Dasar-Dasar Gerak dan Lintasan Satelit Oleh Dr. Suryadi Siregar
Program Studi Astronomi Institut Teknologi Bandung 2007
Kata Pengantar Diktat ini disusun untuk membantu mahasiswa dalam mengikuti perkuliahan dan tidak ditujukan untuk mengganti textbook. Beberapa pernyataan matematik diturunkan dalam catatan kuliah ini tapi lebih banyak lagi yang harus diselesaikan sendiri oleh pengikut kuliah, hal ini dimaksudkan agar mahasiswa terpicu untuk mencari tahu bagaimana dan kondisi apa yang diambil sehingga pernyataan tersebut dapat digunakan Beberapa buku standard edisi lama maupun baru seperti misalnya;
masih dapat dipergunakan
Agrawal, B. 1986 Design of Geosinchronous Space Craft, Prentice Hall, Inc,New York, USA Brooks,D.R 1977 Introduction to Orbit Dynamics and Its Application to satellite Based Earth Monitoring Missions, Scientific and Technical Information Office of NASA,Reference Publication 1009, USA Danby,J.M.A 1988 Fundamentals of Celestial, Willmann Bell,Inc,Richmond, USA Escobal,Pedro R 1975 Method of Orbit Determination, Robert E Krieger Publishing Company Malabar,USA Montenbruck Oliver and Gill Eberhard 2000 Satellite Orbits, Models, Methods and Applications,Springer-Verlag, Berlin Williem.E.Wiesel.1997 Space Flight Dynamics,Mc Graw-Hill International Companies,Inc, New York Disamping buku referensi diatas beberapa tulisan yang merupakan hasil penelitian/Tugas Akhir mahasiswa astronomi dapat juga anda baca di perpustakaan Astronomi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam- ITB. Buku tersebut antara lain adalah Rusdi Fatani 1989, Rekonstruksi Lintas Orbit Wahana Antariksa Galileo Bumi-Jupiter Dengan Multiple Gravity, Jurusan Astronomi ITB Diana Hayati 1992, Beberapa Alternatif Lintas Turun Orbit Bagi Satelit-Satelit Komersil 25 Tahun Yang Akan Datang,Jurusan Astronomi ITB A. Agus Ma’rufi 1992, Analisis Pengaruh Gangguan Gravitasi Benda Ke-Tiga dan Anomali Gravitasi Bumi Pada Gerak Satelit Geosinkron ,Jurusan Astronomi ITB Iman Witjaksono 1993, Rekonstruksi Lintas Planetary Fly-By Non-Koplanar Dengan Strategi Patched Conic Berharga Batas Majemuk. Studi Kasus : Rekonstruksi Misi Ulysses, Jurusan Astronomi ITB Fajar Ariadi 1993, Pembandingan Lintasan Antar Planet Dengan Tinjauan Masalah Harga Batas. Studi Kasus : Cassini, Jurusan Astronomi ITB Iman Santosa 1994, Model Transfer Orbit Dengan Masalah Nilai Awal Studi Kasus: Tour Galileo Di Bulan-Bulan Galilean, Jurusan Astronomi ITB
i
Agus Johan Tamim 1994, Strategi Pemeliharaan Stasiun Timur Barat Pada Satelit Geostasioner Diatas Equator Indonesia, Jurusan Astronomi ITB Adriana Wisni Ariasti 1994, Rekonstruksi Sirkularisasi Orbit Dengan Teknik Aerobraking. Studi Kasus : Misi Magellan ke Venus, Jurusan Astronomi ITB R. Narayana Sasrawiguna 1996, Pemilihan Orbit Untuk Satelit Sumber Daya Bumi, Jurusan Astronomi ITB Eka Efriarni Yusri 1996, Analisis Perubahan Setengah Sumbu Panjang dan Eksentrisitas Orbit Satelit rendah Akibat Gaya Hambatan Atmosfer Bumi, Jurusan Astronomi ITB Rahadjeng Hirawati, Probabilitas Tumbukan Satelit yang Orbitnya Berpotongan. Studi Kasus: Satelit Iridium, Jurusan Astronomi ITB Rachmaningsih 1996, Pengaruh Lokasi Peluncuran Satelit Terhadap Penghematan Waktu dan Bahan Bakar. Studi Kasus: Peluncuran Satelit Geosinkron, Jurusan Astronomi ITB Achmad Saefulhajat 1997, Menentukan Ukuran Kotak Parkir (Parking Box) Berdasarkan Strategi Manuver Pemeliharaan Posisi Satelit Geostasioner. Studi Kasus : Palapa C1, Jurusan Astronomi ITB Abd. Rachman 2000, Pengubahan Orbit Satelit Bumi Menggunakan Gravitasi Bulan, Jurusan Astronomi ITB Nizam Ahmad 2001, Rekonstruksi Kecepatan Wahana Cassini Pada Misi Saturnus 2004 – 2005, Jurusan Astronomi ITB Mangoloi Siahaan 2002 , Telaah Alih Orbit Satelit Palapa C-2, Jurusan Astronomi ITB
Selain itu ketika anda berselancar di internet ada baiknya untuk melihat penelitian mutakhir tentang satelit dan lintasannya beberapa situs seperti www.agi.com/international dapat memperluas wawasan sedangkan untuk publikasi ilmiah bisa juga anda mengunjungi www.agi.com/whitepapers. Model buku masakan (cook-book) memang tidak digunakan dalam menyusun catatan ini, hanya dibagian dasar Bab 1, penulis mencoba mengungkapkannya secara lebih rinci, hal lain silahkan pembaca lengkapi sendiri. Bandung awal Februari 2008
Suryadi Siregar
ii
Daftar Isi Bab 1. Masalah Dua Benda 1.1 Vektor
1-1
1.2 Momentum Linier, Momentum Sudut, Momen dan Gaya
1-2
1.3 Potensial Bola Padat
1-5
1.4 Persamaan Gerak Dua Titik Massa
1-8
1.5 Konstanta Luas, Momentum Sudut dan Energi
1-12
1.6 Orbit Dalam Bentuk Polar
1-14
Bab 2. Satelit Sebagai Benda Langit 2.1 Persamaan Gerak
2-2
2.2 Desain Orbit
2-5
2.3 Transfer Orbit
2-11
2.4 Transfer Hohmann
2-13
2.5 Gerak Eliptik Partikel yang Mengalami Perpindahan Pusat Gaya Sentral dari Satu Titik Fokus ke Titik Fokus yang Lain
2-19
2.6 Eksentrisitas Gerak iperbolik
2-20
2.7 Perubahan Massa Roket yang Bergerak dari Orbit Lingkaran dengan Kecepatan V1 Menjadi Lintasan Parabola dengan Kecepatan Dorong Vg
2-23
Bab 3. Orbit Multi Stasiun 3.1 Menentukan Parameter Orbit
3-3
3.1.1 Titik Acuan Bidang Inersial
3-3
3.1.2 Julian Day
3-3
iii
3.1.3 Transformasi Kalender Gregorian ke Julian Day 3.1.4 Transformasi Penanggalan Julian ke Kalender
3-3 Gregorian
3.1.5 Kedudukan Stasiun pada Bola Bumi
3-5 3-7
3.2 Posisi Satelit Terhadap Pengamat
3-11
3.3 Metoda Laplace
3-12
3.4 Persamaan Parameter Orbit
3-15
3.5 Orbit dari Multi Stasiun
3-19
3.5.1 Vektor Posisi
3-19
3.5.2 Vektor Kecepatan
3-21
Bab 4. Lintasan Antar Planet 4.1 Landasan Teori
4-2
4.2 Rancangan Lintasan
4-6
4.2.1 Lintasan Antar Bumi-Jupiter-Pluto(BJP)
4-7
4.2.2 Lintasan Antar Bumi-Jupiter-Saturnus-Pluto(BJSP)
4-11
4.2.3 Lintasan Antar Bumi-Jupiter-Saturnus- Uranus-Pluto(BJSUP)
4-11
4.2.4 Lintasan Antar Bumi-Jupiter-Saturnus-Uranus-NeptunusPluto(BJSUNP)
4-11
4.2.5 Misi International Sun-Earth Exploration(ISEE)
4-12
4.2.6 Review Masalah Tiga Benda Terbatas
4-13
4.2.7 International Sun-Earth Explorer
4-15
Bab 5. Desain Konstelasi Satelit Komunikasi Sebagai Alat Relay 5.1 Landasan Teori
5-3
5.2 Faktor Keubahan Elemen Orbit
5-5
5.3 Gangguan Gravitasional
5-5
iv
5.4 Gangguan Non Gravitasional
5-15
5.5 Deskripsi Atmosfer Bumi
5-16
5.6 Model Atmosfer Bumi
5-17
5.7 Efek Gerhana
5-26
5.8 Efek Gerhana Pada Lintasan Stasioner
5-28
Bab 6. Orbit Geostasioner Dan Permasalahannya 6.1 Pergeseran Longitude Akibat Anomali Gravitasi
6-2
6.2 Orbit Geostasioner Ideal
6-2
6.3 Ketidak Sempurnaan Orbit Geostasioner
6-3
6.4 Penyimpangan Inklinasi Orbit Geostasioner
6-3
6.5 Penyimpangan Eksentrisitas Orbit Geostasioner
6-5
6.6 Pemeliharaan Posisi(Station Keeping) Orbit Geostasioner
6-7
6.7 Pemeliharaan Posisi Akibat Efek Triaksialitas Bumi
6-8
6.8 Pemeliharaan Posisi Timur-Barat Dan Menghitung Laju Perubahan Ingsutan 6-9 Pengaruh Gangguan Benda Ke-Tiga Pada Gerak Satelit Geosinkron
6-13 6-14
6.9-1 Persamaan Gerak
6-16
6.9-2 Syarat Batas
6-19
6.9-3 Persamaan Gerak
6-19
6.10 Pengaruh Anomali Gravitasi Bumi Untuk Gerak Satelit Geosinkron
6-20
6.10-1 Potensial Bola Bumi
6-20
6.10-2 Radius Geosinkron
6-22
6.10-3 Percepatan Ingsut (Drift) Longitudinal
6-23
6.10-4 Orbit Hampir Stasioner
6-24
6.10-5 Gerak Relatif Satelit Pada Arah Normal Bidang Orbit
6-27
v
6.10-6 Gerak Relatif Gabungan
6-28
6.10-7 Batasan Geometri Pada Masalah Lintas Atas(Flyover)
6-30
6.10-8 Elemen Geometri
6-34
Bab 7. Orbit Dalam Ruang 7.1 Pernyataan Persamaan Lintasan
7-3
7.2 Contoh Kasus
7-5
7.3 Menentukan Elemen Orbit
7-10
7.4 Ilustrasi
7-18
7.5 Orbit Parabolik
7-21
Lampiran
8-1
vi
