Salah satu pertanyaan sains yang terkenal belakangan ini yaitu bagaimana cara kerja satelit? Yah tentu saja pertanyaan ini berkaitan akrab dengan booming-nya topik kontroversial bumi datar. Kali ini saya akan coba mengupas bagaimana satelit bekerja.
Bagaimana Cara Kerja Satelit?
Pembahasan kali ini akan terpusat pada cara peluncuran satelit sampai satelit tersebut mengorbit bumi. Makara mengenai penggunaan satelit sebagai alat untuk GPS, penelitian dan fotografi luar angkasa tidak akan saya bahas disini, mungkin akan ada di postingan berikutnya.
Yang akan saya bahas ialah struktur roket peluncur satelit, materi bakar roket peluncur, bagaimana roket bisa menembus mesosfer yang sangat hambar dan thermosfer yang sangat panas, alasan kenapa satelit harus melaju 28.000 km/jam dan bagaimana satelit bisa mengorbit bumi?
Struktur Roket
Berbicara mengenai bagaimana satelit bisa mengorbit bumi, maka niscaya akan membahas mengenai cara peluncuran satelit. Teman-teman niscaya sudah tahu kan kalau satelit selalu diluncurkan memakai roket?
Ada bermacam-macam jenis satelit dengan banyak sekali macam tujuan dan desainnya, oleh alasannya yaitu itu pada peluncurannya diharapkan jenis roket yang spesifik juga. Akan sangat sulit untuk menjelaskan seluruhnya ihwal kombinasi struktur roket dan satelit ini, tetapi NASA memperlihatkan citra sederhana-nya di webnya. Contohnya roket peluncur untuk satelit berjenis Kepler ialah ibarat ini:
Contoh lainnya bisa kalian coba di link berikut: Aplikasi website NASA Roket Science. Di web tersebut kalian juga bisa melihat proses peluncurannya.
Dari citra ini bisa kita lihat bahwa cara kerja satelit ialah selama peluncuran di atmosfer bumi, posisi satelit berada di bab dalam roket yang terlindung dari kondisi luar sebelum roket mencapai luar angkasa. Setelah di luar angkasa barulah permukaan roket dibuang dan satelit melaju tanpa pelindung.
Material Roket
Setiap bab pada roket memakai material yang berbeda-beda, yang niscaya desainnya berlapis-lapis dan dirangkai untuk bersifat tahan panas dan insulator (tidak menyalurkan panas).
Bagian luar-depan dari roket memakai reinforced carbon-carbon (RCC). Sifat material ini ialah bisa menahan temperatur sampai 2000 oC dan tekanan mencapai 700 MPa. Densitas material ini ialah 1.6-1.9 gr/cm3 lebih ringan 4 kali lipat dibandingkan besi yang massa jenisnya 7.9 gr/cm3.
Material penting lainnya yang dipakai sebagai dinding roket ialah High-temperature Reusable Surface Insulation (HRSI). Material ini memperlihatkan santunan pada bab dalam roket. Penggunaan materi ini bisa menciptakan material bab dalam bertahan dari perubahan temperatur yang ekstrim (-270 oC sampai 1600 oC). Kemudian kalau roket membawa insan (Space Shuttle) material lainnya yang digunkan ialah LRSI, FRCI dan TUFI.
Material roket ini harus tahan hambar dan panas yang ekstrim. Ini alasannya yaitu fakta bahwa lapisan atmosfer yang menyelimuti bumi mempunyai abjad yang ekstrim panasnya dan ekstrim dinginnya. Lapisan Mesosphere pada ketinggian 50-100 km dari permukaan bumi mempunyai temperatur mencapai -143 oC, sedangkan Thermosphere yang berada di ketinggian 85-500 km dari permukaan bumi bisa mencapai temperatur 2000 oC.
Baca Juga: Bagaimana Satelit Bertahan di Termosfer
Bahan Bakar Roket
Tidak ibarat pesawat yang mempunyai standard Avtur sebagai materi bakarnya, roket mempunyai banyak sekali pilihan materi bakar tergantung dari sistem peluncurannya (propulsion method). Beberapa metode peluncuran roket yang telah dikembangkan sanggup dilihat pada: tabel cara peluncuran roket Wikipedia.
Solid Fuel Rocket
Salah satu metode yang sudah pernah dipakai untuk penerbangan luar angkasa ialah Solid-fuel Rocket dengan memakai materi bakar Solid Rocket Boosters gabungan dari Amonium perklorat (sebagai pengoksidasi, 69.6% dari berat materi bakar), Alumunium (sebagai materi bakar, 16%), Besi Oksida (sebagai katalis, 0.4%), polibutadiena akrilonitril (PBAN) polimer (bahan bakar kedua, 12.04% dan epoxy (pengeras materi bakar, 1.96%. Makara jangan dikira ini semudah materi bakar pesawat ataupun kendaraan bermotor.
Electrostatic Ion Thruster
Saat saya mengunjungi K-Computer kemarin, salah satu kemudahan yang bisa saya nikmati ialah penggunaan Virtual Reality (VR) dalam simulasi pelepasan ion dari roket yang sistem pendorongnya ialah Electrostatic Ion Thruster. Dalam simulasi itu mereka mencoba melihat pergerakan dari ion-ion saat telah dilepaskan dari shuttle space/roket.
Nah Elektrostatic Ion Thruster ini biasanya memakai Xenon sebagai atom propelant-nya (warna hijau). Xenon masuk ke dalam chamber yang kemudian di b0mardir dengan elektron(warna kuning), alhasil ialah terbentuknya plasma. Elektron yang ada pada katode ditingkatkan kecepatannya menuju anoda(postitife gride), sehingga sanggup menghasilkan elektron dengan energi tinggi. Sementara ion yang kehilangan elektron akan bermuatan positif(warna biru) dan bergerak menuju plasma yang terbentuk, alhasil ialah gaya tolakan antara ion faktual dan negatif yang sangat kuat. Gaya tolakan ini dipakai sebagai pendorong roket menurut aturan ke-3 Newton.
Jadi bagi yang merasa sudah cukup berilmu dan menerka kalau materi bakar satelit itu kelasnya masih bensin atau senyawa hidrokarbon, harap minggir dulu yah. Proses ini memakai teknologi yang sangat advance dan melibatkan perhitungan yang sangat rumit. Melihat simulasinya saja saya sudah ibarat orang kampungan apalagi teknologi aslinya.
Bagaimana Satelit Mengorbit Bumi?
Proses penempatan satelit pada orbitnya ini persis ibarat yang digambarkan dalam animasi NASA yang sudah kalian lihat di sini. Pendorong satelit yang terakhir harus mempunyai cukup energi untuk mendorong satelit mencapai kecepatan minimum 8 km/s atau sekitar 28.000 km/jam, sebelum kemudian melepaskan satelit tersebut. Kesalahan sedikit saja pada sudut peluncuran ataupun kecepatan peluncuran akan menjadikan misi pengiriman satelit gagal.
Satelit yang bentuknya tidak aerodinamis bisa melaju dengan kecepatan 28.000 km/jam. Kecepatan ini memang lebih tinggi dari kecepatan bunyi yang hanya 1.236 km/jam. Fakta bahwa satelit yang bentuknya tidak aerodinamis ini sanggup melaju puluhan kali lipat kecepatan bunyi hanya bisa terjadi alasannya yaitu lingkungannya berada di luar angkasa. Di luar angkasa kerapatan jenisnya ialah 6×10-27 dari kerapatan jenis udara bumi. Ini sangat-sangat jauh berbeda dengan kondisi normal yang setiap hari kita alami, ibarat yang pernah saya bahas di bagian: Rotasi Satelit Mengelilingi Bumi.
Kecepatan satelit sendiri harus mencapai 8 km/s atau 28.000 km/jam menurut perhitungan aturan Newton dan Kepler ihwal orbital satelit. Pembahasan mengenai ini bisa kalian baca di bagian: Ide Newton Untuk Membuat Satelit.
Sumber:
- https://en.wikipedia.org/wiki/Reinforced_carbon%E2%80%93carbon#Mechanical_properties
- http://www.swri.org/3pubs/ttoday/fall03/LeadingEdge.htm
- https://en.wikipedia.org/wiki/Space_Shuttle_thermal_protection_system#High-temperature_reusable_surface_insulation_.28HRSI.29
- http://web.archive.org/web/20050330130012/http://www.cpia.jhu.edu:80/pdfs/cptrs/CPTR_96-65.pdf
- http://wikipedia.org
- http://www.nasa.gov/externalflash/RocketScience101/RocketScience101.html
- http://nasa.gov
Gambar:
- file:///Users/hudatnt/Downloads/Electrostatic_ion_thruster-en.svg
- http://www.azom.com/images/Article_Images/ImageForArticle_12034(2).jpg
Sumber https://mystupidtheory.com