VLBI

VLBI ( VERY LONG BASELINE INTERFEROMETRY INTERFEROMETRY )

1. Pendahuluan

Selain Global Navigation Satellite Systems Systems (GNSS), satelit dan Lunar Laser Ranging (SLR, LLR) dan teknik pengukuran jarak Doppler Doris ( Doppler Orbitography and adiopositioning Integrated by Satellite), Satellite ), Very Long Baseline Interferometri Interferometri (VLBI) adalah salah satu teknik ruang-geodesi. Teknik VLBI pertama kali dikembangkan dalam bidang radio astronomy dengan obyektif untuk mempelajari secara detil struktur sumber-sumber gelombang radio di luar angkasa dengan resolusi ketelitian angular yang tinggi. Dalam bidang satelit geodesi, teknik VLBI dapat dipandang sebagai teknik penentuan posisi relatif dengan menggunakan data fase dari gelombang radio yang dipancarkan oleh kuasar, yaitu benda langit pemancar gelombang radio alamiah. Dalam geodesi satelit, VLBI adalah teknik penentuan posisi relatif yang paling teliti. VLBI mengamati energi radio yang dipancarkan oleh quasar. Sebuah quasar adalah objek yang sangat cerah di tepi alam semesta kita. Kata quasar, kependekan dari “quasi-stellar “quasi-stellar radio source” dinamai pada 1960-an 1960 -an ketika quasar pertama kali terdeteksi. Sebuah quasar dilihat dengan teleskop optik muncul titik-seperti dan mirip dengan bintang tetapi sebenarnya cukup besar dan memberikan energi dari satu triliun kali lebih terang dari Matahari. Quasar yang begitu jauh, yang bahkan sangat terang tidak bisa terlihat tanpa teleskop yang sangat bagus. Quasar adalah benda yang paling paling jauh dan belum terdeteksi di Semesta ini. Dalam bidang geodesi, sistem VLBI terutama dimanfaatkan untuk aplikasi geodetik berskala global dan menuntut ketelitian ketelit ian yang relatif tinggi, t inggi, seperti realisasi kerangka referensi koordinat, penentuan parameter-parameter orientasi bumi, dan studi geodinamika.

2. Prinsip Dasar VLBI

Prinsip dari VLBI yaitu Dua sistem VLBI yang terpisah dengan jarak tertentu mengamati suatu kuasar yang sama. Data-data yang diamati oleh kedua sistem ini selanjutnya dikorelasikan. Dari proses korelasi ini selanjutnya akan diperoleh data pengamatan berupa perbedaan p erbedaan waktu tempuh sinyal dari kuasar ke kedua stastiun (group delay), perbedaan fase dari kedua sinyal (phase delay ), serta laju dari kedua delay tersebut (delay rate).

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.



Prinsip dari VLBI dapat diilustrasikan dengan gambar berikut ini.

Gambar. 1 Prinsip Dasar VLBI

Dari proses korelasi ini didapat parameter-parameter yaitu parameter yang memang diketahui dan parameter yang akan ditentukan. Parameter-parameter tersebut yaitu :

Parameter yang diketahui : o

kecepatan cahaya

o

kecepatan rotasi bumi

o

nutasi dan presisi

o

aberasi harian

Parameter yang akan ditentukan : o

waktu

o

frekuensi sinyal (f 0)

o

beda fase (∆tobs)

o

spherical equatorial coordinate (αs, δs)

o

Vektor baseline (jarak antar titik)

o

Koefisien dari polynomial dan fungsi trigonometri yang digunakan untuk



Dengan mengetahui vektor koordinat dari kuasar S dan vektor baseline B,maka vektor koordinat relatif antara dua stasiun dapat diestimasi. Seandainya vektor koordinat kuasar tidak diketahui, maka perhitungannya vektor koordinat kuasar dapat diestimasi bersamasama dengan vektor baseline. Persamaan menggunakan data pengamatan waktu tunda c.ƒ´tg (t)=B.S(t) Data delay geometrik (ƒ´tg) mengandung variabel kesalahan bias, walaupun nilainya kecil tapi tetap saja harus diperhitungkan , kesalahan bias tersebut adalah delay hasil pengamatan (ƒ´tobs), bias delay dela y karena tidak sinkronnya jam(ƒ´tclock), j am(ƒ´tclock), bias delay dalam instrumen (ƒ´tins), bias delay pengaruh refraksi troposfer (ƒ´ttrop), bias delay pengaruh refraksi ionosfer (ƒ´tion) dan bias delay efek realtivitas (ƒ´trel). ƒ´tobs = ƒ´tg +ƒ´tclock + ƒ´tobs+ƒ´tins + ƒ´ttrop + ƒ´tion + ƒ´trel

3. Cara Kerja VLBI

VLBI merupakan salah satu teknik penentuan posisi relative dengan menggunakan data fase dari gelombang radio yang dipancarkan oleh kuasar, yaitu benda langit pemancar gelombang radio alamiah. Karena letaknya yang sangat jauh dari bumi, maka perubahan posisi sudut pada kausar kausar terhadap bumi relative kecil. Pada saat ini ada sekitar 40 stasiun VLBI yang beroperasi diseluruh dunia. Distribusi stasiun tersebut dapat dapat ditunjjukkan oleh gambar berikut.



Setiap stasiun VLBI umumnya dilengkapi dengan penerima(receiver), jam (osilator) atom, serta perekam data (recorder). Karena sinyal dari kausar umumnya sangat lemah sekitar 1 Jansky (1 Jy = 10

- 26

Wm

- 2

Hz – 1). Maka untuk mendeteksinya diperlukan

teleskop radio dengan diameter yang besar. Sistem VLBI terutama dimanfaatkan untuk aplikasi geodetik berskala global dan menuntut ketelitian yang relative tinggi, seperti realisasi kerangka referensi koordinat, penentuan parameter-parameter orientasi bumi, dan studi geodinamika VLBI umumnya beroperasi pada 2 pita frekuensi, yaitu X band (panjang gelombang sekitar 4 cm, frekuensi sekitar 8 GHz) dan S band (panjang gelombang sekitar 15 cm, frekuensi sekitar 2 GHz). Kelemahannya, dibutuhkan stasiun pengamatan yang besar dan mahal. Dengan demikian dalam penerapan VLBI, NASA membutuhkan waktu 25 tahun dalam bentuk konsorsium sehingga terbentuk sistem VLBI yang baik. Sistem VLBI dapat dikelompokkan dalam beberapa komponen yaitu:

1. Objek astronomi sebagai sumber sinyal. Dalam hal ini Quasar 2. Propagasi gelombang, media propagasi gelombang elektromagnetik khususnya atmosfer bumi 3. Antenna dan system penerima, instrument mekanik dan elektronik 4. Bumi sebagai pembawa baseline interferometer dibentuk oleh pasangan antenna 5. Correlator 6. analisis pengamatan VLBI, yaitu yaitu penerapan secara fisik model matematika matematika melalui perangkat lunak berbasis pada obyektif obyektif dan subyektif keputusan dari operator.

Space Segment : Sumber Gelombang Radio

Sumber gelombang radio VLBI berasal dari Quasar. Quasar adalah objek yang sangat cerah di tepi alam semesta kita. Kata quasar, kependekan dari “quasi“quasi -stellar radio source” dinamai pada 1960-an ketika quasar pertama kali terdeteksi. Sebuah quasar dilihat dengan teleskop optik muncul titik-seperti dan mirip dengan bintang tetapi sebenarnya cukup besar dan memberikan energi dari satu triliun kali lebih terang dari Matahari



Gambar 4. Bentuk Quasar

Emisi radio dari quasar disebabkan oleh pertambahan materi ke dalam pusat lubang hitam yang disebut host galaxy, galaxy, dimana spektrum umumnya didominasi oleh optik, optik, ultraviolet atau emisi sinar-X. Ketika jatuh kedalam lubang hitam materi dan electron mengalami percepatan secara relative. Dengan demikian sebagian kecil radiasi termal, dan radiasi alam dari gelombang radio akan mengalami efek sinkroton. . Radiasi ini memiliki sejumlah karakteristik yang menguntungkan, seperti intensitas tinggi dan kontinuitas. Quasar mengandung suara radio yang keras (AGNs ) yang mendominasi emisi dari host galaxy-nya. galaxy-nya. Sejauh ini sekitar 4500 sumber Quasar telah diamati oleh geodesi VLBI. VLBI. Jumlah terang kompak (intensitas> 0.06 Jy) sumber radio ini diperkirakan berjumlah 25.000 (Preuss, 1982) dan dengan demikian jumlah pemantau sumber radio astrometric masih tidak dieksploitasi secara maksimal. Selain itu, intensitas fluks radio seharusnya tidak bervariasi terlalu banyak dengan waktu untuk memungkinkan pengamatan terus-menerus. Ground Segmen : teleskop radio dan instrumentasi

Radio teleskop terdapat dua macam yaitu, yang memiliki antenna tunggal dan multiple antenna. Antenna tunggal digunakan untuk keperluan astrometrik dan geodesi. Geodetic VLBI antena biasanya dikonstruksi dari steerable penuh yang terbuat dari baja dengan dasar beton yang melekat pada titik tetap acuan geometris .



Gambar 5. Antena VLBI

Di tahun 80-an dan 90-an abad lalu ada sejumlah stasiun pengamat VLBI yang aktif: the U.S. American systems MV1, MV2, and MV3 MV3 (Clark et al., 1987). The German Transportable Integrated Geodetic Observing system (TIGO, system (TIGO, Hase, 1999). Sebagian besar reflector antenna VLBI bertipe Cassegrain. Cassegrain. Pada tipe Cassegrain Cassegrain pada parabola reflector utama terdapat sub-reflektor sebagai focus dari reflector utama yang berbentuk convex convex hyperbolical . Salah satu sub-reflektor terletak di tengak reflector utama. Pada system ini setelah signal radio diterima, tidak secara otomatis diterima tetapi mengalami konversi elektronik yang disebut penerimaan heterodyne.

VLBI

Recommend Documents