Fanny Aditya Putri - Pusat Sains dan Teknologi Atmosfer e-mail: [email protected]
Pada Februari 2015 lalu, Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional (LAPAN) dan Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) melakukan penelitian bersama mengenai pengukuran GRK di lapisan stratosfer di atas wilayah Biak, Papua. Pengukuran GRK di lapisan stratosfer ini merupakan salah satu bagian dari kegiatan Synthesis of Dynamics and Chemistry for the Understanding of Atmospheric Processes in the Tropical Tropopause Layer over Indonesia. Pengukuran dilakukan dengan mengambil sampel udara menggunakan cryogenic air sampler. Sampler tersebut diluncurkan menggunakan balon stratosfer yang terbuat dari plastik. Kemudian, sampel udara yang terkumpul akan dianalisis menggunakan peralatan dengan presisi tinggi. Lokasi penelitian bertempat di Balai Penjejakan dan Kendali Wahana Antariksa, LAPAN Biak (Gambar 1.1). Peneliti/perekayasa LAPAN yang terlibat di penelitian ini berasal dari Pusat Sains dan Teknologi Atmosfer (PSTA), Balai Penjejakan dan Kendali Wahana Antariksa (BPKWA)
Biak, dan Balai Pengamatan Dirgantara Watukosek. Peneliti/perekayasa Jepang berasal dari JAXA dan beberapa perguruan tinggi seperti Universitas Hokkaido, Universitas Tohoku, dan Universitas Kyoto.
2. PEMBAHASAN
2.1. Cryogenic Air Sampler
Cryogenic air sampler digunakan untuk mengambil sampel udara pada ketinggian tertentu. Disebut cryogenic
karena sampel udara yang telah diambil akan berubah menjadi beku/padat tetapi akan kembali ke wujud gas pada saat kembali permukaan bumi. Sebagai zat pembeku, digunakan gas neon berbentuk cair. Pada penelitian kolaborasi ini, digunakan Joule-Thomson (JT) Sampler yang dikembangkan oleh Center for Atmospheric and Oceanic Studies, Universitas Tohoku (Jepang). Neon cair sebagai zat pembeku dihasilkan secara in-situ dari gas neon bertekanan tinggi yang sebelumnya telah didinginkan oleh nitrogen cair.
Gambar 2.1. (a) tampak atas dan (b) diagram blok dari sistem alat pengambil sampel udara yang terdiri dari cryogenic air sampler, gas neon, pneumatic dan solenoid valve, gas N2, serta unit pengontrol
2.2.Peluncuran Cryogenic Air Sampler menggunakan balon Plastik
Salah satu hal yang menarik dalam penelitian ini adalah penggunaan balon plastik sebagai wahana untuk membawa naik cryogenic air sampler. Pada umumnya, balon yang
peluncuran yang dilakukan mendarat di laut dan kemudian dilakukan recovery menggunakan kapal dan bantuan dari polisi air wilayah Biak. Selanjutnya, sampel akan dianalisis di laboratorium Universitas Tohoku menggunakan peralatan analisis presisi tinggi.
digunakan untuk pengamatan atmosfer adalah balon karet. Balon plastik pembawa cryogenic air sampler terbuat dari film (lapisan tipis) polietilen yang berisi gas helium. Telah dilakukan empat kali peluncuran, yaitu dua balon plastik bervolume 5000 m3 dan dua balon plastik bervolume 9000 m3. Pada setiap peluncuran, balon plastik membawa dua cryogenic sampler sehingga sampel yang dikumpulkan berjumlah delapan buah.
Selama peluncuran, posisi balon dan sampler dapat dipantau menggunakan transmisi radio yang terpasang pada sampler. Transmisi akan diterima oleh antena yang berada di ground station. Pada ketinggian atau tekanan yang diinginkan, salah satu klep (valve) pada sampler akan terbuka secara otomatis untuk mengambil sampel udara. Pada penelitian ini, ketinggian sampling divariasikan antara 17 - 30 km (17,2; 18,5; 20,8; 22; 23,9; 25,2; 27,4; 28,7 km). Selanjutnya, balon akan diputus setelah mencapai ketinggian atau tekanan tertentu. Pemutus balon yang digunakan ada dua jenis yaitu berdasarkan waktu dan berdasarkan tekanan.
Setelah balon diputus, sampler akan turun secara perlahan ke permukaan menggunakan parasut. Perkiraan lokasi sampler akan mendarat dapat dihitung melalui prediksi trajektori menggunakan data yang diperoleh dari transmisi sebelumnya. Selain itu, iridium buoy yang terpasang pada sampler akan mengirimkan sinyal yang akan diterima oleh peneliti di tempat peluncuran menggunakan jaringan satelit dan koneksi internet. Dengan data dari iridium buoy tersebut, posisi sampler berada dapat diprediksi dengan lebih akurat. Semua sampler dari
Gambar 2.2. Tabung gas helium dan regulatornya
2.3. Pengukuran dan analisis sampel udara
Setelah empat balon plastik (delapan sampler) berhasil diluncurkan dan berhasil dilakukan recovery, sampel udara tersebut kemudian dikirimkan ke Universitas Tohoku Jepang untuk dianalisis lebih lanjut di Atmospheric Trace Gas Laboratory. Analisis dilakukan bersama antara pihak Jepang dan LAPAN. Salah seorang peneliti di PSTA LAPAN tinggal selama satu bulan di Jepang untuk melakukan pengukuran dan mempelajari sistem yang digunakan.
Di Atmospheric Trace Gas Laboratory Universitas Tohoku terdapat peralatan penunjang sistem pengukuran dan
analisis yang dikenal dengan nama Automated Line of GC and NDIR (ALiGN). Sistem pengukuran ini menggunakan tiga buah kromatografi gas dengan detektor yang berbeda dan satu buah CO2 analyzer (NDIR/Non-Dispersive InfraRed). Detektor yang digunakan dalam tiga kromatografi gas tersebut yaitu Flame Ionization Detector (FID), Electron Capture Detector (ECD), dan Reduction Gas Analyzer (RGA). Kromatografi gas dengan FID digunakan untuk pengukuran CH4 (metana), ECD untuk N2O dan SF6, sedangkan RGA untuk CO dan H2.
Gambar 2.4. Setelah selesai mengambil sampel udara, balon diputus sehingga sampler turun kembali ke permukaan bumi dan mendarat di laut kemudian dilakukan recovery.
Gambar 2.5 Skema Automated Line of GC and NDIR (ALiGN)
3. PENUTUP
Kegiatan kolaborasi antara LAPAN dan JAXA serta beberapa perguruan tinggi Jepang yang berlangsung di Biak pada Februari 2015 lalu merupakan awal kegiatan yang bertujuan untuk memahami mekanisme fisika dan kimia yang terjadi di Tropical Tropopause Layer. Salah satu tahapan untuk memahami mekanisme tersebut adalah dengan mengetahui profil gas-gas di stratosfer melalui pengambilan sampel udara. Dengan demikian, selain menambah pengetahuan mengenai
teknik-teknik pengambilan sampel di stratosfer, diharapkan kegiatan ini dapat memberikan kontribusi pada peningkatan pengetahuan mengenai gas rumah kaca dan pemanasan global.
Gambar 2.6. Rangkaian Automated Line of GC and NDIR (ALiGN) yang terdiri dari kromatografi gas dan Non-Dispersive InfraRed
Gambar 2.1. Persiapan peluncuran roket LAPAN di Balai Produksi dan Pengujian - Pameungpeuk
1. PendaHuLuan
“Tuntutlah Ilmu sampai ke negeri Cina,” ungkapan hadist tersebut sangat populer di masyarakat. Realita hadist tersebut tidak terbantahkan karena Cina, kini Republik Rakyat Tiongkok (RRT) sudah menguasai berbagai bidang teknologi industri dan perdagangan global. Salah satunya teknologi antariksa seperti, teknologi Roket Peluncur Satelit (RPS); Teknologi Satelit; Bandar Antariksa dan Stasiun Antariksa. Pada 2013 RRT berhasil mendaratkan astronotnya (antariksawan) di stasiun antariksa Tiangong buatan sendiri. Prestasi ini