Tiga Kelas Orbit Satelit-Satelit Bumi

Orbit Tinggi Bumi

Ketika satelit mencapai persis 42.164 kilometer dari pusat Bumi (sekitar 36.000 kilometer dari permukaan bumi), maka ia memasuki semacam "sweet spot" di mana orbitnya sesuai rotasi bumi. Karena orbit satelit pada kecepatan yang sama dengan putaran Bumi, satelit akan terlihat diam di tempat diatas bujur tunggal. Orbit tinggi Bumi yang istimewa ini disebut Geosynchronous.

Sebuah satelit di orbit lingkar geosynchronous tepat di atas khatulistiwa (eksentrisitas dan kemiringan nol) akan memiliki orbit geostasioner yang tidak bergerak sama sekali relatif terhadap tanah. Satelit itu selalu langsung di atas tempat yang sama di permukaan bumi.

Sebuah orbit geostasioner sangat berharga untuk pemantauan cuaca karena satelit di orbit ini memberikan pandangan yang konstan dari luas permukaan yang sama. Ketika Anda login ke situs web cuaca favorit Anda dan melihat tampilan satelit dari kota asal Anda, gambar yang Anda lihat berasal dari satelit di orbit geostasioner. Setiap beberapa menit, satelit geostasioner seperti satelit Geostationary Operational Environmental (GOES) mengirim informasi tentang awan, uap air, dan angin, dan aliran informasi ini berfungsi sebagai dasar untuk pemantauan cuaca dan prediksi.

12 jam pengamatan disk dari GOES.

Satelit di orbit geostasioner berputar bersama bumi tepat di atas khatulistiwa, terus tinggal di atas tempat yang sama. Posisi ini memungkinkan satelit untuk mengamati cuaca dan fenomena lain yang bervariasi pada rentang waktu singkat.

Karena satelit geostasioner selalu berada disatu lokasi, mereka juga dapat berguna untuk komunikasi (telepon, televisi, radio). Dibangun dan diluncurkan oleh NASA dan dioperasikan oleh Administrasi Kelautan dan Atmosfer Nasional (NOAA), satelit GOES juga memberikan bantuan untuk menemukan kapal dan pesawat terbang yang dalam kesulitan.

Akhirnya, banyak satelit yang berada pada orbit tinggi Bumi memonitor aktivitas matahari. Satelit GOES juga membawa kontingen besar instrumen "cuaca ruang angkasa" yang mengambil gambar dari Matahari dan melacak tingkat magnetik dan radiasi di ruang angkasa di sekitar mereka.

Orbit "sweet spot," lainnya yang berada di luar orbit tinggi Bumi, adalah Titik-Titik Lagrange. Pada titik Lagrange, tarikan gravitasi dari Bumi membatalkan tarikan gravitasi dari Matahari Apapun yang ditempatkan di titik-titik ini akan merasa sama-sama ditarik ke arah Bumi dan Matahari dan akan berputar dengan Bumi mengelilingi Matahari

Dari lima titik Lagrange dalam sistem Matahari-Bumi, hanya dua terakhir, yang disebut L4 dan L5, yang stabil. Sebuah satelit di tiga lainnya adalah seperti bola yang berada di puncak bukit yang curam: setiap gangguan sedikit akan mendorong satelit dari titik Lagrange seperti bola menggelinding menuruni bukit. Satelit pada tiga poin perlu penyesuaian konstan untuk tetap seimbang dan di tempat. Satelit pada dua titik Lagrange terakhir lebih seperti bola dalam mangkuk: bahkan jika terganggu, mereka kembali ke titik Lagrange.

Titik-Titik Lagrange

Titik-titik Lagrange terdekat Bumi adalah sekitar 5 kali jarak dari Bumi ke Bulan. L1 berada di antara Matahari dan Bumi, dan selalu memandang sisi siang hari Bumi. L2 selalu di sisi malam Bumi.

Titik Lagrange pertama terletak antara Bumi dan Matahari, memberikan satelit pada titik ini pandangan konstan Matahari. Solar and Heliospheric Observatory (SOHO), satelit NASA dan European Space Agency (ESA) yang bertugas untuk memantau Matahari, mengorbit titik Lagrange pertama, sekitar 1,5 juta kilometer dari Bumi.

Titik Lagrange kedua berada sekitar jarak yang sama dengan titik lagrange pertama dari Bumi, tetapi terletak di belakang bumi. Bumi selalu berada antara titik Lagrange kedua dan Matahari. Karena Matahari dan Bumi berada dalam satu baris, satelit di lokasi ini hanya perlu satu perisai panas untuk memblokir panas dan cahaya dari Matahari dan Bumi. Ini adalah lokasi yang baik untuk teleskop ruang angkasa, termasuk teleskop James Webb Space Telescope (penerus Hubble) dan Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), yang digunakan untuk mempelajari sifat alam semesta dengan pemetaan radiasi latar belakang gelombang mikro.

Titik Lagrange ketiga posisinya berlawanan dengan bumi, di sisi lain dari Matahari sehingga Matahari selalu antara titik ketiga ini dan Bumi. Sebuah satelit di posisi ini tidak akan mampu berkomunikasi dengan Bumi. Titik lagrange yang sangat stabil, yaitu keempat dan kelima, berada di jalur orbit Bumi mengelilingi Matahari, 60 derajat di depan dan di belakang Bumi. Pesawat ruang angkasa kembar Solar Terrestrial Relations Observatory (STEREO) mengorbit pada titik-titik Lagrange keempat dan kelima untuk memberikan tampilan tiga dimensi dari Matahari.

Orbit Medium Bumi

Karena relatif dekat dengan Bumi, satelit di orbit medium Bumi bergerak lebih cepat. Dua orbit medium bumi yang terkenal adalah: Orbit semi-sinkron dan Orbit Molniya.

Orbit semi-sinkron adalah orbit melingkar-dekat (eksentrisitas rendah) 26.560 kilometer dari pusat Bumi (sekitar 20.200 kilometer di atas permukaan). Sebuah satelit pada ketinggian ini memakan waktu 12 jam untuk menyelesaikan orbit. Seiring satelit bergerak, Bumi berputar di bawahnya. Dalam 24 jam, satelit bersilangan dengan tempat yang sama pada khatulistiwa dua kali. Orbit ini konsisten dan sangat dapat diprediksi. Ini adalah orbit yang digunakan oleh satelit-satelit Global Positioning System (GPS).

Orbit Medium bumi kedua yang umum adalah orbit Molniya. Ditemukan oleh orang Rusia, orbit Molniya bekerja dengan baik untuk mengamati lintang tinggi. Sebuah orbit geostasioner yang berharga untuk menyediakan tampilan konstan, yang satelit-satelit di orbit geostasioner yang diparkir di atas khatulistiwa, tidak bisa bekerja dengan baik untuk lokasi utara atau selatan yang jauh, yang selalu berada di tepi tampilan untuk satelit-satelit geostasioner. Orbit Molniya menawarkan alternatif yang berguna.

Orbit Molniya menggabungkan inklinasi tinggi (63,4 °) dengan eksentrisitas tinggi (0,722) untuk memaksimalkan waktu melihat lintang-lintang yang tinggi. Setiap orbit berlangsung 12 jam, sehingga lambat, satelit akan berada diatas porsi high altitude orbit dua kali setiap siang dan malam. Satelit komunikasi Rusia dan satelit radio Sirius menggunakan jenis orbit ini. 

Orbit Molniya sangat eksentris: satelit bergerak dalam elips ekstrim dengan Bumi dekat dengan salah satu ujung. Karena satelit dipercepat oleh gravitasi planet kita, satelit bergerak sangat cepat ketika dekat dengan Bumi. Saat bergerak menjauh, kecepatan melambat, sehingga menghabiskan lebih banyak waktu di puncak terjauh orbitnya dari Bumi. Sebuah satelit dalam orbit Molniya memakan waktu 12 jam untuk menyelesaikan orbitnya, tetapi menghabiskan sekitar dua-pertiga dari waktu itu diatas satu belahan bumi. Seperti orbit semi-sinkron, satelit di orbit Molniya melewati jalan yang sama setiap 24 jam. Jenis orbit ini berguna untuk komunikasi di utara jauh atau selatan jauh.

Orbit Rendah Bumi

Kebanyakan satelit ilmiah dan banyak satelit cuaca berada di orbit hampir melingkar, orbit rendah Bumi. Inklinasi (kemiringan) jalur satelit-satelit ini tergantung pada apa yang dipantau oleh satelit. Satelit Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) diluncurkan untuk memantau curah hujan di daerah tropis. Oleh karena itu, ia memiliki iklinasi yang relatif rendah (35 derajat), tinggal di dekat khatulistiwa.

Inklinasi orbital rendahnya TRMM yang hanya 35 ° dari ekuator, memungkinkan instrumen untuk berkonsentrasi pada daerah tropis. Gambar ini menunjukkan setengah dari pengamatan TRMM yang dibuat dalam satu hari.

Banyak dari satelit di Earth Observing System NASA memiliki orbit nearly-polar. Di orbit yang sangat miring ini, satelit bergerak mengelilingi bumi dari kutub ke kutub, dalam waktu sekitar 99 menit untuk menyelesaikan satu orbit. Selama setengah dari orbit, satelit melintasi sisi siang hari Bumi. Diatas kutub, satelit menyeberang ke sisi malam Bumi.

Seiring satelit mengorbit, Bumi berputar di bawahnya. Pada saat satelit melintas kembali ke siang hari, satelit akan berada diatas wilayah disamping daerah yang terlihat dalam orbit terakhirnya. Dalam waktu 24 jam, satelit-satelit orbit kutub ini akan telah melihat sebagian besar bumi dua kali: sekali di siang hari dan sekali dalam kegelapan malam hari.

Sama seperti satelit geosynchronous memiliki sweet spot diatas khatulistiwa yang memungkinkan mereka tinggal di satu tempat di Bumi, satelit yang mengorbit kutub juga memiliki sweet spot yang memungkinkan mereka untuk tinggal di satu waktu. Orbit ini adalah Orbit Sun-synchronous, yang berarti bahwa kapanpun dan dimanapun satelit melintasi khatulistiwa, waktu matahari lokal di tanah selalu sama. Untuk satelit Terra misalnya, satelit selalu melintas khatulistiwa sekitar 10:30 di Brasil. Ketika satelit datang pada orbit berikutnya sekitar 99 menit kemudian, menyilang ekuator di Ekuador atau Kolombia pada sekitar 10:30 waktu setempat.

Sebuah orbit Sun-synchronous menyilang khatulistiwa sekitar waktu setempat yang sama setiap hari (dan malam). Orbit ini memungkinkan pengamatan ilmiah konsisten dengan sudut antara Matahari dan permukaan bumi relatif konstan. Ilustrasi ini menunjukkan 3 orbit berturut-turut dari satelit Sun-synchronous dengan waktu penyeberangan ekuator 01:30. Orbit satelit terbaru ditunjukkan dengan garis merah gelap, sementara orbit yang lebih dahulu berwarna merah terang.

Sun-synchronous orbit diperlukan bagi ilmu pengetahuan karena orbit ini membuat sudut sinar matahari pada permukaan bumi sekonsisten mungkin, meskipun sudut akan berubah dari musim ke musim. Konsistensi ini berarti bahwa para ilmuwan dapat membandingkan gambar dari musim yang sama selama beberapa tahun tanpa khawatir terlalu banyak tentang perubahan ekstrim dalam bayangan dan pencahayaan, yang dapat membuat ilusi perubahan. Tanpa orbit Sun-synchronous, akan sangat sulit untuk melacak perubahan dari waktu ke waktu. Karenanya akan tidak mungkin untuk mengumpulkan jenis informasi yang konsisten diperlukan untuk mempelajari perubahan iklim.

Jalur yang satelit lewati untuk tinggal di orbit Sun-synchronous sangat sempit. Jika satelit berada pada ketinggian 100 kilometer, ia harus memiliki kemiringan orbit 96 derajat untuk mempertahankan orbit Sun-synchronous. Setiap penyimpangan dari tinggi atau kemiringan akan membuat satelit keluar dari orbit Sun-synchronous. Karena hambatan dari atmosfer dan tarikan gravitasi dari Matahari dan Bulan mengubah orbit satelit itu, maka dibutuhkan penyesuaian berkala untuk menjaga satelit agar tetap di orbit Sun-synchronous.

Tweet