Gerak Satelit

Satelit-satelit buatan manusia yang mengorbit mengelilingi bumi kini bukan hal yang baru. Sebuah satelit diletakkan ke dalam orbitnya dengan cara memberinya percepatan yang besar hingga mencapai suatu kecepatan tangensial yang cukup tinggi dan memadai dengan bantuan roket, seperti dilukiskan dalam gambar (1).
Jika kecepatannya terlalu tinggi, pesawat ruang angkasa ini (satelit) tidak akan terperangkap di dalam orbitnya oleh gravitasi Bumi dan akan dilepas entah ke mana, takkan kembali. Jika kecepatan terlalu rendah, pesawat itu akan jatuh kembali ke Bumi. Satelit-satelit biasanya diletakkan dalam orbit lingkaran (atau mendekati lingkaran), karena bentuk lintasan orbit semacam ini memerlukan kecepatan lepas landas terkecil.

Sering kali kita bertanya-tanya “apa yang menjadikan satelit tetap berada di atas sana?” jawabannya adalah: kecepatannya yang tinggi. Jika sebuah satelit berhenti bergerak, pesawat itu akan langsung jatuh ke Bumi. Tetapi, dengan kecepatan yang sangat tinggi yang dimilikinya, sebuah satelit akan segera terbang dan hilang di ruang angkasa (1-2) jika tidak ditahan oleh gravitasi Bumi yang mengurungnya di dalam lintasan orbitnya. Pada kenyataannya, sebuah satelit memang bergerak jatuh ke Bumi (bergerak dipercepat menuju Bumi), namun kecepatan tangensialnya (kecepatan yang menyinggung lintasan melingkar) sangat tinggi yang dimilikinya mencegah satelit itu jatuh ke permukaan Bumi.

Untuk satelit yang bergerak dalam lintasan lingkaran (setidaknya mendekati lingkaran),, gambar (1-3) percepatan yang diperlukan adalah percepatan sentripetal, maka pada satelit yang mengalami gaya gravitasi Bumi dapat diperoleh

Gambar 2

Persamaan (1) digunakan untuk menentukan kecepatan tangensial satelit (kecepatan orbit) untuk satelit yang memiliki jari-jari orbit r. Persamaan (2) berlaku jika diketahui orbit satelit berada pada ketinggian h dan permukaan Bumi, r = h + R_E.

Dari persamaan (1) menunjukkan bahwa ternyata laju satelit tidak bergantung pada massanya sendiri. Jadi, satelit-satelit dengan massa yang berbeda-beda dan mengorbit bumi pada jarak yang sama memiliki laju dan periode yang sama. Persamaan (1) juga berlaku untuk menghitung kecepatan satelit alami planet seperti Bulan yaitu satelit alami dari planet Bumi dan satelit alami untuk planet lainnya.

 Satelit Geosynchronous (satelit buatan)

Gambar 3

Jenis satelit yang secara terus menerus berada di atas sebuah titik yang sama pada permukaan Bumi (geo-sinkron), yang hanya mungkin diwujudkan bila satelit ini mengorbit di atas garis khatulistiwa Bumi. Mengapa? Karena pusat orbit satelit selalu berada di pusat Bumi; sehingga tidak mungkin memiliki satelit yang mengorbit di atas suatu titik tetap di Bumi pada garis lintang selain 0⁰. Satelit- satelit semacam ini digunakan untuk transmisi radio dan TV, peramalan cuaca, dan sambungan (relay) komunikasi. Satelit ini sangat berguna karena antena penerima dan antena transmisi di titik manapun di Bumi tetap terhubung dengan satelit ini (tidak dibutuhkan satelit pencari dan satelit pemindai). (satelit ini berputar mengelilingi Bumi dengan periode yang sama dengan Bumi berotasi pada sumbunya, tepatnya 24 jam/putaran).

Satelit yang berada di orbit geo-sinkron (geostasioner) akan menunjukan perilaku sebagai:

• Satelit akan berputar searah dengan putaran bumi.
• Periode rotasi satelit sama dengan periode rotasi bumi.
• Satelit akan bergerak secara langsung di atas ekuator bumi
• Pusat dari orbit geostasioner ada di pusat bumi.

Untuk satelit geo-sinkron yang berada dekat dengan permukaan bumi, jari-jari orbit r dapat diambil mendekati jari-jari bumi (r ≈ R_E), maka persamaan (1) menjadi,

Karena

maka persamaan (3) menjadi

Karena percepatan gravitasi dekat permukaan bumi kira-kira g = 9,8 m/s² dan jari-jari bumi R_E = 6400 km, sehingga kita peroleh kelajuan yang diperlukan satelit untuk mengorbit bumi, v (persamaan (4)) adalah

 

Kecepatan tangensial satelit yang ditunjukkan pada persamaan (1) tidak lain adalah

Persamaan (5) digunakan untuk mencari periode satelit yang mengorbit planet, misalnya periode bulan mengelilingi bumi, atau satelit untuk planet lainnya. Misalkan satelit mengelilingi Mars, berarti massa bumi diganti dengan massa planet Mars.
Untuk mencari jari-jari orbit satelit persamaan (5) dapat kita nyatakan sebagai

Persamaan (6) dapat kita nyatakan sebagai,

                                                           

Persamaan (6), (7) dan (8) digunakan untuk menentukan jari-jari orbit planet, baik satelit geo-sinkron, dan satelit alamiah saat mengitari planet.

Gerak Satelit 2015-10-13T20:23:00-07:00 Rating: 4.8 Diposkan Oleh: Fista Legra