SATELIT

Satelit merupakan sebuah benda diangkasa yang berputar mengikuti rotasi bumi. Satelit dapat dibedakan berdasarkan bentuk dan keguaananya seperti: satelit cuaca, satelit komonikasi, satelit iptek dan satelit militer.
Untuk dapat beroperasi satelit diluncurkan ke orbitnya dengan bantuan roket. Negara -negara maju seperti Amerika Serikat, Rusia, Perancis dan belakangan Cina, telah memiliki stasiun untuk melontarkan satelit ke orbitnya.
Posisi satelit pada orbitnya ada tiga macam, yaitu

• Low Earth Orbit (LEO): 500-2.000 km di atas permukaan bumi.
• Medium Earth Orbit (MEO): 8.000-20.000 km di atas permukaan bumi.
• Geosynchronous Orbit (GEO): 35.786 km di atas permukaan bumi.

Seluruh pergerakan satelit dipantau dari bumi atau yang lebih dikenal dengan stasiun pengendali. Cara kerja dari satelit yaitu dengan cara uplink dan downlink. Uplink yaitu transmisi yang dikirim dari bumi ke satelit, sedangkan downlink yaitu transmisi dari satelit ke stasiun bumi.
Komunikasi satelit pada dasarnya berfungsi sebagai repeater di langit. Satelit juga menggunakan transponders, yaitu sebuah alat untuk memungkinkan terjadinya komunikasi 2 arah.
Umumnya komunikasi satelit menggunakan banyak tranponders. Contohnya Intelsat VIII menggunkan 44 transponders dapat mengakomodir 22.500 telepon sirkuit dan 3 channel TV, pada masa sekarang ini sampai bisa mengakomodir komunikasi di Asia dan Afrika.
Antena satelit sangat penting peranannya dalam jaringan komunikasi satelit. Karena benda yang ini berfungsi sebagai penerima transimisi di setiap kawasan di dunia. Sedangkan satellite spacing (penempatan satelit) digunakan agar dalam melakukan transmisi lebih mudah berdasarkan kawasannya.
Sedangkan power system yang digunakan oleh satelit diperoleh melalui sinar matahari yang diubah ke bentuk listrik yang menggunakan Sel surya (Solar cells). Selain itu, satelit juga dilengkapi dengan sumber tenaga yang berdurasi 12 tahun yang merupakan bahan bakarnya agar dapat beroperasi.

Jenis -Jenis Satelit 

• Satelit astronomi adalah satelit yang digunakan untuk mengamati planet, galaksi, dan objek angkasa lainnya yang jauh.
• Satelit komunikasi adalah satelit buatan yang dipasang di angkasa dengan tujuan telekomunikasi menggunakan radio pada frekuensi gelombang mikro. Kebanyakan satelit komunikasi menggunakan orbit geosinkron atau orbit geostasioner, meskipun beberapa tipe terbaru menggunakan satelit pengorbit Bumi rendah.
• Satelit pengamat Bumi adalah satelit yang dirancang khusus untuk mengamati Bumi dari orbit, seperti satelit reconnaissance tetapi ditujukan untuk penggunaan non-militer seperti pengamatan lingkungan, meteorologi, pembuatan peta, dll.
• Satelit navigasi adalah satelit yang menggunakan sinyal radio yang disalurkan ke penerima di permukaan tanah untuk menentukan lokasi sebuah titik dipermukaan bumi. Salah satu satelit navigasi yang sangat populer adalah GPS milik Amerika Serikat selain itu ada juga Glonass milik Rusia. Bila pandangan antara satelit dan penerima di tanah tidak ada gangguan, maka dengan sebuah alat penerima sinyal satelit (penerima GPS), bisa diperoleh data posisi di suatu tempat dengan ketelitian beberapa meter dalam waktu nyata.
• Satelit mata-mata adalah satelit pengamat Bumi atau satelit komunikasi yang digunakan untuk tujuan militer atau mata-mata.
• Satelit tenaga surya adalah satelit yang diusulkan dibuat di orbit Bumi tinggi yang menggunakan transmisi tenaga gelombang mikro untuk menyorotkan tenaga surya kepada antena sangat besar di Bumi yang dpaat digunakan untuk menggantikan sumber tenaga konvensional.
• Stasiun angkasa adalah struktur buatan manusia yang dirancang sebagai tempat tinggal manusia di luar angkasa. Stasiun luar angkasa dibedakan dengan pesawat angkasa lainnya oleh ketiadaan propulsi pesawat angkasa utama atau fasilitas pendaratan; Dan kendaraan lain digunakan sebagai transportasi dari dan ke stasiun. Stasiun angkasa dirancang untuk hidup jangka-menengah di orbit, untuk periode mingguan, bulanan, atau bahkan tahunan.
• Satelit cuaca adalah satelit yang diguanakan untuk mengamati cuaca dan iklim Bumi.
• Satelit miniatur adalah satelit yang ringan dan kecil. Klasifikasi baru dibuat untuk mengkategorikan satelit-satelit ini: satelit mini (500–200 kg), satelit mikro (di bawah 200 kg), satelit nano (di bawah 10 kg).

 Jenis Orbit Satelit

Banyak satelit dikategorikan atas ketinggian orbitnya, meskipun sebuah satelit bisa mengorbit dengan ketinggian berapa pun.

• Orbit Rendah (Low Earth Orbit, LEO): 300 - 1500km di atas permukaan bumi.
• Orbit Menengah (Medium Earth Orbit, MEO): 1500 - 36000 km.
• Orbit Geosinkron (Geosynchronous Orbit, GSO): sekitar 36000 km di atas permukaan Bumi.
• Orbit Geostasioner (Geostationary Orbit, GEO): 35790 km di atas permukaan Bumi.
• Orbit Tinggi (High Earth Orbit, HEO): di atas 36000 km.

Orbit berikut adalah orbit khusus yang juga digunakan untuk mengkategorikan satelit:

• Orbit Molniya, orbit satelit dengan perioda orbit 12 jam dan inklinasi sekitar 63°.
• Orbit Sunsynchronous, orbit satelit dengan inklinasi dan tinggi tertentu yang selalu melintas ekuator pada jam lokal yang sama.
• Orbit Polar, orbit satelit yang melintasi kutub

 Posisi Satelit Pada Orbitnya

1. LEO (Low Earth Orbit)
Satelit jenis LEO merupakan satelit yang mempunyai ketinggian 320 – 800 km di atas permukaan bumi. Karena orbit mereka yang sangat dekat dengan bumi, satelit LEO harus mempunyai kecepatan yang sangat tinggi supaya tidak terlempar ke atmosfer. Kecepatan edar satelit LEO mencapai 27.359 Km/h untuk mengitari bumi dalam waktu 90 menit. Delay Time LEO sebesar 10 ms ( Waktu perambatan gelombang dari stasiun bumi ke satelit dan kembali lagi ke stasiun bumi)
Aplikasi dari satelit jenis LEO ini biasanya dipakai pada sistem Remote Sensing dan Peramalan Cuaca karena jarak mereka dengan permukaan bumi yang tidak terlalu jauh. Pada masa sekarang satelit LEO yang mengorbit digunakan untuk aplikasi komunikasi selular. Karena jarak yang tidak terlalu jauh dan biaya yang murah, satelit LEO sangat banyak diluncurkan untuk berbagai macam aplikasi. Akibatnya bahwa jumlah satelit LEO sudah sangat padat, tercatat sekarang ada 8000 lebih satelit yang mengitari bumi pada orbit LEO. Satelit pada lingkaran low earth orbit ditempakan sekita 161 hingga 483 km dari permukaan bumi. Karena sifatnya yang terlalu dekat dengan permukaan bumi menyebabkan satelit ini akan bergerak sangat cepat untuk mencegah satelit tersebut terlempar keluar dari lintasan orbitnya. Satelit pada orbit ini akan bergerak sekitar 28163 km/jam. Satelit pada orbit ini dapat menyeselaikan satu putaran mengeliling bumi antara 30 menit hingga 1 jam. Satelit pada low orbit hanya dapa terlihat oleh station bumi sekitar 10 menit.

Kelebihan LEO antara lain

1. Latency atau delay rendah.
2. Daerah lintang terbesar terdapat pada kutub utara dan selatan.
3. Path loss kecil.
4. Mudah diaplikasikan pada frekuensi reuse yang lebih besar.
5. Pengendalian pada stasiun bumi berdaya kecil.

Kekurangan LEO

1. Jumlah satelit banyak ( 50-70 satelit).
2. Tidak efektif untuk cakupan nasional atau regional
3. Luas cakupan daerah kecil.
4. Karena kebutuhan jumlah satelit banyak, biaya peluncuran untuk menyebarkan mahal.
5. Sulit dalam peluncuran dan mengoperasian karena jumlah satelit banyak.
6. Lifetime orbital jauh lebih pendek daripada GEO dan MEO karena degradasi orbital.

Karakteristik LEO

• Tinggi orbit: 200 – 3000 km, diatas permukaan bumi
• Periode Orbit: 1.5 jam
• Kecepatan putar: 27.000 km/jam
• Waktu Tampak:
• Delay Time: 10 ms ( Waktu perambatan gelombang dari stasiun bumi ke satelit dan kembali lagi ke stasiun bumi)
• Jumlah Satelit: 50 (Global Coverage)
• Penggunaan: Satelit Citra, Cuaca, Mata-mata, sistem telekomunikasi bergerak (mobile) contohnya satelit Iridium dan Global Star.

2. MEO (Medium Earth Orbit)
Satelit pada orbit ini merupakan satelit yang mempunyai ketinggian di atas 10000 km dengan aplikasi dan jenis yang sama seperti orbit LEO. Namun karena jarak yang sudah cukup jauh jumlah satelit pada orbit MEO tidaklah sebanyak satelit pada orbit LEO. Satelit jenis MEO ini mempunyai delay sebesar 60 – 80 ms. MEO, Medium Earth Orbit Satelit dengan ketinggian orbit menengah dengan ketinggian 9656 km hingga 19312 km dari permukaan bumi. Pada orbit ini satelit dapat terlihat oleh stasiun bumi lebih lama sekitar 2 jam atau lebih. Dan waktu yang diperlukan untuk menyeleseaikan satu putaran mengitari bumi adalah 2 jam hingga 4 jam.

Kelebihan MEO, antara lain

1. Latency atau delay lebih rendah daripada GEO (tetapi lebih besar dari LEO).
2. Penggunaan frekuensi reuse lebih baik dibanding dengan GEO (tetapi kurang dari LEO)
3. Sedikit satelit untuk menyebarkan dan mengoperasikan dan lebih murah daripada sistem LEO (tapi lebih mahal dibandingkan dengan GEO).
4. Lifetime satelit pada orbit MEO lebih lama dari sistem LEO (tetapi kurang dari GEO).

Kekurangan MEO, antar lain

1. Jumlah satelit yang dibutuhkan lebih banyak dibandingkan GEO.
2. Karena lebih banyak jumlahya, maka biaya peluncuran lebih mahal daripada GEO.
3. Antena pengendalinya umumnya lebih mahal dan kompleks.
4. Cakupan daerah sempit (yaitu: lautan, padang pasir, hutan)

Karakteristik MEO antara lain

1. Tinggi orbit: sekitar 6.000 – 12.000 km, diatas permukaan bumi
2. Periode Orbit: 5 – 12 jam
3. Kecepatan putar: 19.000 km/jam
4. Waktu Tampak: 2 – 4 jam per hari
5. Delay Time: 80 ms ( Waktu perambatan gelombang dari stasiun bumi ke satelit dan kembali lagi ke stasiun bumi)
6. Jumlah Satelit: 10 – 12 (Global Coverage)
7. Penggunaan: Satelit Citra, Cuaca, Mata-mata, sistem telekomunikasi bergerak (mobile) misalnya satelit Oddysey dan ICO.

3. GEO ( Geostationery Earth Orbit)
Satelit GEO merupakan sebuah satelit yang ditempatkan dalam orbit yang posisinya tetap dengan posisi suatu titik di bumi. Karena mempunyai posisi yang tetap maka waktu edarnyapun sama dengan waktu rotasi bumi. Posisi orbit satelit GEO sejajar dengan garis khatulistiwa atau mempunyai titik lintang nol derajat.
Sebuah orbit geostasioner, atau Geostationary Earth Orbit (GEO), adalah orbit lingkaran yang berada 35.786 km (22.236 mil) di atas ekuator Bumi dan mengikuti arah rotasi bumi. Sebuah objek yang berada pada orbit ini akan memiliki periode orbit sama dengan periode rotasi Bumi, sehingga terlihat tak bergerak, pada posisi tetap di langit, bagi pengamat di bumi. Satelit komunikasi dan satelit cuaca sering diorbitkan pada orbit geostasioner, sehingga antena satelit yang berkomunikasi dengannya tidak harus berpindah untuk melacaknya, tetapi dapat menunjuk secara permanen pada posisi di langit di mana mereka berada. Sebuah orbit geostasioner adalah satu tipe orbit geosynchronous.
Gagasan tentang sebuah satelit geosynchronous untuk tujuan komunikasi pertama kali diterbitkan pada tahun1928 oleh Herman Potocnik. Ide orbit geostasioner pertama kali disebarkan pada skala luas dalam sebuah makalah tahun 1945 berjudul "Extra-Terrestrial Relay - Can Rocket Stations Give Worldwide Radio Coverage?" oleh penulis ilmu pengetahuan fiksi dari Inggris, Arthur C. Clarke, yang diterbitkan di majalah Dunia Wireless. Orbit, yang Clarke gambarkan sebagai orbit yang berguna untuk siaran dan relay komunikasi satelit, kadang-kadang disebut Orbit Clarke. Demikian pula, Sabuk Clarke adalah bagian dari ruang sekitar 35.786 km (22.000 mil) di atas permukaan laut, pada bidang Khatulistiwa, di mana geostasioner orbit dapat diimplementasikan. Orbit Clarke ini sekitar 265.000 km (165.000 mil) panjangnya.
Satelit GEO mempunyai jarak sebesar 35786 Km dari permukaan bumi. Keuntungan satelit orbit GEO ini salah satunya adalah dalam mentracking antena pengendalian dari suatu stasion bumi tidak perlu mengikuti pergerakan satelit karena satelit tersebut sama periodenya dengan rotasi bumi. Bandingkan dengan tracking antena pada satelit LEO yang harus mengikuti pergerakan satelitnya yang tidak sama dengan periode bumi berputar. Kerugian dari satelit orbit GEO adalah karena jarak yang sangat jauh dari permukaan bumi maka daya pancar sinyal haruslah tinggi dan sering terjadi delay yang cukup signifikan. Cakupan satelit GEO pun sebenarnya tidak mencakup semua posisi di permukaan bumi. Lokasi yang berada di kutub utara dan selatan tidak dapat terjangkau dengan menggunakan satelit GEO karena foot printnya yang terbatas.

Kelebihan GEO

1. Stasiun pengendali tidak harus setiap saat melakukan track terhadap satelit.
2. Hanya beberapa satelit cukup meng-cover seluruh lapisan bumi.
3. Maksimal lifetime 15 tahun atau lebih.

Kekurangan GEO

1. Delai propagasi yang cukup besar, berkisar antara 250 milidetik.
2. Proses peluncuran satelit mahal karena berada pada orbit yang jauh. Antena penerima pada stasiun bumi harus berdiameter besar agar dapat menangkap sinyal/frekuensi yang dipancarkan.

Karakteristik GEO

• Tinggi orbit: sekitar 35.800 km, di atas permukaan bumi
• Periode Orbit: 24 jam
• Kecepatan putar: 11.000 km/jam,
• Waktu Tampak: Selalu tampak ( karena kecepatan putar satelit sama dengan kecepatan putar bumi
• Delay Time: 250 ms ( Waktu perambatan gelombang dari stasiun bumi ke satelit dan kembali lagi ke stasiun bumi)
• Jumlah Satelit: 3 (Global Coverage)
• Penggunaan: Banyak digunakan oleh satelit untuk sistem telekomunikasi tetap, seperti Palapa, Intelsat, Asiasat, dll.

Kecepatabn Orbit

Untuk satelit dalam orbit lingkaran, hubungan antara kecepatan orbital dan ketinggian ketat. Tugas roket peluncuran satelit adalah untuk melepaskan satelit pada tempat yang layak di ruang angkasa, dengan kecepatan yang sesuai dan arah gerakan untuk memasukkannya ke dalam orbit yang diinginkan.
Bagaimana satelit tetap di orbit dapat berpikir tentang dua setara cara, baik yang menjelaskan hubungan antara ketinggian satelit dan kecepatan.
Gerak satelit dapat dilihat sebagai menciptakan gaya sentrifugal yang menentang daya tarik gravitasi. Sebagai contoh, bayangkan melampirkan obyek ke string dan berayun dalam lingkaran. Tujuannya menarik keluar terhadap string, dan bahwa kekuatan luar (gaya sentrifugal) menjadi lebih besar semakin cepat ayunan objek. Pada kecepatan yang tepat, gaya sentrifugal dari satelit karena gerak mengelilingi bumi hanya menyeimbangkan tarikan gravitasi, dan satelit tetap di orbit.
Karena tarikan gravitasi tumbuh lebih lemah lebih lanjut satelit adalah dari bumi, gaya sentrifugal yang diperlukan untuk menyeimbangkan gravitasi juga menurun dengan jarak dari Bumi. Semakin tinggi orbit satelit, semakin rendah kecepatan orbitnya.
Bergantian, satelit dapat dilihat sebagai terus jatuh menuju pusat bumi. Namun, karena satelit juga bergerak sejajar dengan permukaan bumi, bumi terus kurva jauh dari satelit. Dalam orbit melingkar, kecepatan satelit adalah persis apa yang dibutuhkan sehingga terus jatuh tapi terus jarak konstan dari Bumi. Kecepatan yang dibutuhkan tergantung pada ketinggian satelit karena geometri satelit Bumi dan karena tingkat di mana satelit jatuh ke bumi tergantung pada kekuatan gravitasi di ketinggiannya.

 

Periode Orbite 

Parameter kunci lain yang digunakan untuk menggambarkan satelit adalah waktu yang diperlukan untuk satelit untuk melakukan perjalanan mengelilingi bumi sekali, yaitu, untuk menyelesaikan satu orbit. Waktu ini dikenal sebagai periode orbit. Karena sebagai ketinggian orbit meningkatkan satelit kedua bergerak lebih lambat dan harus melakukan perjalanan jauh pada setiap orbit, periode meningkat dengan ketinggian orbit.
Untuk orbit ketinggian rendah (ketinggian beberapa ratus kilometer), periode adalah sekitar 90 menit; pada ketinggian yang lebih tinggi, periode meningkat. Sejak satu hari kira-kira 1.440 menit, plot menunjukkan bahwa satelit di ketinggian sekitar 36.000 kilometer mengorbit sekali sehari-pada tingkat yang sama bumi berputar. Orbit tersebut disebut geosynchronous.
Sebuah satelit ditempatkan di orbit geosynchronous di atas khatulistiwa adalah unik karena itu tetap di atas titik yang sama di bumi. Orbit geostasioner tersebut memiliki kegunaan penting.

 

line of sight

        Transmisi radio membutuhkan sebuah jalur kosong yang dibutuhkan oleh dua buah antena untuk saling berkomunikasi, ini yang dinamakan Radio Line of Sight. Hal ini sangat diperlukan apabila akan merancang suatu jaringan yang  beroperasi  pada  frekuensi  2.4  GHz  dan  terlebih  lagi  pada  frekuensi 5.8GHz. Line of Sight adalah sebuah jalur kosong yang ada diantara dua buah titik. Untuk mendapatkan daerah visual yang bersih pada sebuah Line of Sight, diantara 2 buah titik tersebut sebaiknya diusahakan tidak terdapat hambatan. Hal-hal yang dapat menjadi hambatan dalam suatu Line of Sight antara lain :

•           Bentuk Topografi, Contoh Pegunungan, Hutan

•           Sudut permukaan bumi

•           Gedung tinggi, rumah dan bangunan-bangunan lain

•           Pohon

Jika  hal-hal   tersebut   memiliki   ketinggian   yang   cukup   untuk   menutup pandangan dari masing-masing titik, maka tidak akan ada Visual Line of Sight. Pada gambar 2.8 hambatan yang menghalangi Visual Line of Sight, dapat juga menghalangi Radio Line of Sight.

                             Gambar 2.8 Visual Line Of Sight

Konsep Line of Sight menjadi lebih kompleks jika kita menggunakan gelombang mikro. Ingat bahwa sebagian besar karakteristik perambatan / propagasi gelombang elektromagnetik tergantung pada panjang gelombang-nya. Hal ini kira-kira mirip dengan pelebaran gelombang pada saat gelombang tersebut berjalan. Panjang gelombang cahaya sekitar 0.5 mikrometer, sementara gelombang mikro yang kita gunakan dalam jaringan wireless mempunyai panjang gelombang beberapa sentimeter. Konsekuensi-nya, pancaran gelombang mikro akan lebih lebar – dalam bahasa yang sederhana gelombang mikro membutuhkan ruang / jalan yang lebih lebar.

Perlu di catat bahwa pancaran cahaya tampak juga akan melebar sama dengan gelombang mikro, jika kita mengijinkan cahaya untuk bergerak cukup jauh, kita akan melihat pelebaran pancaran walaupun cahaya mempunyai panjang gelombang yang pendek. Jika kita mengarahkan sinar laser yang sangat fokus ke bulan, maka pancaran sinar laser tersebut akan melebar sampai sekitar jari-jari 100 meter pada saat sinar laser tersebut menyentuh permukaan bulan. Kita dapat melihat dengan jelas efek ini di malam hari yang cerah dengan laser pointer, yang biasa digunakan untuk presentasi, dan keker / binokular. Kita tidak perlu mengarahkan ke bulan, coba saja arahkan ke gunung yang jauh, atau bangunan yang jauh, misalnya, tower tangki air. Kita akan melihat dengan jelas bahwa jari-jari pancaran akan bertambah dengan semakin jauh-nya jarak yang di tempuh.

Jadi Line of Sight yang kita butuhkan agar dapat terjadi sambungan wireless yang optimal antara A dan B sebetulnya lebih dari sekedar garis lurus yang tipis – tapi lebih berbentuk cerutu, atau sebuah elips. Lebar cerutu / elips tersebut di kenal sebagai konsep Fresnel Zone.