit yang terjadi sejak 1960 hingga 2010.

Jadi, potensi terjadinya anomali satelit ada di sepanjang siklus Matahari. Dengan semakin banyaknya satelit dengan misi yang semakin menantang dan komponen yang cenderung semakin sensitif terhadap pengaruh cuaca antariksa, semakin besar pula tantangan yang dihadapi untuk meminimalisasi dampak kerusakannya terkait cuaca antariksa.

Artikel lain di blog ini:

Satu lagi satelit akan jatuh (menjelang jatuhnya ROSAT)

Tautan:

Informasi anomali satelit di Satellite News Digest

Informasi anomali satelit di website NOAA

Iklan

One comment on “Anomali satelit

  1. Ping-balik: Buku Fenomena Cuaca Antariksa | Abdul Rachman's blog

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s