Pernahkah
kita bertanya mengapa satelit buatan mampu bertahan di ruang angkasa
tanpa jatuh ke bumi? Tahukah kamu bagaimana mungkin hal tersebut
terjadi? Disinilah penjelasan ilmiah tentang fisika berlaku.
Satelit-satelit buatan mengorbit bumi, gambar: whyfiles.org
Satelit
buatan tentu berbeda dengan satelit alami seperti bulan yang menjadi
satu-satunya satelit bumi. Satelit buatan pertama yang berhasil meluncur
ke angkasa adalah milik Uni Soviet bernama Sputnik, bulan Oktober tahun
1957.
Semenjak itu, Amerika segera meluncurkan satelitnya bernama Explorer-1.
Kedua negara tersebut menjadi negara pertama dalam kecanggihan teknologi
untuk memantau bumi lewat satelit ruang angkasa. Namun demikian modern
ini, Rusia, Amerika, China, Eropa menjadi pemeran utama peluncuran
satelit.
Berdasarkan data, terdapat sekitar 12.000 satelit di ruang angkasa,
sekitar 10000 satelit telah menjadi sampah karena tidak bertahan lama
karena masa percobaan atau karena masa aktifnya sudah habis. Kini
sekitar 1000 satelit buatan yang aktif dan bertahan. Sebagian satelit
untuk kepentingan militer sebagian lagi untuk pengawasan dan pengamatan,
sedikit lainnya milik orang kaya yang memiliki satelit pribadi.
Lalu bagaimana satelit buatan selama ini dapat tetap di atas
mengelilingi bumi tanpa terjatuh? Jawabannya karena beberapa faktor
mulai dari ketinggian, gaya, hingga komponen dari satelit itu sendiri.
Gaya gravitasi mampu menarik benda seperti satelit buatan jatuh ke bumi.
Namun ilmuwan dapat membuat satelit tersebut dapat bertahan di atas
dengan menyeimbangkan gaya tarik menarik dan gaya sentripugal. Serta
dengan kecepatan orbit satelit yang sangat cepat.
Pada mulanya, Roket harus terbang pada ketinggian 100 hingga 200 kilometer di atas bumi untuk sampai ke ruang angkasa. Setelah di ketinggian orbit yang telah ditentukan, roket mulai menuju ke samping dengan kecepatan hingga 18.000 mil per jam. Menurut Jonathan McDowell, astronom dari Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics di Cambridge, Massachusetts.
Agar satelit buatan dapat tetap pada lintasannya, maka satelit tersebut
harus memiliki gaya-gaya seperti yang dimiliki bulan. Perbedaannya gaya
tarik bumi yang menarik satelit buatan lebih besar daripada yang menarik
bulan, karena letak satelit itu lebih dekat ke bumi dari pada ke bulan.
Lihat Video di Youtube http://youtu.be/p1_UVSCm-wc
Untuk mendapatkan keseimbangan, antara
gaya tarik bumi dan gaya gerak menjauh itu, satelit buatan harus
bergerak lebih cepat daripada bulan. Jika satelit bergerak terlalu
lambat, maka satelit itu akan jatuh kembali ke bumi. Sebaliknya, jika
terlalu cepat, maka satelit itu akan terlepas dari gaya tarik bumi.
Keseimbangan antara kedua gaya itu dapat dicapai jika kecepatan satelit
itu sekitar 40.000 km/jam. Pada kecepatan itu, satelit akan tetap
beredar mengelilingi bumi. Sesuai persamaan berikut ini:
Vsatelit = gM/R , dengan:
V = kecapatan satelit mengililingi bumi
g = medan gravitasi bumi senilai g = GMm/R*2
M = massa bumi
R = radius bumi
Jika Gaya tarik menarik sama dengan gaya sentripugal
F12 = Fgs , maka satelit mampu bertahan diangkasa tanpa harus terjatuh ke bumi akibat tarikan bumi yang lebih kuat.
Sesuai dengan persamaan berikut ini:
F12 = k m1.m2/(R+h)*2 , dimana:
F12 = gaya tarik menarik antara bumi dan satelit
k = konstanta Gauss (0,01720209895)
m1 = massa bumi
m2 = massa satelit
R = radius bumi
h = ketinggian satelit diatas permukaan bumi
Supaya satelit dapat berputar terus pada orbitnya tanpa jatuh ke bumi,
maka harus ada satu gaya lain yang bekerja pada satelit, sehingga
terjadi keseimbangan antara gaya tarik menarik
F12 yang disebut sebagai gaya sentrifugal yang besarnya adalah :
Fgs = m2.v2/(R+h)
Fgs = Gaya sentripugal (gaya yang mengarah keluar lintasan)
m
2 = massa satelit
v
2 = kecepatan satelit
R = radius bumi
h = ketinggian satelit dari permukaann bumi
Salah satu alasan terjatuhnya satelit buatan, karena bahan bakar yang
habis dan komponen yang kurang baik sehingga dalam beberapa minggu
menjadi sampah angkasa atau jatuh ke bumi. Atau karena ketinggian yang
dicapai saat meluncur tidak tepat, menurut McDowell berada dikisaran
ketinggan 2000 km dari permukaan bumi. Hal ini membuat gesekan atmosfer
bumi dnegan satelit dapat mempengaruhi keseimbangan satelit.
Bagaimana dengan ketinggian satelit yang semestinya dapat bertahan lama
di angkasa? Ketinggian orbit yang tepat sering disebut berada pada area
yang disebut Orbit Geostasioner.
Orbit Geostasioner adalah orbit geosinkron yang berada tepat di
atas ekuator Bumi (0° lintang), dengan eksentrisitas orbital sama
dengan nol. Dari permukaan Bumi, objek yang berada di orbit
geostasioner akan tampak diam (tidak bergerak) di angkasa karena
perioda orbit objek tersebut mengelilingi Bumi sama dengan perioda
rotasi Bumi. Orbit ini sangat diminati oleh operator-operator satelit
buatan (termasuk satelit komunikasi dan televisi). Karena letaknya
konstan pada lintang 0°, lokasi satelit hanya dibedakan oleh letaknya
di bujur Bumi.
Orbit geostasioner sangat berguna karena ia dapat menyebabkan sebuah
satelit seolah olah diam terhadap satu titik di permukaan Bumi yang
berputar. Akibatnya, sebuah antena dapat menunjuk pada satu arah
tertentu dan tetap berhubungan dengan satelit. Satelit mengorbit searah
dengan rotasi Bumi pada ketinggian sekitar 35.786 km (22.240 statute
miles) di atas permukaan tanah.
Selain Orbit Geostasioner tadi masih ada dua orbit lain yang berada di ketinggian 200- 1200 km yang di sebut dengan Orbit Rendah atau LEO
( Low Earth Orbit) dan MEO ( midle earth orbit) letak LEO dan MEO ini
jauh lebih rendah daripada letak Orbit Geostasioner, di orbit LEO ini
satelit berputar lebih cepat dari rotasi bumi, untuk itulah satelit
yang mengorbit di LEO ini tidak bisa bekerja dengan satu satelit saja,
sebagai contoh satelit GPS yang memiliki 20 buah satelit untuk bisa
bekerja, satelit GPS ini berputar mengelilingi bumi 8 kali dalam 1 hari,
artinya satelit akan terbit dan tenggelam dalam 4 jam, itu sebabnya di
butuhkan begitu banyak satelit untuk bisa bekerja, hal ini berbeda
dengan satelit Palapa yang di tempatkan di Geo Stasioner yang berotasi
bersamaan dengan rotasi bumi, satelit ini akan tetap berada di atas
kepulauan Indonseia selama mengorbit. (sumber: http://www.gomuda.com).
Uatama
Home
