WAHANA MARINER 10

1.  DESKRIPSI WAHANA

Mariner 10 adalah wahana antariksa antarplanet pertama yang pergi ke planet Merkurius. Misinya adalah mengamati dan mempelajari planet Merkurius serta mengukur keadaan lingkungan atmosfer, permukaan, dan karakteristik yang lain. Tujuan lain dari Mariner 10 adalah percobaan mengenai gravity-assist satelit dengan planet Venus. Pada saat itu, Mariner 10 adalah wahana antariksa pertama yang melakukan interplanetary space mission dengan menggunakan gravity assist Venus untuk mengubah lintasan trayektori dan kecepatannya. Mariner 10 melewati planet Merkurius tiga kali dan mendapatkan 10000 foto yang mencakup 57% dari permukaan planet Merkurius. Sampai sekarang Mariner 10 masih mengorbit matahari namun tidak mengirim data karena bahan bakarnya sudah habis dan komunikasinya sudah diputus.

Mariner 10 diluncurkan oleh NASA pada tanggal 3 November 1973 pukul 05.45 UTC di Cape Canaveral, Amerika Serikat. Pada saat diluncurkan, massa total dari wahana antariksa ini adalah 502,9 kg termasuk 29 kg propellant dan gas sistem kendali. Untuk menjalankan misinya sebagai pengamat, Mariner 10 dilengkapi dengan beberapa sistem instrumen yaitu  imaging system; infrared radiometer; ultraviolet airglow spectrometer; ultraviolet occultation spectrometer; magnetometers; charged-particle telescope dan plasma analyzer. Untuk menjalankan sistemnya, Mariner 10 menggunakan panel surya untuk menangkap cahaya matahari supaya bisa dijadikan sebagai sumber energi. Ukuran diagonalnya 1,39 meter dan ketebalanya 0,457 m. Panel suryanya berukuran 2,69 meter panjangnya dan 0,97 meter lebarnya dan terletak di atas dan luas totalnya 5,1 m2. Mesin roketnya adalah roket cair berbahanbakar hydrazine dengan gaya dorong 222 N  yang terletak di bawah badan wahana antaraiksa ini.

2. DATA WAHANA

Launch Sites

• Space station : Kennedy Space Center, Cape Canaveral

• Lokasi peluncuran: Florida,Amerika Serikat

• Koordinat peluncuran:28°27′20″N80°31′40″W

• Latitude peluncuran: 28°

• Batas lepas pantai : Samudra Atlantik

• Elevasi : 3.0

Orbit parkir

• Ketinggian: 6652 km

• Inklinasi: 28°

Wahana Peluncuran

• Massa Total: 502.4kg

• Massa Propelan: 29 kg

• Isp: 450 sekon

Ilustrasi trajektori sebenarnya pada wahana Mariner 10

3. PERHITUNGAN TRAJECTORY WAHANA ANTARIKSA

3.1 ASUMSI WAHANA ANTARIKSA

Hal yang perlu diperhatikan dalam perhitungan orbit transfer

-          Pada awal lintasan heliosentrik, kecepatan wahana antariksa relatif terhadap matahari. Jadi,

V_wahana  = V_bumi + V_{wahana relatif terhadap bumi}

-          Pada akhir lintasan heliosentrik, kecepatan wahana antariksa relatif terhadap matahari. Jadi,

V_wahana  = V_planet + V_{wahana relatif terhadap planet}

-          Orbit planet dapat diasumsikan sebidang dan berbentuk sirkuler

-          Orbit parkir satelit dianggap sirkuler

-          Wahana bergerak menjauh dari bumi dengan lintasan hiperbolik geosentris

-          Ketika wahana sudah mulai jauh dari bumi, gravitasi hanya dipengaruhi oleh matahari, sehingga orbit memasuki orbit heliosentris

Asumsi yang digunakan

-          Wahana tidak dipengaruhi benda lain selain matahari, bumi, venus, dan merkurius

-       Perisenter orbit wahana terhadap matahari sama dengan perisenter orbit wahana terhadap bumi

-        Bumi, Matahari, Venus dan Merkurius berada pada satu garis

3.2 TRAJEKTORI WAHANA ANTARIKSA

Untuk menjalankan misi peluncuran satelit dari bumi menuju merkurius dengan mendapatkan gravity-assist pada planet Venus, kita dapat menggunakan metode lintas orbit Hohmann dan Lambert. Metode tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut

     A. Lintasan Orbit Hohmann

·         Ketika wahana berada di dalam bola pengaruh suatu planet, maka hanya gravitasi planet itulah yang dipakai untuk perhitungan
Kecepatan wahana yang diperhitungkan hanya relatif terhadap planet tersebut

·         Ketika wahana berada di luar bola pengaruh planet, pengaruh gravitasi benda langit lain yang mungkin lebih besar dapat diperhitungkan dan kecepatan wahana adalah kecepatan relatif terhadap benda langit tersebut

          B. Trajektori

Lintasan yang ditempuh wahana dapat dilihat pada gambar di bawah. Lintasan orbit bumi terhadap matahari, Venus dan Merkurius terhadap matahari diasumsikan sirkuler. Lintasan orbit parkir diasumsikan sejajar dengan lintasan bumi dan juga sejajar dengan lintasan Venus dan  Merkurius. Mula-mula, roket mengorbit pada orbit parkir di bumi. Lalu roket diberi penambahan kecepatan sehingga lepas dari orbit bumi dengan lintasan hiperbolik. Ketika sudah jauh dari bola pengaruh bumi, maka orbit selanjutnya adalah heliosentrik dengan pusat matahari. Setelah mendekati planet Venus, wahana antariksa hanya fly by dengan pengaruh gravitasi Venus sehingga mengalami penambahan kecepatan dan pembelokan arah wahana antariksa. Kemudian, wahana antariksa mengarah pada planet Merkurius dan kecepatan wahana akan dikurangi sehingga dapat di-capture oleh planet Merkurius.

Ilustrasi orbit Bumi-Venus dengan sudut 180º

Ilustrasi orbit Venus-Merkurius dengan sudut 180º

3.3 PERHITUNGAN TRAJEKTORI WAHANA ANTARIKSA

3.3.1  PERHITUNGAN TRAJEKTORI HELIOSENTRIS MARINER 10

Perhitungan Trajektori Heliosentris dari Bumi ke Venus

Kecepatan bumi relatif terhadap matahari adalah 29.783 km/s
Kecepatan Venus terhadap matahari adalah 35.02 km/s
Kecepatan wahana pada aposenter orbit heliosentris bumi-venus adalah 27.287 km/s
Kecepatan wahana pada perisenter orbit heliosentris bumi-venus adalah 37.727 km/s

Waktu trajektori dari bumi ke Venus

Waktu tempuh wahana dari bumi menuju Venus adalah 146.076 hari

Perhitungan Trajektori Heliosentris dari Venus ke Merkurius

Kecepatan Merkurius terhadap matahari adalah 47.873 km/s

Kecepatan wahana pada aposenter orbit heliosentris Venus-Merkurius adalah 29.241 km/s

Kecepatan wahana pada perisenter orbit heliosentris Venus-Merkurius adalah 54.644 km/s

Waktu tempuh wahana dari Venus ke Merkurius adalah 75.545 hari

TIMING

Waktu yang diperlukan wahana untuk menempuh perjalanan luar angkasa dari bumi menuju Merkurius dengan flyby di Venus dapat dihitung dengan menjumlahkan waktu tempuh dari bumi-Venus dan Venus-Merkurius.

T_{bumi-Merkurius}  = T_bumi-Venus + T_{Venus-Merkurius}

T_{bumi-Merkurius}  =  146.076 + 75.545

T_{bumi-Merkurius}  = 221.621 hari

3.3.1  PERHITUNGAN LINTASAN HIPERBOLIK MARINER 10

Lintasan lepas hiperbola wahana di bumi

Kecepatan wahana di orbit parkir adalah 5.5324 km/s

Kecepatan lepas tak hingga absolut wahana di bumi adalah 2.496 km/s

Sudut lepas hiperbolik sebesar 120º

C3 sebesar 6.23 km²/s²

Massa propelan yang diperlukan ketika lepas dari bumi

Massa propelan wahana ketika lepas dari bumi adalah sebesar 9.837 kg

  

Lintasan lepas hiperbolik wahana di Venus

Perhitungan Lintas Lepas Hiperbolik saat flyby di Venus

Kecepatan sirkuler wahana pada ketinggian 5768 km dari Venus adalah 5.242 km/s

Eksentrisitas sebesar 2.215

Sudut datang hiperbolik adalah 116.838º

C3 sebesar 33.397 km²/s²

Massa propelan ketika flyby di Venus

Massa propelan ketika flyby di Venus adalah 6.415 kg

  

Lintasan lepas hiperbolik wahana di Merkurius

Eksentrisitas sebesar 7.542

Sudut datang hiperbolik adalah 97.62º

Perubahan kecepatan untuk capture adalah -5.09 km/s

C3 sebesar 45.846 km²/s²

Massa propelan wahana ketika di Merkurius 2.804 kg

4. ANALISIS

Secara perhitungan kami, waktu tempuh wahana antariksa Mariner 10 dari bumi menuju Merkurius adalah 221.621 hari.

Waktu peluncuran adalah tanggal 3 November 1973 dan waktu pada sampai Merkurius adalah tanggal 29 Maret 1974. Jadi waktu tempuh secara real adalah 146 hari.

Beda perhitungan waktu tempuh adalah 75.621 hari atau meleset sebesar 51.79% dari perhitungan kami. Hal ini dapat terjadi karena kita mengasumsikan posisi flyby Venus segaris dengan matahari dan planet dan posisi Merkurius segaris dengan matahari dan Venus. Jika kita lihat pada orbit trajektori yang sebenarnya, maka waktu tempuhnya akan lebih singkat daripada waktu tempuh yang kita hitung.

Asumsi lain yang mungkin adalah asumsi masalah dua benda. Untuk memudahkan perhitungan, kami memilih matahari sebagai pusat dari pergerakan wahana antariksa. Kejadian yang sesungguhnya adalah adanya gangguan yang diakibatkan oleh lintasan wahana antariksa yang berjarak dekat dengan planet Venus dan Merkurius. Hal tersebut tidak dapat direpresentasikan dengan tepat dengan menggunakan masalah dua benda.

Asumsi lainya adalah tinjauan 2 dimensi terhadap masalah ini. Hal yang sesungguhnya adalah masalah 3 dimensi,dimana perlu dilakukan beberapa hal seperti ganti inklinasi untuk menyesuaikan dengan inklinasi orbit planet yang dituju.

Soal Bonus

Asumsikan orbit operasi di planet tujuan adalah eliptik dengan e = 0,1. Anda diminta menentukan besar ΔV (dan massa propelan) yang diperlukan untuk suatu manuver memutar apsidal seperti terlihat dalam gambar di bawah ini. Δω = 45˚

Wahana membutuhkan tambahan kecepatan sebesar 0.193 km/s untuk mengubah manuver memutar apsidal. Massa propelan yang diperlukan adalah 0.0553 kg.

PRESENTASI KAMI

https://youtu.be/Nd9aYiZc_L0

Satelit Telkom-2 dan Roket Peluncur Ariane 5

Satelit Telkom-2

Satelit Telkom-2 adalah satelit milik Telkom yang sukses diluncurkan ke angkasa untuk menggantikan satelit Palapa B4. Satelit ini dibawa ke angkasa dengan menggunakan roket Ariane 5 dari Kourou di Guyana Perancis pada tanggal 16 November 2005 pukul 06:46 WIB. Beberapa tahapan penting harus dilalui untuk memastikan bahwa satelit Telkom-2 memang layak untuk diterima dan dioperasikan oleh TELKOM. Dimulai dari proses Geosynchronous Transfer Orbit (GTO) yang berlangsung kurang dari 10 hari dimana diantaranya secara parallel juga dilakukan proses In Orbit Testing (IOT) untuk subsystem BUS satelit Telkom-2.

Saat-saat menegangkan seperti Liquid Apogee Engine (LAE) burn, Deploymnet North and South Array, Deployment East dan West Reflector serta Breaking Burn yang mengantarkan satelit Telkom-2 ke orbit 118 bujur timur berhasil dilalui dengan sukses.

Setelah satelit Telkom-2 berada pada orbit normalnya maka proses berikutnya yaitu IOT Payload. Testing yang terdiri dari Antenna Cuts test, Diurnal Antenna Cut Test, Gain Step of LCTWTA test, dan Telemetry akhirnya berhasil dengan hasil sesuai spesifikasi yang kita harapkan dan memastikan bahwa satelit Telkom-2 pasca peluncuran dalam kondisi normal.

Operator

Pada saat ini pengendalian satelit Telkom-2 masih dilakukan oleh Mission Control Center (MCC) milik Orbital di Dulles, Virginia, Amerika Serikat. Adapun monitoring status kesehatan satelit dilaksanakan secara bersama-sama dengan Stasiun Pengendali Utama Satelit di Cibinong.

Telkom-2 memiliki umur operasi selama 15 tahun dan bernilai sekitar 170 juta dolar AS. Sekitar 70 persen kapasitas transponder Telkom-2 akan disewakan kepada pihak luar. Dari 30 persen kapasitas yang akan digunakan sendiri oleh Telkom, satelit buatan Orbital Sciences Corporation ini diharapkan akan mendukung sistem komunikasi transmisi backbone yang meliputi layanan telekomunikasi sambungan langsung jarak jauh (SLJJ), sambungan langsung internasional (SLI), internet, dan jaringan komunikasi untuk kepentingan militer.

Satelit ini akan beredar di orbit 118° BT dengan kapasitas 24 transponder C-band dan berbobot 1.975 kg. Daya jangkaunya mencapai seluruh ASEAN, India dan Guam.

Data mengenai posisi dan kecepatan aktual dapat dilihat di http://www.n2yo.com/?s=28902

Roket Ariane 5 ECA

Data Utama	Ariane 5 ECA
Tinggi	Mencapai 53 meter
Diameter	Mencapai 5.4 meter
Massa lepas landas*	780 Ton
Massa muatan **	10 Ton

*  Dua peluncur (Double Launch)
** Sampai ke orbit transfer geostasioner (GTO)

Peluncuran Satelit Telkom-2 adalah peluncuran ke-24 dari roket Ariane 5 dengan nomer seri  5ECA (V-167)

Roket Ariane 5ECA sukses diluncurkan dari Kourou, Guyana Perancis pada tanggal 16 November 2005 pada pukul 23:46 waktu setempat dengan membawa  satelit Spaceway F2 dan Telkom-2 ke orbit geostasioner.

Ariane 5 adalah sebuah sistem peluncuran sekali pakai (expendable launch system) yang dirancang untuk mengantarkan satelit ke orbit transfer geostationer dan untuk mengirim muatan ke orbit bumi rendah.

Ariane 5 diproduksi di bawah otoritas European Space Agency (ESA) dengan EADS SPACE Transportation sebagai kontraktor utama, memimpin sebuah konsorsium sub-kontraktor. Roket ini dioperasikan dan dipasarkan oleh Arianespace sebagai bagian dari program Ariane. EADS SPACE Transportation membangun roket-roket di Eropa dan Arianespace meluncurkan mereka dari sebuah pelabuhan angkasa di Kourou di Guyana Prancis.

Ariane 5 menggantikan Ariane 4, tetapi bukan merupakan turunannya secara langsung. Pengembangannya menghabiskan waktu 10 tahun dan biaya €7 miliar. ESA awalnya merancang Ariane 5 untuk meluncurkan shuttle mini berawak Hermes. Setelah ESA membatalkan Hermes, roket ini menjadi sebuah peluncur komersial.

Dua satelit dapat dimasukkan dengan menggunakan sebuah Sylda carrier. Tiga satelit utama juga dapat dimuat tergantung ukuran. Dapat membawa hingga delapan muatan sekunder, biasanya paket eksperimen kecil atau mini-satelit, dapat dibawa dengan sebuah platform ASAP (Ariane Structure for Auxiliary Payloads).

 

 Proses Peluncuran Ariane 5-ECA 

Rangkaian Peluncuran	Waktu	Kejadian Peluncuran	Ketinggian (km)
H0	0  :  00  :  00	Pembakaran 2 mesin (EAP)	0
H0 + 7 s	0  :  00  :  07	Mulai lepas landas	0
H0 + 143 s	0  :  02  :  23	Pelepasan mesin bakar (EAP)	69
H0 + 191 s	0  :  03  :  11	Pelepasan penutup satelit	107
H0 + 541 s	0  :  09  :  01	Pelepasan mesin utama (EPC)	178
H0 + 1487 s	0  :  24  :  47	Mematikan mesin kedua (ESCA)	640
H0 + 1645 s	0  :  27  :  25	Pelepasan satelit pertama	1036
H0 + 1781 s	0  :  29  :  41	Pelepasan struktur Sylda	1456
H0 + 2087 s	0  :  34  :  47	Pelepasan satelit kedua	2585
H0 + 2976 s	0  :  49  :  36	Misi selesai	6340

Untuk proses peluncuran Telkom-2 selengkapnya, silakan buka link ini https://spaceflightnow.com/ariane/v167/status.html


Tempat Peluncuran

Satelit Telkom-2 diluncurkan di Centre Spatial Guyanais (CGS) dekat Kourou, Guiana Perancis, Amerika Selatan. Beroperasi sejak 1968, sangat cocok sebagai lokasi peluncuran roket antariksa karena memiliki dua keuntungan geografis, yaitu:

• Sangat dekat dengan equator.Kondisi ini menguntungkan karena perputaran rotasi bumi dapat menambah kecepatan peluncuran satelit dengan mengarahkan roket ke arah timur.
• Letaknya dekat dengan area tak berpenghuni (laut lepas) di arah timur, sehingga tahapan roket dan puing-puing kegagalan dalam peluncuran roket tidak dapat membahayakan jiwa manusia. 

European Space Agency, badan antariksa Perancis CNES, dan perusahaan Arianespace melakukan peluncuran dari Kourou. Tempat ini dipilih tahun 1964 untuk menjadi pelabuhan antariksa Perancis. Ketika European Space Agency (ESA) didirikan tahun 1975, Perancis menawarkan berbagi Kourou dengan ESA. Peluncuran komersial juga dilakukan oleh perusahaan non-Eropa. ESA membayar dua per tiga pendapatan tahunan pelabuhan ini, dan juga mendanai pembaruan yang dilakukan selama pembangunan peluncur Ariane.

Kourou terletak 500 kilometer (310 mi) di utara khatulistiwa, di lintang 5°10'. Pada garis ini, rotasi Bumi mencapai kecepatan 460 meter per detik (1,000 mph/1,700 km/h) ketika jalur peluncuran mengarah ke timur

Analisis Penggantian Lokasi dan Roket Peluncur

Satelit Telkom 2 diluncurkan dengan roket Ariane 5 ECA di Kourou, Guyana Prancis. Apabila kita mengganti lokasi peluncuran roket, maka trajektori roket harus diubah juga. Pengubahan trajektori secara langsung berpengaruh pada sistem kontrol roket. Selain itu, jumlah bahan bakar roket kemungkinan besar akan berubah. Sedangkan, berat roket sangat diperhatikan dalam proses peluncuran, karena sebagian besar muatan roket peluncur adalah bahan bakarnya.

Apabila kita berandai-andai dengan menempatkan lokasi peluncuran di lintang yang lebih tinggi (jauh dari ekuator), misal di Spaceport Plesetsk Cosmodrome Rusia, untuk mencapai ekuator membutuhkan lintasan yang lebih panjang. Sehingga bahan bakar yang dibutuhkan akan bertambah. Roket Ariane 5 ECA akan bertambah muatannya. Sedangkan roket ini dirancang khusus untuk diluncurkan dari Kourou Guyana Prancis. Apabila diluncurkan dari Rusia, maka menurut kami konfigurasi bahan bakar dan penyusunannya di roket harus berbeda.

Karena konfigurasi penyusunan bahan bakar yang berbeda, kami mengusulkan untuk menggunakan roket peluncur lain. Perlu diketahui bahwa roket Ariane 5 ECA ini meluncurkan dua satelit sekaligus, sehingga biaya peluncuran roket lebih murah daripada roket yang meluncurkan hanya satu satelit. Apabila roket peluncur yang kami pilih nantinya hanya meluncurkan satu satelit saja, maka biaya yang dikeluarkan otomatis menjadi lebih tinggi.

Sumber:

http://www.telkom.co.id/satelit-telkom-2-telah-beroperasi-untuk-melayani-pelanggan-telkom.html

http://ridwanaz.com/umum/sejarah/sejarah-satelit-milik-indonesia/

http://bisnis.tempo.co/read/news/2005/12/23/05671101/satelit-telkom-2-mulai-beroperasi

http://satbeams.com/footprints?beam=5970

http://spacevids.tv/index.php/ariane-5-rockets/

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f2/Schema-lancement-Ariane-5.png

https://id.wikipedia.org/wiki/Ariane_5