MODEL KERAPATAN SPASIAL POPULASI SAMPAH ANTARIKSA TERKAIT AKTIVITAS MATAHARI DI KETINGGIAN 200 HINGGA 1000 KM.

(1)

MODEL KERAPATAN SPASIAL POPULASI SAMPAH ANTARIKSA TERKAIT AKTIVITAS MATAHARI DI KETINGGIAN 200 HINGGA 1000 KM

SKRIPSI

diajukan untuk memenuhi sebagian dari syarat untuk memperoleh gelar

sarjana sains jurusan pendidikan fisika program studi fisika

(2)

Model Kerapatan Spasial Populasi Sampah

Antariksa Terkait Aktivitas Matahari

Di Ketinggian 200 Hingga 1000 Km

Oleh Desy Novia

Sebuah skripsi yang diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana pada Fakultas Pendidikan Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Januari 2015

Hak Cipta dilindungi undang-undang.

Skripsi ini tidak boleh diperbanyak seluruhya atau sebagian,

(3)

(4)

LEMBAR PERNYATAAAN

Saya menyatakan bahwa skripsi dengan judul “MODEL KERAPATAN SPASIAL POPULASI SAMPAH ANTARIKSA TERKAIT AKTIVITAS

MATAHARI DI KETINGGIAN 200 HINGGA 1000 KM” ini sepenuhnya karya saya sendiri. Saya tidak melakukan penjiplakan atau pengutipan dengan cara-cara

yang tidak sesuai dengan etika ilmu yang berlaku dalam masyarakat keilmuan.

Atas pernyataan ini, saya siap menanggung risiko/ sanksi apabila di kemudian

ditemukan adanya pelanggaran terhadap etika keilmuan atau ada klaim dari pihak

lain terhadap keaslian karya saya ini.

Bandung, Januari 2015

Yang membuat pernyataan,

Desy Novia

(5)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena hanya

dengan rahmat dan karunia-Nyalah, penulis bisa menyusun dan menyelesaikan

Skripsi dengan judul “MODEL KERAPATAN SPASIAL POPULASI SAMPAH ANTARIKSA TERKAIT AKTIVITAS MATAHARI DI KETINGGIAN 200

HINGGA 1000 KM”. Penulisan skripsi ini dimaksudkan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana sains dari Program Studi Fisika, Jurusan

Pendidikan Fisika, Fakultas Pendidikan Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,

Universitas Pendidikan Indonesia.

Dengan keterbatasan dan kekurangan yang penulis miliki, maka

penyusunan skripsi ini sangat jauh dari kata sempurna. Untuk itu, penulis

mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun demi perbaikan di masa

yang akan datang. Akhir kata, semoga skripsi ini bisa memberikan manfaat bagi

penyusun khususnya dan pembaca umumnya.

Bandung, Desember 2014

(6)

UCAPAN TERIMA KASIH

Dalam penyusunan skripsi ini, penulis mendapat bantuan tenaga, ide, pikiran,

dukungan dan waktu dari berbagai pihak, baik secara langsung maupun tidak

langsung. Untuk itu penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada :

1. Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional yang telah mengizinkan

penulis untuk melakukan penelitian dan menyediakan fasilitas hingga skripsi

dapat terselesaikan.

2. Abdul Rachman, M.Si. selaku pembimbing I skripsi yang telah memberikan

ide, arahan, dukungan, do’a dan motivasi kepada penulis selama penelitian dan penyusunan skripsi hingga dapat terselesaikan.

3. Judhistira Aria Utama, M.Si. selaku pembimbing II skripsi yang telah

memberikan ide, arahan, dukungan, motivasi dan membantu penulis dalam

segala hal yang berkaitan dengan skripsi hingga dapat terselesaikan.

4. Dr. Lilik Hasanah, S.Si., M.Si. selaku pembimbing akademik yang telah

memberikan arahan, bimbingan dan dukungan dari awal perkuliahan hingga

terselesaikannya skripsi.

5. Drs. Waslaluddin, M.T., selaku koordinator tim skripsi Program Studi Fisika

yang telah memberikan arahan, dukungan, dan bantuan kepada penulis.

6. Dr. Ida Kaniawati, M.Si., selaku ketua Jurusan Pendidikan Fisika, FPMIPA,

UPI.

7. Drs. Taufik Ramlan Ramalis, M.Si. yang telah bersedia meluangkan waktunya

menjadi penguji untuk perbaikan skripsi.

8. Dr. Winny Liliawari, M.Si. yang telah bersedia meluangkan waktunya

menjadi penguji untuk perbaikan skripsi.

9. Kedua orang tua dan keluarga penulis yang telah memberikan motivasi untuk

penyelesaian skripsi.

10.Seluruh dosen yang telah memberikan ilmu yang bermanfaat selama penulis

mengikuti perkuliahan di Universitas Pendidikan Indonesia.

11.Seluruh staf tata usaha dan perpustakaan atas bantuan dan fasilitas yang telah

(7)

12.Hafizhotunnisa Ishmatullah dan Aulia Khairunnisa, yang telah berjuang

bersama, berbagi dukungan, do’a, semangat, motivasi dan hiburan kepada

penulis hingga terselesaikannya skripsi.

13.Didin Aminudin, yang telah memberikan do’a, motivasi, semangat, dan setia mendukung penulis hingga terselesaikannya skripsi.

14.Rahayu Ningsih, Lia Hikmatul Maula, M. Nurul Huda, dan Fajar Ramadhan,

atas segala kerja sama, motivasi, masukan, dan kebersamaannya. Kalian rekan

Tim yang luar biasa.

15.Teman-teman seperjuangan jurusan fisika C 2010 yang telah memberikan

semangat, do’a, dukungan, dan bantuan kepada penulis hingga terselesaikannya skripsi.

16.Anuy, Listya, Rahmah, Nisa, dan teman-teman yang telah menjadi teman

belajar, bermain, berbagi, berjuang hingga akhir untuk dapat menyelesaikan

(8)

MODEL KERAPATAN SPASIAL POPULASI SAMPAH ANTARIKSA TERKAIT AKTIVITAS MATAHARI

DI KETINGGIAN 200 HINGGA 1000 KM

DESY NOVIA, NIM 1001109

Pembimbing I : Abdul Rachman, M.Si

Pembimbing II : Judhistira Aria Utama, M.Si

Program Studi Fisika

Departemen Pendidikan Fisika FPMIPA UPI Bandung Tahun 2015

ABSTRAK

Hambatan atmosfer adalah salah satu penyebab terjadinya variasi kerapatan spasial populasi sampah antariksa di berbagai rentang ketinggian. Salah satu faktor yang mempengaruhi tinggi atau rendahnya hambatan atmosfer adalah aktivitas Matahari. Dalam studi ini, telah dikembangkan model kerapatan spasial populasi sampah antariksa dari ketinggian 200-1000 km dengan interval 100 km dalam kaitannya dengan aktivitas Matahari. Model atmosfer yang digunakan adalah model Russian GOST dengan alasan model ini cukup sederhana sehingga mudah diterapkan dalam program komputer namun tetap akurat disamping efisiensi komputasinya sangat baik. Metode penelitian yang digunakan adalah studi literatur, pembuatan program komputer, dan simulasi menggunakan perangkat lunak Matlab. Hasil studi sesuai dengan perkiraan bahwa dinamika kerapatan spasial populasi sampah antariksa sangat dipengaruhi oleh aktivitas Matahari pada rentang ketinggian 500-700 km. Pada rentang ketinggian tersebut, beda fase aktivitas Matahari juga membuat profil kerapatan spasial populasi sampah antariksa lebih bervariasi. Secara umum, kerapatan spasial populasi sampah antariksa cenderung menurun untuk semua kasus sepanjang periode yang ditinjau. Untuk kerapatan spasial awal yang sama di semua ketinggian, secara rata-rata laju perubahan kerapatan spasial populasi sampah antariksa semakin mengecil seiring dengan bertambahnya ketinggian benda. Namun, jika kerapatan spasial awal tersebut mengikuti kerapatan spasial empiris yang berpuncak di sekitar ketinggian 750 km maka rata-rata laju perubahan kerapatan tersebut relatif tetap. Studi ini berhasil memperbaiki riset sebelumnya tentang pengaruh aktivitas Matahari terhadap kerapatan spasial populasi sampah antariksa yang dilakukan di Pusat Sains Antariksa LAPAN.

(9)

SPATIAL DENSITY MODEL OF SPACE DEBRIS POPULATION RELATED TO SOLAR ACTIVITY

AT 200 TO 1000 KM ALTITUDE

DESY NOVIA, NIM 1001109

Pembimbing I : Abdul Rachman, M.Si

Pembimbing II : Judhistira Aria Utama, M.Si

Program Studi Fisika

Departemen Pendidikan Fisika FPMIPA UPI Bandung Tahun 2015

ABSTRACT

Atmospheric drag is one of the causes of spatial density variation of space debris population in different altitude interval. Solar activity is one of the factor that affect the magnitude of the atmospheric drag. In this study, we have developed a model of spatial density of space debris at 200 to 1000 km altitude with 100 km interval in relation to the solar activity. We used Russian GOST model as the atmospheric model for its simplicity and ease of computer implementation while still accurate with high computational efficiency. The method used is the study of literature, computer program development, and simulation using Matlab software. The result of this study showed that the spatial density of space debris population greatly influenced by solar activity at altitude of 500 to 700 km. At 500-700 km altitude, different phases of solar activity make spatial density profiles of space debris population is more varied. In general, the spatial density of space debris population tends to decrease for all cases during the period under review. For the same initial spatial density at all altitudes ranges, the average rate of change of the spatial density gets smaller with increasing altitude of the intervals. However, if the initial spatial density follows empirical spatial density culminating at around 750 km altitude, the average rate of change of density is relatively constant. This study managed to fix the previous research on the effects of solar activity on the spatial density of space debris population made in space science center LAPAN.

(10)

DAFTAR ISI

LEMBAR PERNYATAAN ... Error! Bookmark not defined.

KATA PENGANTAR ... Error! Bookmark not defined.

ABSTRAK ... Error! Bookmark not defined.

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR GAMBAR ... vii

DAFTAR TABEL ... x

DAFTAR LAMPIRAN ... xi

BAB I PENDAHULUAN ... Error! Bookmark not defined.

1.1 Latar Belakang ... Error! Bookmark not defined.

1.2 Rumusan Masalah ... Error! Bookmark not defined.

1.3 Batasan Masalah ... Error! Bookmark not defined.

1.4 Tujuan ... Error! Bookmark not defined.

1.5 Manfaat ... Error! Bookmark not defined.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... Error! Bookmark not defined.

2.1 Sampah Antariksa ... Error! Bookmark not defined.

2.1.1 Faktor Penambah dan Faktor Pengurang dalam Populasi Sampah

Antariksa ... Error! Bookmark not defined.

2.1.2 Kala Hidup Sampah Antariksa di Orbit Rendah Error! Bookmark not defined.

2.1.3 Populasi Sampah Antariksa ... Error! Bookmark not defined.

2.2 Kaitan antara Aktivitas Matahari pada Kerapatan Atmosfer dan Dinamika

Populasi Sampah Antariksa ... Error! Bookmark not defined.

2.3 Model Atmosfer ... Error! Bookmark not defined.

2.3.1 Model Atmosfer Standar (0-2000 km) . Error! Bookmark not defined.

2.3.2 CIRA (25-2500 km) ... Error! Bookmark not defined.

2.3.3 Model Jacchia-Robert ... Error! Bookmark not defined.

2.3.4 DTM (200-1200 km) dan NRLMSIS-00 (0-2000 km) ... Error! Bookmark not defined.

(11)

2.4 Studi Kerapatan Spasial Populasi Sampah Antariksa .... Error! Bookmark not defined.

BAB III METODOLOGI PENELITIAN... Error! Bookmark not defined.

3.1 Metode Penelitian... Error! Bookmark not defined.

3.2 Alur Penelitian ... Error! Bookmark not defined.

3.3 Pembuatan Model Kerapatan Spasial Populasi Sampah Antariksa Kaitannya

dengan Aktivitas Matahari Pada Ketinggian 200-1000 km . Error! Bookmark not defined.

3.4 Teknik Analisis ... Error! Bookmark not defined.

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... Error! Bookmark not defined.

4.1 Hasil Pengolahan Data dan Analisis ... Error! Bookmark not defined.

4.1.1 Perbandingan Kerapatan Atmosfer Model NRLSMSIE-00 dan

Russian GOST ... Error! Bookmark not defined.

4.1.2 Profil Kerapatan Spasial Populasi Sampah Antariksa ... Error! Bookmark not defined.

4.2 Pembahasan ... Error! Bookmark not defined.

4.2.1 Perbandingan Kerapatan Atmosfer Model NRLMSISE-00 dan

Russian GOST ... Error! Bookmark not defined.

4.2.2 Profil Kerapatan Spasial Populasi Sampah Antariksa ... Error! Bookmark not defined.

4.3 Kendala Penelitian ... Error! Bookmark not defined.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... Error! Bookmark not defined.

5.1 Kesimpulan ... Error! Bookmark not defined.

5.2 Saran ... Error! Bookmark not defined.

DAFTAR PUSTAKA ... Error! Bookmark not defined.

(12)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Profil ketinggian bekas roket SL-8 R/B milik Rusia yang jatuh pada

26 Juni 2005 ... Error! Bookmark not defined.

Gambar 2.1 Diagram klasifikasi benda antariksa ... Error! Bookmark not defined.

Gambar 2.2 Faktor Penambah dan Faktor Pengurangdalam Populasi

SampahAntariksa ... Error! Bookmark not defined.

Gambar 2.3 Kala hidup satelit sebagai fungsi dari ketinggian, aktivitas Matahari

dan koefisien Balistik. ... Error! Bookmark not defined.

Gambar 2.4 Distribusi spasial benda antariksa buatan yang terkatalog. Bumi

sebagai pusat dikelilingi oleh benda antariksa yang mengorbit

Bumi ... Error! Bookmark not defined.

Gambar 2.5 Distribusi populasi benda antariksa buatan yang terkatalog

berdasarkan jenisnya, 1994. ... Error! Bookmark not defined.

Gambar 2.6 Grafik pertumbuhan populasi benda antariksa buatan sejak 1957

hingga 2013 ... Error! Bookmark not defined.

Gambar 2.7 Distibursi kerapatan spasial benda antariksa yang terkatalog pada

bulan Januari 2013 ... Error! Bookmark not defined.

Gambar2.8 Fluks radio rata-rata bulanan (F10,7 bulanan) Error! Bookmark not defined.

Gambar 2.9 Model MSIS (Mass Spectometer Incoherent Scatter) yang

menyajikan hubungan kerapatan atmosfer terhadap ketinggian

untuk berbagai nilai F10,7 ... Error! Bookmark not defined.

Gambar 2.10 Perbandingan jumlah benda buatan dengan ketinggian dalam

rentang 600-700 km dengan benda di bawah ketinggian 600 km.Error! Bookmark not

Gambar 2.11 Pertumbuhan populasi benda antariksa buatan dari ketinggian 200

hingga 800 km yang dibandingkan dengan aktivitas matahari

(dalam rata-rata bulanan F17) sejak akhir 2008 hingga Juli 2013.

Garis tegak berwarna merah menunjukkan awal 2013.Error! Bookmark not defined.

Gambar 2.12 Kerapatan spasial populasi sampah antariksa hasil pemodelan

dengan koefisien balistik 50 kg/m2.



menyatakan fase aktivitas

(13)

Gambar 3.1 Alur Penelitian ... Error! Bookmark not defined.

Gambar 3.2. Rancangan model yang dikembangkan dalam studi ini. �

menyatakan kerapatan populasi. (Rachman, 2013b)Error! Bookmark not defined.

Gambar 3.3 Profil fase awal aktivitas Matahari untuk



= 0 (a)



= 25

(b)



= 5 (c)



= 75 (d) ... Error! Bookmark not defined.

Gambar 3.4 Profil kerapatan spasial awal untuk ₀ 1 (a) dan ₀ empiris(b) ... 31

Gambar 4.1 Perbandingan kerapatan atmosfer model model NRLMSISE-00 dan

model Russian GOST terhadap ketinggianError! Bookmark not defined.

Gambar 4.2 Model kerapatan spasial populasi sampah antariksa untuk 1500

benda selama 23 tahun dengan fase aktivitas Matahari yang

berbeda-beda

(



= 0, 25, 5, 75) ... Error! Bookmark not defined.

benda selama 23 tahun dengan kerapatan spasial awal yang

memakai model berdasarkan kerapatan spasial empiris dengan fase

aktivitas Matahari yang berbeda-beda (



= 0, 25, 5, 75)Error! Bookmark not define

benda selama 17 tahun dengan kerapatan spasial awal yang

memakai model berdasarkan kerapatan spasial empiris dengan fase

aktivitas Matahari yang berbeda-beda (



= 0, 25, 5, 75)Error! Bookmark not define

benda selama 23 tahun dengan kerapatan spasial awal sama untuk

semua ketinggian dengan fase aktivitas Matahari nol (



= 0).Error! Bookmark not d

Gambar 4.6 Laju perubahan kerapatan spasial populasi sampah antariksa terkait

aktivitas Matahari untuk kerapatan spasial awal sama pada setiap

(14)

aktivitas Matahari untuk kerapatan spasial awal mengikuti

kerapatan spasial empiris pada setiap rentang ketinggianError! Bookmark not define

benda selama 17 tahun dengan kerapatan spasial awal mengikuti

kerapatan spasial empiris untuk semua rentang ketinggian dengan

fase aktivitas Matahari 0,25 (



= 0,25) ... 41

aktivitas Matahari untuk kerapatan spasial awal mengikuti

kerapatan spasial empiris pada setiap rentang ketinggianError! Bookmark not define

Gambar 4.11 Ilustrasi peluruhan 24 benda antariksa pada berbagai ketinggian

awal dalam kurun waktu 23 tahun (a) dan profil jumlah benda yang

(15)

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Pendekatan Populasi Sampah Antariksa Berdasarkan Ukuran ... 11

Tabel 4.1Nilai F10,7, kp, dan Ap yang dipakai untuk membuat perbandingan

kerapatan atmosfer model Russian GOST dan NRLMSISE-00 terhadap

(16)

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Tabel Parameter Model Kerapatan Atmosfer Russian GOST ... 53

Lampiran 2. Skrip Matlab untuk Membandingkan Profil Kerapatan Atmosfer

Model NRLMSISE-00 dan Model Russian GOST ... 57

Lampiran 3. Flowchart Skrip Matlab ... 59

Lampiran 4. Skrip Matlab untuk Menghasilkan Grafik Kerapatan Spasial

(17)

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Metode Penelitian

Metode penelitian yang digunakan oleh penulis pada penelitian ini adalah

studi literatur, pembuatan program komputer, dan simulasi. Studi literatur yaitu

dengan mempelajari tentang sampah antariksa, hambatan atmosfer dan kaitannya

dengan aktivitas Matahari, macam-macam model atmosfer terutama model atmosfer

Russian GOST, dan penelitian kerapatan spasial populasi sampah antariksa.

Pembuatan program komputer dilakukan dengan menggunakan software Matlab

R2013a. Rancangan model kemudian diimplementasikan dengan Matlab R2013a lalu

dilakukan simulasi.

Model kerapatan atmosfer yang digunakan dalam penelitian ini adalah model

Russian GOST. Dari sekian banyak model kerapatan atmosfer, model ini dipilih

karena memiliki kemudahan dan kesederhanaan dalam implementasi komputer dan

juga memiliki tingkat akurasi yang cukup tinggi yaitu 90% selama aktivitas Matahari

minimum dan sekitar 70 % selama badai geomagnetik. Model kerapatan spasial

populasi sampah antariksa yang dikembangkan pada studi ini ditujukan untuk

mengetahui bagaimana pengaruh aktivitas Matahari secara khusus pada populasi

sampah antariksa di ketinggian 200 hingga 1000 km. Ketinggian ini dipilih karena

sekitar 47% benda antariksa buatan yang mengorbit Bumi berada pada ketinggian ini

di mana kerapatan atmosfernya cukup padat (Rachman, 2013b).

Dari kelima faktor penambah dan pengurang populasi sampah antariksa

seperti peluncuran satelit, penurunan kualitas material satelit, fragmentasi/pecahnya

(18)

26

sehingga sulit diperkirakan jumlahnya. Ukurannya umumnya jauh di bawah 10 cm

yang menjadi batasan studi ini.

3.2 Alur Penelitian

Dalam penelitian ini, ada 6 langkah yang dilakukan. Langkah pertama yaitu

studi literatur mengenai sampah antariksa, hambatan atmosfer dan kaitannya dengan

aktivitas Matahari, macam-macam model atmosfer, dan penelitian kerapatan spasial

populasi sampah antariksa. Langkah kedua yaitu membuat kode program komputer

untuk Model Atmosfer Russian GOST pada Matlab R2013a.

Langkah ketiga adalah membuat dan membandingkan profil kerapatan

atmosfer terhadap ketinggian dengan menggunakan model NRLMSISE-00 dan model

Russian GOST. Kerapatan atmosfer untuk model NRLMSISE-00 dihitung dengan

memanfaatkan fungsi atmosnrlmsise00 dari Aerospace Toolbox yang dimiliki

Matlab. Sedangkan untuk model Russian GOST dihitung dengan terlebih dahulu

membuat kode program komputernya dengan Matlab R2013a. Implementasi program

komputer dibuat mengikuti model yang sudah dipaparkan di tinjauan pustaka. Nilai

F10,7, kp, da Ap yang dipakai untuk membandingkan kedua model dapat dilihat pada

Tabel 4.1. Nilai indeks kp yang dipakai pada kerapatan atmosfer model Russian

GOST merupakan konversi dari nilai indeks Ap yang dipakai pada kerapatan

atmosfer model NRLMSISE-00. Konversi nilai indeks Ap ke indeks kp didapat dari

Vallado (2007).

Tabel 4.1 Nilai F10,7, kp, dan Ap yang dipakai untuk membuat perbandingan kerapatan atmosfer model Russian GOST dan NRLMSISE-00 terhadap ketinggian

Model Russian GOST Model NRLMSISE-00

F10,7 kp F10,7 Ap

75 2.3 75 8

125 2.67 125 12

175 3 175 16

(19)

27

Langkah keempat adalah mengaplikasikan model Russian GOST untuk

membuat model kerapatan spasial populasi sampah antariksa kaitannya dengan

aktivitas Matahari pada ketinggian 200-1000 km. Dalam penerapannya, model ini

dipakai untuk menghitung perubahan kerapatan atmosfer pada setiap rentang

ketinggian yang bergantung pada aktifitas Matahari. Dalam perhitungannya,

kerapatan atmosfer yang besar berakibat pada cepatnya waktu jatuh benda antariksa

sehingga berpengaruh pada profil kerapatan spasial populasi sampah antariksa.

Langkah kelima yaitu menganalisis dan membahas pengaruh aktivitas

matahari dalam kaitannya dengan dinamika kerapatan spasial populasi sampah

antariksa pada ketinggian 200-1000 km.

Langkah keenam yaitu membuat kesimpulan tentang pengaruh aktivitas

matahari dalam kaitannya dengan dinamika kerapatan spasial populasi sampah

antariksa pada ketinggian 200-1000 km.

(20)

28

Gambar 3.1. Alur Penelitian

3.3 Pembuatan Model Kerapatan Spasial Populasi Sampah Antariksa Kaitannya dengan Aktivitas Matahari Pada Ketinggian 200-1000 km

Model kerapatan spasial populasi sampah antariksa dibuat dengan Kesimpulan

Analisis dan Pembahasan tentang Pengaruh Aktivitas Matahari dalam kaitannya dengan dinamika kerapatan spasial populasi sampah antariksa pada ketinggian

200-1000 km

Mengaplikasikan Model Russian GOST untuk Membuat Model Kerapatan Spasial Populasi Sampah Antariksa Kaitannya dengan Aktivitas Matahari Pada

Ketinggian 200-1000 km

Membuat dan Membandingan Profil Kerapatan Atmosfer terhadap Ketinggian untuk Model Russian

GOST dengan Model NRLMSISE-00

Membuat Kode Program Komputer untuk Kerapatan Atmosfer Model Russian GOST pada Matlab R2013a

(21)

29

komputernya dengan Matlab R2013a. Model ini adalah penyempurnaan dari model

sebelumnya oleh Rachman (2013b).

Rancangan model dimulai dengan merancang populasi awal sampah

antariksa. Populasi ini terdiri dari 8 kelas ketinggian dengan interval 100 km dari

200-1000 km. Masing-masing kelas memiliki kerapatan tertentu yang menentukan

jumlah anggotanya berdasarkan jumlah total populasi. Untuk populasi awal, variasi

kerapatan tiap kelas ketinggian dinyatakan dalam fungsi �₀.

Gambar 3.2. Rancangan model yang dikembangkan dalam studi ini.

� menyatakan kerapatan populasi. (Rachman, 2013b)

Gambar 3.2 merupakan ilustrasi sederhana yang menggambarkan rancangan

model. Untuk menentukan populasi awal dalam setiap rentang ketinggian, studi ini

memakai fungsi randi yang terdapat dalam matlab. Kemudian model peluruhan

tertentu dalam hal ini model peluruhan Kennewel (1999) digunakan untuk

memperoleh ketinggian benda-benda di populasi berikutnya berdasarkan karakteristik

populasi sebelumnya. Pengaruh aktivitas Matahari yang menyebabkan adanya

hambatan atmosfer diperhitungkan untuk memperoleh kerapatan spasial pada setiap

(22)

30

Pengaruh variasi aktivitas Matahari dalam studi ini menggunakan F10,7

model yang diperhitungkan dengan mengasumsikan aktivitas tersebut berperilaku

menurut fungsi sinusoidal dengan puncaknya pada 200 sfu dan minimumnya pada 60

sfu. Variasi aktivitas matahari F10,7 pada penelitian ini memakai model F10.7 yang

dibuat terlebih dahulu skrip Matlabnya dan dapat dilihat pada skrip ke-2 Lampiran 4.

Selain itu, model aktivitas Matahari yang dibuat dalam studi ini disesuaikan dengan

siklus Matahari yang memiliki periode rata-rata 11 tahun.

Ketinggian benda dalam setiap kelasnya pada populasi awal ditentukan

secara acak memakai distribusi seragam memanfaatkan fungsi randi pada Matlab

R2013a. Ketinggian pada populasi berikutnya dihitung dengan memakai teknik yang

terdapat pada Kennewel (1999) dan model atmosfer yang digunakan adalah model

Russian GOST yang sudah dibuat kode program komputernya dalam studi ini.

Rancangan model kemudian diimplementasikan dengan Matlab R2013a lalu

dilakukan simulasi. Hasil simulasi kerapatan spasial populasi sampah antariksa pada

rentang ketinggian 200-1000 km kemudian dianalisis keterkaitannya dengan aktivitas

Matahari.

3.4 Teknik Analisis

Analisis dilakukan dengan melihat pengaruh variasi aktivitas Matahari, beda

fase awal aktivitas Matahari, dan kerapatan spasial awal populasi terhadap profil

kerapatan spasial populasi sampah antariksa.

Pengaruh variasi aktivitas Matahari dilihat dari 2 aspek: 1) pengaruh F10,7

dimana nilai F10,7 di atas 150 sfu menunjukkan periode aktivitas Matahari

maksimum (Wertz, 2002); 2) pengaruh berbedanya respon atmosfer terhadap

aktivitas Matahari pada setiap ketinggian yang berpuncak pada ketinggian sekitar 600

km.

Pengaruh beda fase awal aktivitas Matahari (



) dilihat dengan memulai

simulasi saat aktivitas Matahari minimum (



= 0), ¼ siklus (



= 0.25), ½ siklus

(



= 0.5), dan ¾ siklus (



= 0.75). Profil aktivitas Matahari yang bersesuaian

(23)

31

Gambar 3.3. Profil aktivitas Matahari untuk



= 0 (a)



= 0.25 (b)



= 0.5 (c)



= 0.75 (d)

Pengaruh perbedaan kerapatan spasial awal dilakukan dengan menggunakan

kerapatan spasial awal yang sama (₀ 1) untuk semua rentang ketinggian dan

kerapatan spasial yang mengikuti kerapatan spasial empiris

(₀ empiris). Kerapatan spasial awal yang sama untuk setiap rentang ketinggian

artinya distribusi benda pada populasi awal dibuat merata pada setiap rentang

ketinggian. Sedangkan kerapatan spasial awal yang mengikuti kerapatan spasial

empiris artinya distribusi benda pada populasi awal dibuat mendekati kerapatan

spasial empiris yang berpuncak pada ketinggian sekitar 750 km. Kerapatan spasial

empiris dihitung dengan memanfaatkan skrip Matlab yang diperoleh dari Pusat Sains

(24)

DAFTAR PUSTAKA

Ahmad, N. (2007). Pengaruh Aktivitas Matahari Dan Geomagnet Terhadap

Ketinggian Orbit Satelit. Majalah Sains dan Teknologi Dirgantara

(Majalah Lapan), 2 (2), hlm. 67-74.

Campbell, Bruce A. and Walter, Samuel. (1996). Intoduction To Space Science

and Spacecraft Applications.Houston:Gulf Publishing Company.

Djamaluddin, T. (2010). Sampah Antariksa Makin Padat [Online]. Tersedia:

http://tdjamaluddin.wordpress.com/2010/04/23/sampah-antariksa-makin-padat/ [16 April 2014]

Hedin, A. (1987). MSIS-86 Termospheric Model. Journal of Geophysical

Research (ISSN 0148-0227), 92, May 1, 1987, hlm. 4649-4662.

Kennewell, J. (1999). Satellite Orbital Decay Calculations, The Australian Space

Weather Agency.

Larson, Wiley J et al. (2005). Space Mission and Analysis Design Third

Edition.California:Microcosm Press.

Masietah. (2014). Faktor Dominan yang Berpengaruh Pada Jumlah Benda Jatuh

Antariksa Buatan Sejak 2008-2013. Skripsi Sarjana pada FPMIPA UPI

Bandung.

NASA. (1997). Meteoroids and Orbital Debris: Effect on Spacecraft, NASA

Reference Publication 1408.

NASA. (2013). Orbital Debris Quarterly News, 17(1).

NASA. (2014). Orbital Debris Quarterly News, 18(1).

National Academy of Science. (1995). Orbital Debris. Comitte on Space Debris,

National Reasearch Council, ISBN: 0-309-58716-6, 224 pages,6 x 9.

Natural Resources Canada. (2014). Solar radio flux - Plot of Monthly Averages.

Tersedia :http://www.spaceweather.gc.ca/solarflux/sx-6-mavg-eng.php

[04 Juni 2014]

Novia, Desy. (2014). Kajian Akurasi dan Efisiensi Model Atmosfer Russian

(25)

51

dipublikasikan di prosiding Seminar Nasional Sains dan Atmosfer dan

Antariksa (SNSAA) 2014, LAPAN.

NWRA. (2014). 10.7cm Solar Radio Flux(Observed and Derived from GPS

IONO Model) [Online]. Tersedia :

http://www.nwra.com/spawx/f10.html [22 April 2014]

Picone, J. M., A. E. Hedin, dan D.P. Drob. (2002). NRLMSISE-00 empirical

model of the atmosphere:Statistical comparisons and scientific

issues,Journal of Geophysics Research, 107(A12), 1468,

doi:10.1029/2002JA009430.

Rachman, A. (2011). Kerusakan Lingkungan Antariksa [Online]. Tersedia :

http://rachmanabdul.wordpress.com/2011/05/22/kerusakan-lingkungan-antariksa/ [16 April 2013]

Rachman, A. (2012a). Populasi Sampah Antariksa Menjelang Puncak Aktivitas

Matahari Siklus 24, Jurnal Sains Dirgantara, 10 ( 1), Desember 2012.

Rachman, A. (2012b). Karakteristik Kerapatan Atmosfer Orbit LAPAN-TUBSAT

Saat Peristiwa Flare/CME dan Badai Geomagnet, Laporan Kegiatan

Bidang Matahari dan Antariksa, Pusat Sains Antariksa, LAPAN,

November 2012.

Rachman,A. (2013a). Analisis Populasi Sampah Atariksa di Sekitar Puncak

Aktivitas Matahari Siklus ke-24, Evaluasi Akhir 2013, Pusat Sains

Antariksa.

Rachman, A. (2013b). Pengembangan Model Kerapatan Spasial Sampah

Antariksa: Kaitannya dengan Aktivitas Matahari, Prosiding Seminar

Nasional Sains Atmosfer dan Antariksa 2013.

Radio and Space Weather Service. (2014). Overview of Orbital Space Debris.

Tersedia: http://www.ips.gov.au/Educational/4/2/1[16 Mei 2014]

(26)

52

Vallado, D.A. (2007). Fundamentals of Astrodynamics and Applications Third

Edition, hlm. 549-571, 957-963. USA:Microcosm Press and Kluwer

Academic Publishers.

Wertz. (2002). Mission Geometry, Orbit and Constellation Design and

Management. Microcosm Press.

Yatini, C.Y dan Siahaan, Mabe. (2010). Pengaruh Perubahan Kerapatan