Slr ( Satelit laser Ranging)

SLR (SATEL L I TE

) L ASER ASER RANGI NG

Oleh: Muhammad Irsyadi Firdaus

3512100015

Joko Purnomo

3512100037

Rakhmaniar Farlisa Puteri

3512100093

Jurusan Teknik Geomatika Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya Surabaya

1. Pendahuluan

Satelit laser ranging atau SLR merupakan teknik yang diguanakan secara luas untuk menentukan orbit suatu objek yang beredar di luar angkasa dengan tingkat akurasi yang tinggi. Sistem ini mulai dikembangkan oleh NASA pada tahun 1964 dengan diluncurkannya satelit Beacon Explorer B. SLR juga merupakan merupakan teknik yang paling akurat dalam menentukan posisi geosentrik dari sebuah satelit Bumi, mampu mengkalibrasi presisi dari altimeter radar dan memisahkan pergeseran instrumentasi jangka panjang dari perubahan sekuler sekuler dalam topografi samudera. Kemampuan SLR untuk mengukur variasi temporal dalam bidang gravitasi bumi, memonitor pergerakan jaringan stasiun terhadap pusat bumi, serta kemampuannya untuk memonitor pergerakan vertikal dalam sebuah sistem absolut, membuat SLR memiliki keunikan untuk membuat model dan mengevaluasi perubahan musim jangka panjang.

2. Prinsip Kerja

Secara garis besar cara kerja SLR yaitu teleskop yang berada di stasiun permukaan bumi, bertindak sebagai pengirim sinar laser kuat ke arah reflektor, dan sebagai penerima pantulan sinar laser dari reflektor tersebut. Ketika teleskop memancarkan sinar laser maka detektor photon akan memulai menghitung waktu

Trusted by over 1 million members

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





yang dibutukan sinar laser sampai ke reflektor dan waktu yang dibutuhkan reflektor untuk mengembalikan/memantulkan sinar laser tersebut ke permukaan bumi (teleskop). Waktu yang diperlukan itu dapat digunakan untuk menentukan koordinat dari stasiun dan orbit satelit relatif terhadap pusat bumi. Keakuratan data pengukuran 30 piko detik, karena kecepatan cahaya sinar laser relatif konstan, sehingga pengukuran waktu tempuh sama dengan mengukur jarak tempuh. Satelit yang menggunakan sistem ini ada LAGEOS , Starlette.

Gambar 1. Skema kerja SLR

Sistem SLR ini berbasiskan pada pengukuran jarak dengan laser ke satelit yang dilengkapi dengan retro-reflektor laser. Pulsa yang sangat pendek dari laser dikirimkan teleskop dari stasiun bumi, dan terus dipantulkan dengan suatu reflektor khusus didalam satelit dan memantul kembali ke bumi. Waktu yang diperlukan gelombang pulsa ini diukur, sehingga dengan demikian kita dapat mengukur jaraknya.





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

Parameter yang telah diketahui o

panjang gelombang laser

o

lintang dan ketinggian dari stasiun pengamat ( φ,H)

o

koreksi eksentrisitas tanah dan satelit

o

koordinat relative stasiun pengamat

Parameter yang akan ditentukan o

frekuensi laser (f(λ))

o

tekanan udara

o

temperature udara

o

tekanan uap air

o

elevasi sebenarnya dari satelit

Untuk menentukan Jarak dapat dirumuskan dengan peramaan berikut :

d = c. Δt / 2 c = kecepatan cahaya dt = waktu tempuh laser dari stasiun bumi ke satelit dan kembali lagi ke stasiun bumi Faktor koreksi banyak sekali yang harus diperhitungkan sehingga geometri pengamatan SLR dapat diformulasikan sebagai berikut :

d = c. Δt / 2 + Δ d o +Δ ds +Δ d b +Δ df +Δ dr +η Dimana

Δt = data ukuran waktu tempuh pulsa laser Δdo= koreksi eksentrisitas di tanah Δds = koreksi eksentrisitas di satelit Δd b = delay sinyal di sistem tanah (ground system) Δ dr = koreksi refraksi η= kesalahan random dan bias yang tersisa.





Gambar 3. Geometri Pengamatan SLR

Kesalahan-kesalahan akibat eksentrisitas ( ∆d o dan ∆ds ) disebabkan pada saat pembuatan oleh pabrik. Untuk menghilangkan kesalahan tersebut terlebih dahulu harus dilakukan kalibrasi. Kesalahan yang diakibatkan oleh refraksi diakibatkan jalan yang ditempuh oleh sinyal melalui lapisan-lapisan atmosfir yang dapat menyebabkan penamabahan atau pengurangan jarak sebenarnya antara satelit dengan ground station. Kesalahan akibat refraksi ini dapat direduksi dengan menggunakan formula dari Marrini dan Murray, yaitu:

∆d r = f(λ) / f(φ,H) . A+B / { sin E + [ B / (A+B)] / sin E + 0,01 } Dimana : o

A=0.002357 P 0 + 0.000141 e 0

o

B=1.084x10-8 P0 T0 K + 4.734x10 -8 (P02/T0)(2/(3-1/K))

o

– 0.00968 cos 2φ – 0.00104 K=1.163 – 0.00968 0.00104 T 0 + 0.00001435 P 0

o

Parameter frekuensi laser f(λ)=0.9650 + (0.0164/ λ2) + (0.000228/ λ4)

o

Fungsi lokasi f( φ,H)=1 – 0.0026 0.0026 cos 2 φ – 0.00031 0.00031 H

Kesalahan akibat delay sinyal (∆d b) merupakan kesalahan sistematik. Untuk menghilangkannya, alat laser harus dikalibrasikan terlebih dahulu. Tingkat Ketelitian data ukuran jarak dengan SLR, dari tahun ke tahun semakin teliti, seperti yang ditunjukkan gambar 4. Yang memperlihatkan bahwa tingkat ketelitian jarak SLR meningkat dari level beberapa meter pada tahun 1964 hingga mencapai





Gambar 4. Ketelian Jarak SLR

3. Sistem SLR

Pada dasarnya suatu system SLR terdiri dari stasiun pengamat SLR dan satelit-satelit SLR.

Gambar 5. Contoh Bentuk Stasiun Pengamat SLR

Komponen utama dari pengamat di bumi (ground station) merupakan : 1. Pembangkit dan pemancar pulsa laser; yang terdiri dari suatu sistem optik. 2. Detektor dan analyzer pulsa yang kembali; yang terdiri dari teleskop penerima.





digunakan untuk menghidupkan alat penghitung selang waktu elektronik. Satelit target membawa “recto -reflector” yang sesuai/memadai. Pulsa yang direfleksikan diterima oleh stasiun bumi, dideteksi, diperkuat, dianalisa dan digunakan untuk menghentikan alat penghitung elektronik. Waktu yang dibutuhkan oleh sinyal untuk pulang-pergi diperoleh dari dua pembacaan alat penghitung waktu yang yang digunakan, dan direduksi direduksi ke dalam jarak d dengan kecepatan perambatan sinyal c. Pengoperasian sisem laser dikelompokkan sebagai berikut : Generasi Pertama : Panjang pulsa 10-40 ns, dengan ketelitian berkisar 1-6 meter,

biasanya menggunakan menggunakan “ruby laser” laser” dengan saklar saklar -Q (Q-switch). Generasi Kedua : Panjang pulsa 2-5 n, dengan ketelitian 30-100 cm, pada umumnya digunakan untuk Metode analisis pulsa. Generasi Ketiga : Panjang pulsa 0,1 - 0,2 ns, dengan ketelitian 1-3 cm, berkemampuan untuk mendeteksi foton tunggal (single photon). Perkembangan yang dilakukan pada generasi sistem laser yang baru menghasilkan kemampuan ketelitian jarak sampai 3 mm. Laser Ranging hanya mungkin dilakukan bagi satelit-satelit yang diperlengkapi dengan reflektor yang sesuai. Sinar laser yang datang pada satelit harus benar-benar dikirimkan kembali pada arah yang sama pada saat datangnya sinar s inar tersebut. Jenis reflektor yang seperti seper ti -reflektor ini pada umumnnya dibuat dari itu disebut juga “recto -reflector”; reflektor -reflektor prisma kaca. Reflektor merupakan alat yang pasif dan dapt dipasang dengan cukup mudah pada satelit, inilah sebabnya mengapa sejumlah besar kendaraan ruang angkasa membawa susunan relektor laser. Dalam banyak hal Teknik SLR digunakan untuk menyediakan informasi orbit secara presisi untuk misi peluncuran satelit (sebagai contoh satelit altimeter). Beberapa satelit yang diluncurkan hanya digunakan sebagai target yang presisi pada orbitnya. Kendaraan-kendaraan ruang angkasa ini desain dan parameter orbitnya telah dioptimasikan dengan baik. Satelit-satelit laser yang telah dihasilkan dari jenis ini i ni diantaranya STARLETTE, LAGEOS, AJISAI, dan ETALON. Komponen yang paling penting dari sistem Laser Ranging merupakan osilator laser. Dalam Geodesi Satelit dua jenis pembangkit pulsa laser padat telah secara luas









Elemen-Elemen Receiver dan Paket Pendeteksi



Analisis Impulse (Impulse Analysis)



Basis Waktu (Time Base)



Sistem Komputer



Detektor Pesawat (Airplane Detector)

Dalam banyak kasus, Metode SLR banyak digunakan untuk memperoleh informasi mengenai orbit satelit secara teliti untuk keperluan misi suatu satelit, misalnya satelit altimetri. Beberapa satelit seperti STARLETE, LAGEOS, AJISAI, dan ETALON dirancang dan diluncurkan dengan tujuan sebagai target yang teliti pada orbitnya. Ada 2 ( dua ) macam / jenis ground station SLR, yaitu : 1. Ground station yang tidak bergerak ( fixed ); dan 2. Ground station yang dapat dipindahkan ( transportable ). Satelit laser ranging merupakan sebuah Metode Two way-ranging. Komponen utama dari peralatan di bumi merupakan : 

Pembangkit dan pemancar dari pulsa laser, termasuk sistem optik dan bantalan;



Detektor dan analiser untuk pembalikan pulsa, termasuk teleskop penerima;



Unit pengukuran jarak waktu.

4. Aplikasi SLR Kontribusi-Kontribusi Kontribusi-Kontribusi SLR dalam Ilmu Bumi

Selama tiga dekade terakhir, jaringan SLR global telah menjadi sumber data yang bermanafaat untuk studi Bumi daratan, samudera, dan sistem atmosfernya. Dengan kata lain, SLR menyediakan determinasi orbit yang teliti untuk misi pemetaan permukaan samudera yang digunakan untuk membuat model sirkulasi samudera global. Untuk pemetaan perubahan volume pada daratan es atau topografi daratan. Hal





Gambar 6. temporal changes in the gravity field

SLR menunjang Penginderaan Langsung Ketinggian Permukaan

SLR menyediakan hasil ukuran secara langsung dan tidak membingungkan dari tinggi satelit altimeter dan membolehkan pemisahan efektif dari hanyutan sistem altimeter dari perubahan topografi samudera yang lama periodenya dalam tingkat sub-cm. Kalibrasi ini sangat tepat untuk pengukuran perubahan tinggi laut rata-rata secara global dalam beberapa mm/tahun dan dalam pemetaan topografi dataran es digunakan untuk memperkirakan perubahan volume es. Satelit altimeter juga digunakan untuk menghitung peta cotidal dari bulan utama M2 pada waktu pasang. Dengan memahami alam tentang pasang surut dan pergeseran dasar samudera membutuhkan ilmu pengetahun yang lebih detil tentang pasang surutnya samudera. Model pasang yang lebih baik juga dibutuhkan dalam mendukung model pengisian naiknya pasang untuk menganalisa ketelitian gravimetri. Kontribusi SLR Dalam Memonitor Ketinggian Laut Dan Es

Kontribusi SLR dalam memonitor perubahan ketinggian laut ada dua cara. Pertama, dengan menyediakan data untuk penentuan orbit. SLR menjamin orbit radial yang bagus dari satelit altimetri. Kedua, dengan meningkatkan pengetahuan perubahan sekuler tingkat mm/tahun. Variasi dalam tinggi permukaan laut rata-rata dari TOPEX/





Gambar 7. Perbandingan Antara Global Mean Anomalies dan Suhu Permukaan Laut

SLR Mengukur Dinamika Jangka Panjang Bumi, Samudera, dan Atmosfernya. Atmosfernya.

SLR menentukan rotasi bumi dan perubahan orientasi dalam distribusi masa dan pergantian momentum sudut dalam sistem bumi keseluruhan. SLR menentukan perubahan tinggi geosentrik dari sepasang stasiun dengan menentukan pergerakan tiap jaringan stasiun terhadap geosenter pada bebarapa tingkatan mm. Munculnya perubahan pada komponen X dan Y dari geosenter dapat di lihat pada tingkatan milimeter ini.

Pergerakan Kutub dari SLR





SLR Menunjang Studi Pergerakan Tektonik.

SLR menyediakan keakuratan penentuan mm/yr pergerakan stasiun pada skala global dalam lingkup referensi geosentrik. Dikombinasikan dengan model gravitasi dan perubahan puluhan tahun dalam dalam rotasi bumi.

Gambar 10. Vektor Pergesaran Titik Dari SLR

Referensi:

Hazanuddin Z, Abidin. 1997. geosat-6-upd . Bandung: ITB Hazanuddin Z, Abidin. 2001. Geodesi Satelit. Jakarta : Pradnya Paramita. Nn. 2014. Satellite Laser Ranging. http://www.ga.gov.au/earth-monitoring/geodesy/geodetictechniques/satellite-laser-ranging-slr.html. Diakses techniques/satellite-laser-ranging-slr.html. Diakses pada tanggal 28 April 2014. Nn. 2010. Satellite Laser Ranging and Earth Science. USA : Nasa Nn. 2012. Satellite Laser Ranging. http://www.ga.gov.au/earth-monitoring/geodesy/geodetictechniques/satellite-laser-ranging-slr.html. Diakses pada tanggal 28 April 2014.

Slr ( Satelit laser Ranging)

Recommend Documents