Bagaimana suatu Satelit diorbitkan?

ITU  (International Telecomunication  Union) adalah sebuah badan khusu PBB yang bermarkas di Jenewa –Swiiss mengatur komunikasi satelit,  yaitu menerima dan menyetujui  aplikasi untuk penggunaan slot orbit  untuk satelit. Setiap 2. 3 atau 4 tahun sekali mereka mengadakan sidang  Dunia Komunikasi Radio Conference yang bertanggung jawab untuk menetapkan  frekuensi untuk berbagai aplikasi di berbagai wilayah dunia. Badan pengawas telekomunikasi masing-masing Negara memberlakukan peraturan-peraturan dan pengaturan lisensi untuk pengguna frekuensi .

Animasi yang menggambarkan orbit satelit GPS di orbit bumi menengah(MEO-Medium Earth Orbit) 

Untuk meluncurkan satelit ke ruang angkasa diperlukan multistage roket yang sangat kuat  untuk mendorong  satelit ke orbit yang tepat.  Roket harus dikontrol dengan  sangat tepat untuk memasukkan satelit ke orbit yang diinginkan.  Sebuah roket harus  memiliki kecepatan minimal 25.039 mph untuk benar-benar melarikan diri dari gravitasi  bumi.

Orbit merupakan jalur lintas satelit .  Titik terjauh orbit dari bumi disebut  apogee dan titik terdekat orbit dari bumi  disebut perigee. Satelit komunikasi ditempatkan  dalam orbit lingkaran khusus  yang disebut geosynchronous.  Dalam orbit ini satelit akan mengorbit bumi selama 24 jam adalah waktu yang sama dibutuhkan bumi  untuk menyelesaikan satu putaran pada porosnya.  Jika satelit ditempatkan orbitnya tepat di atas katulistiwa maka satelit itu tampak diam di ruang angkasa  dilihat dari setiap titik di bumi. Orbit tersebut dikenal sebagai Geostationer  atau Clarke orbit dinamai oleh Arthur C Clarke  orang yang pertama kali menggambarkan sifat orbit seperti itu. Satelit pada  orbit geostationer harus  22.237 mil (35.786 km) di atas bumi.  Oleh karena itu pula memungkinkan piringan antena di bumi  tetap  menunjuk ke arah yang sama.

Gambar 1.  Ilustrasi  jarak orbit geostationer

 Kecepatan Orbit Satelit

Satelit melintas dalam lingkaran ruang di sekitar bumi di berbagai jalur atau orbit. Satelit beredar di orbit dengan kecepatan tertentu yang disebut Kecepatan Orbit. Kecepatan orbit adalah kecepatan yang dibutuhkan untuk mencapai keseimbangan antara gaya tarik gravitasi bumi pada satelit dengan inersia  dari gerakan satelit.  

Tanpa gravitasi , inersia satelit akan membawa satelit  ke ruang angkasa. Jika satelit beredar terlalu cepat maka  akhirnya juga satelit akan terbang jauh  dan sebaliknya jika satelit beredar terlalu lambat maka gravitasi kana menariknya kembali ke bumi.

Kecepatan Orbit suatu satelit tergantung pada ketinggiannya di atas Bumi. Semakin dekat Bumi, semakin cepat kecepatan orbital yang diperlukan. Pada ketinggian 124 mil, kecepatan orbital yang diperlukan adalah lebih dari 17.000 mph. Pada ketinggian pada ketinggian 150 mil diperlukan kecepatan orbit 17000 mph(28.000 kph)..  Untuk mempertahankan orbit yang 22.223 mil di atas Bumi, satelit harus mengorbit pada kecepatan sekitar 7.000 mph.

Itu kecepatan orbit dan jarak yang memungkinkan satelit untuk membuat satu revolusi dalam 24 jam. Karena bumi juga berputar sekali dalam 24 jam, sebuah satelit pada ketinggian 22.223 mil tetap dalam posisi tetap relatif terhadap sebuah titik pada permukaan bumi. Karena satelit itu tetap hak atas tempat yang sama sepanjang waktu, jenis orbit disebut geostasioner. Orbit geostasioner  ideal untuk satelit cuaca dan satelit komunikasi. 

~*Inersia adalah karakteristik suatu benda bermassa untuk kecendrungan menolak perubahan dalam geraknya. Inersia menyebabkan benda diam akan tetap diam dan benda bergerak akan tetap terus bergerak.   Benda bermassa yang lebih besar memiliki inersia yang lebih besar. Untuk mengubah gerak suatu benda maka inersia harus diatasi oleh kekuatan lain yang tidak seimbang yang bekerja pada benda tersebut.*~

Tanpa gaya gravitasi bumi, inersia satelit akan membawa satelit ke luar angkasa. Bahkan dengan walau dengan adanya gravitasi jika satelit dimaksudkan berjalan terlalu cepat, pada akhirnya satelit akan terbang jauh. Di sisi lain, jika satelit berjalan terlalu lambat, gravitasi akan menariknya kembali ke Bumi.

Kecepatan lepas dari bumi jauh lebih besar diperlukan untuk menempatkan satelit di orbit, idenya adalah bukan untuk melarikan diri dari gravitasi bumi, namun untuk menyeimbangkan satelit untuk tetap berada di orbit.

Pengelompokan jenis-jenis satelit berdasarkan jarak orbitnya dari bumi :

1.      Orbit bumi rendah-  LEO (Low Earth Orbit)

Sateit LEO diposisikan  pada 160-1600 km  ( 100-1000 mil) di atas bumi

Komunikasi  stasiun bumi dengan satelit kelompok ini  memerlukan  antena pelacakan ,

Digunakan untuk aplikasi layanan suara dan mobile telephone, pengintaian, astronomi

2.      Orbit bumi menengah – MEO (Medium Earth Orbith)

Sateit  MEO diposisikan  pada 10000-20000 km  ( 6300-12500 mil) di atas bumi

Komunikasi  stasiun bumi dengan satelit kelompok ini  memerlukan  antena pelacakan. Antena stasiun bumi harus aktif mengarah ke satelit yang berjalan dalam lintasan orbitnya.

Digunakan untuk aplikasi layanan suara dan mobile telephone

3.      Orbit  geostationer - GEO

Satelit GEO diposisikan 35.786 km (22.236 mil) di atas bumi

Digunakan untuk aplikasi penyiaran dan aplikasi data karena area cakupannya  yang lebih luas.

4.      Orbit polar

      lingkaran orbit di kutub. Satelit mengikuti orbit yang berbeda sekitar Bumi. Dalam orbit polar, lingkaran satelit di kutub.  Untuk penelitian cuaca, iklim dan untuk navigasi

5.      Highly Elliptical

Dalam orbit yang sangat elips, orbit satelit  menukik dekat dengan Bumi pada satu titik tapi bergerak jauh di lain. Untuk komunikasi di di lintang utara.

Contoh ilustrasi berbagai Orbit satelit :

Gambar 2. Ilustrasi berbagai orbit  satelit 

Amerika Serikat mempertahankan dan mengoperasikan satelit GOES, masyarakat Eropa dilayani oleh Space Agency nya Eropa (ESA) Meteosat satelit, dan Jepang dengan GMS satelit. Jaringan satelit ini menyediakan cakupan global

Peluncuran Satelit pertama di dunia.

Satelit pertama yang diluncurkan di lintasan orbit adalah Sputnik buatan Rusia  berbentuk bola logam dengan berat  184 Pound diameter 23 inchi (57, 5 cm) memiliki 4 antena cambuk, transmisi sinyal pada frekuensi  gelombang  pendek .  Sputnik  diluncurkan pada  4 Oktober 1957 hanya berumur 3 bulan ( 92 hari) tetapi  memberi  efek berdampak selama beberapa dekade.

Gambar 3. Satelit Sputnik

Video Peluncuran Sputnik ,klik disini

Hal lain penyebab  Satelit bisa tetap di orbit dan tidak kembali jatuh ke bumi atau  tidak terbang keluar dari orbit.

Selain karena satelit memiliki inersia yang bisa menyebabkan satelit terbang keluar dari orbitnya, satelit di ruang angkasa juga mengalami tarikan dari gravitasi matahari  yang cenderung menarik satelit keluar dari orbitnya. Untuk Satelit tetap berada di orbitnya selain dengan pengaturan kecepatan orbit, satelit  dipertahankan dilintasan orbitnya dengan adanya roket pendorong yang secara berkala menembakkan/mengaktifkan dan membakar propelan khusus  untuk menghasilkan gas.  Gas tersebut  yang memindahkan satelit seperti balon berisi udara akan bergerak jika beberapa udara yang dikeluarkan. Sesuai dengan Hukum Newton ketiga. Gerakan-gerakan tersebut kecil  tetapi membantu  menjaga satelit agar tetap  pada posisi orbit. Propelan (bahan bakar roket) digunkan oleh roket  untuk 10-15 tahun dan menentukan masa guna satelit. Menjelang  akhir   masa  guna satelit , operator satelit dapat memperpanjang  umur satelit  dengan melestarikan propelan  dan memungkinkan  satelit perlahan seperti tertidur saja. Banyak satelit dilengkapi roket sederhana umumnya roket monopropellant atau roket resistojet untuk menjaga stasiunnya. Beberapa satelit menggunakan roda momentum untuk mengontrol ketinggian satelit dari bumi.

Gambar 4 .contoh satelit menggunakan roket pendorong

Pelacakan Telemetri dan Control(TT dan C) , system komando  atau link komunikasi 2 arah antara satelit dengan TT dan C dengan stasiun bumi, memungkinkan stasiun bumi untuk :

^melacak posisi satelit

^mengendalikan propulsi(sistem penggerak) satelit

^memonitor menegendalikan tegangan listrik , suhu satelit

^mengendalikan dan memonitor parameter penting  lainnya  dari satelit.

^memonitor kerja  system satelit

^membantu mengarahkan dan menemukan sinyal. Dalam uplink dan downlink

Terima kasih..

Daftar Referensi:
en.wikipedia.org/wiki/satellite
http://britannica.com/EBchecked/topic/524891/satellite-communication/288217/How-satellites
http://curiosity.discovery.com/question/how-satellite-phones-work
http://fungsi.web.id/2015/10/pengertian-inersia-dalam-fisika.html
http://physics.udel.edu/**watson/scen103/projects/99s/satellites/howtheywork.hml
http://transition .fcc.gov/cgb/kidszone/satellite/kidz/how sats work.html

http://www.factmonster.com/dk/science/encyclopedia/satellites.html

http//www.gma.org/surfing/sats.html

http://www.makeuseof.com/tag/technology-explained-how-does-satellite-internet-work/

http://www.tech-faq.com/spot-beam.html

http://www.universetoday.com/93078/how-satellites-work

http://www.vsat-systems.com/satellite-internet/how-it-works.html

http://www.wifinotes.com/computer-networks/how-satellite-communication-work.html

http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=TbAXkWPasYw
https://id.wikipedia.org/wiki/Propulsi_pesawat_angkasa