PERANCANGAN DAN REALISASI TELESKOP MATAHARI DAN ANALISIS PEREKAMAN CITRA SECARA REAL-TIME

ABSTRACT

DESIGN, REALIZATION AND ANALYSIS OF SIMPLE SOLAR TELESCOPE AND REAL-TIME IMAGE ACQUISITION SYSTEM

By OSHINTA

The design and analysis of simple solar telescope and real time image acquisition has been done. The realized telescope is a refracting telescope. The telescope uses a 200 mm of focal length, 70 mm of diameters and f/2.9 of focal ratio objective lens. The focal length of the eyepiece is 20 mm and the diameter is 25 mm. The distance between objective lens and eyepiece is 223.2 mm whereas the total length of the telescope is 423.2 mm and the magnification is 10 times. For solar observation, we use a Mylar foil filter with 4000 7000 Å of wavelength which is put in front of the objective lens. A 4 inch pipe is used as the telescope tube. The inside of the tube telescope is in black for maximized the light absorption and the outside is in white for maximized the light reflection. A 4 inch aluminum pipe clamp is used as mounting plate of the telescope. The solar image is recorded continuously and real time by using 1.3 MP Neximage webcam with 1.25 inch dimensions of adaptor which can acquire 15 30 frame images per second and use Yawcam software for real time image acquisition. The acquired image which is formed by the telescope will be directed to webcam CCD. The solar image is processed by IRIS 5.57 software.

ABSTRAK

PERANCANGAN DAN REALISASI TELESKOP MATAHARI DAN ANALISIS PEREKAMAN CITRA SECARAREAL-TIME

Oleh OSHINTA

Telah dilakukan perancangan dan realisasi teleskop matahari dan analisis perekaman citra secara real-time. Teleskop yang dibuat adalah jenis teleskop refraktor. Teleskop menggunakan lensa objektif dengan panjang fokus 200 mm, diameter 70 mm, dan fokus ratio f/2.9. Lensa okuler yang digunakan mempunyai panjang fokus 20 mm dan diameter 25 mm. Jarak antara lensa obyektif dan okuler sejauh 223.2 mm, sedangkan panjang teleskop secara keseluruhan 423.2 mm dan perbesaran bayangan yang dihasilkan adalah 10 kali. Untuk pengamatan citra matahari, digunakan filter dari bahan Mylar dengan panjang gelombang visual 4000-7000 Å, yang diletakkan di depan lensa objektif. Tabung teleskop menggunakan pipa paralon dengan diameter 4 inchi dan bagian dalam dicat berwarna hitam pekat dengan tujuan untuk menyerap cahaya masuk secara maksimal, sedangkan bagian luar berwarna putih untuk memantulkan cahaya secara maskimal. Dudukan teleskop menggunakan klem pipa almunium dengan diameter 4 inchi yang terhubung ke mounting dan tripod. Citra matahari direkam secara real time dan kontinu dengan menggunakan webcam Neximage dengan ukuran 640 pixel x 480 pixel dan mampu merekam sebanyak 15-30 citra per detik. Webcam terhubung dengan teleskop menggunakan adapter 1.25 inci. Perangkat lunak Yawcam untuk mengontrol webcam dan IRIS versi 5.57 untuk pengolahan citra.

V. KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Setelah melakukan penelitian ini dapat disimpulkan bahwa :

1. Teleskop refraktor khusus pengamatan matahari yang dirancang memiliki panjang fokus 200 mm dengan diameter lensa objektif 70 mm dan panjang fokus okulernya adalah 20 mm, sehingga perbesaran teleskop ini adalah 10 kali.

2. Sinar matahari yang datang akan melalui filter visual sebelum dibiaskan ke titik fokusnya oleh lensa objektif teleskop. Bayangan yang ada di titik fokus akan ditangkap oleh sensor CCD webcam kemudian ditransmisikan dengan kabel USB ke PC dan direkam secara real time setiap 10 detik menggunakan aplikasi Yawcam versi 0.3.3,

3. Radius citra matahari yang terekam adalah 165.88 piksel, sedangkan titik pusat dari citra adalah pada koordinat X = 230.71 piksel dan Y = 200.65 piksel. Dengan mengasumsikan radius matahari 700.000 km, maka 1 piksel setara dengan 4200 km (di permukaan matahari)

4. Resolusi atau daya pisah teleskop yang dibuat adalah 1.8 detik busur. Parameter ini ditentukan oleh besar diameter lensa obyektif teleskop (persamaan 5).

67

5. Penggunaan detektor berupa webcam dengan CCD memerlukan informasi ukuran satu piksel CCD. Medan pandang (di langit) dari satu piksel CCD bergantung terhadap ukuran piksel itu sendiri dan panjang fokus teleskop (persamaan 6). Semakin kecil ukuran piksel CCD dan semakin lebar panjang fokus teleskop, maka semakin kecil medan pandang satu piksel. Untuk detektor webcam NexImage dan panjang fokus teleskop 200 mm, resolusi pikselnya adalah 5.8 detik busur.

6. Pada pengamatan matahari yang dilakukan, tidak terlihat adanya aktivitas matahari seperti sunspot, flare ataupun prominens dikarenakan pada citra matahari yang terekam tidak nampak bintik pada piringan matahari dan menurut referensi dari pengamatan dari SOHO (Solar and Heliospheric Observatory) yang dapat diakses pada situs spaceweather.com tidak menunjukkan aktivitas apapun pada matahari di saat yang sama dengan pengambilan data yang dilakukan.

B. Saran

Sistem teleskop ini dapat dipergunakan untuk banyak obyek langit, misalkan sabit bulan, planet-planet (Jupiter, Saturnus, Venus, Mars, Merkurius). Demikian pula untuk aplikasi lapangan biologi (sensus burung di hutan, dll.). Penelitian astronomi selanjutnya sebaiknya menggunakan lensa objektif yang panjang fokusnya lebih besar agar perbesaran bayangan yang dihasilkan pun cukup besar sehingga bisa lebih jelas lagi melihat aktivitas matahari pada saat pengamatan maupun perekaman citra. Akan tetapi citra piringan matahari secara penuh tidak dapat diperoleh jika panjang fokusnya terlalu besar (lebih dari 2000 mm).

68

Kemudian, untuk pengamatan diperlukan mounting teleskop yang digerakkan dengan menggunakan motor agar saat mengamati matahari lebih stabil dan akurat.

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Astronomi adalah ilmu yang mempelajari tentang jagat raya. Ilmu ini lebih bersifat observasional. Astronomi mencakup situasi yang tidak dapat dihasilkan atau ditelaah di laboratorium yang kemudian justru memberi umpan balik kepada ilmu ini dengan penemuan-penemuan, konsep-konsep, dan tantangan-tantangan baru. Para astronom memerlukan banyak ilmu lain seperti fisika, matematika, kimia, geologi bahkan biologi dan berbagai bidang lain untuk menginterpretasi, dan memahami hasil pengamatan mereka. Selain itu, para astronom juga memanfaatkan instrumentasi berteknologi tinggi dan detektor model mutakhir, yang begitu sensitif sehingga dapat melihat sumber cahaya seredup cahaya lilin yang ditaruh di Bulan (Wiramihardja, 2006).

Teleskop merupakan alat paling penting dalam pengamatan-pengamatan astronomi. Teleskop pertama kali digunakan oleh Galileo pada tahun 1610. Dengan teleskop, ia menemukan gunung-gunung dan kawah-kawah pada permukaan bulan, yang sebelumnya dianggap bahwa bulan berbentuk bola sempurna. Selain itu ia menemukan bahwa Bimasakti (Milky Way) terbentuk dari tumpukan bintang-bintang, menemukan empat satelit yang paling dalam dari Jupiter, mengamati fasa-fasa planet Venus, menjelaskan sebagian sifat penting dari Saturnus (teleskopnya tidak dapat memisahkan cincin-cincin Saturnus tetapi

2

setidaknya ia menyatakan bahwa Saturnus berbeda dari planet lainnya), dan juga membuat suatu langkah maju di dalam mengartikan bintik-bintik pada matahari dan membuktikan bahwa matahari berotasi. Seseorang akan mengalami kesulitan untuk menyatakan penemuan-penemuan yang begitu penting dengan menggunakan teleskop astronomi di dalam waktu yang begitu pendek (Halliday, 1984).

Saat ini di Observatorium Bosscha memiliki teleskop baru yang dikhususkan sebagai alat bantu pengamatan matahari dengan sistem real-time yang memonitoring aktivitas matahari secara simultan dan multi panjang gelombang. Terdapat tiga buah Teleskop Coronado Solarmax 60 mm yang merupakan teleskop matahari yang dioperasikan pada filter dengan panjang gelombang

H-Matahari dijadikan sebagai objek pengamatan karena merupakan bintang yang sangat dekat dengan bumi dan mempunyai pengaruh besar terhadap kehidupan dan iklim di Bumi dan planet-planet lainnya. Para pengamat SOHO (Solar and Heliospheric Observatory) menyatakan bahwa siklus maksimum matahari terjadi pada tahun 2001 dan akan terulang di tahun 2013-2014 nanti. Jadi, Matahari saat ini sedang mendekati puncak siklus maksimumnya, dimana pada permukaan matahari akan lebih banyak tampak aktivitasnya seperti bintik matahari (sunspot), prominensa, flare dan sebagainya. Aktivitas matahari tersebut yang akan diamati pada penelitian ini.

Berdasarkan penelitian terakhir yang telah dilaksanakan pada bulan Juli 2009, teleskop Coronado Solarmax 60 mm dengan filter visual (white light) belum

3

cukup fokus, sehingga pada waktu merekam citra piringan matahari tidak terlihat tajam dan terjadi aberasi.

Oleh karena itu, pada penelitian ini akan dirancang teleskop khusus pengamatan matahari dengan filter dalam panjang gelombang visual (white light), seperti Teleskop Coronado Solarmax 60 mm, untuk mengetahui sistem optik teleskop agar citra yang akan didapat menjadi fokus. Selanjutnya citra direkam secara real time menggunakan webcam dan aplikasi nir-biaya Yawcam yang pengolahan citranya menggunakan IRIS versi 5.57.

B. Perumusan Masalah

Perumusan masalah pada penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Bagaimana menjelaskan dan menganalisis sistem optik teleskop refraktor untuk pengamatan matahari,

2. Bagaimana merealisasikan teleskop refraktor sederhana khusus pengamatan matahari,

3. Bagaimana memahami dan menganalisis cara pengambilan citra matahari secarareal time.

C. Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian yang akan dilakukan adalah sebagai berikut :

1. Menjelaskan dan menganalisis sistem optik teleskop refraktor untuk pengamatan matahari,

2. Merancang dan merealisasikan teleskop refraktor khusus pengamatan matahari, 3. Menjelaskan dan menganalisis cara pengambilan citra matahari secara real

4

4. Menganalisis data berupa citra matahari yang terekam saat pengamatan, dan 5. Mengetahui aktivitas matahari yang sedang berlangsung pada saat pengamatan

dan perekaman citra.

D. Manfaat Penelitian

Adapun manfaat dari penelitian yang akan dilakukan adalah :

1. Tersedianya teleskop refraktor sederhana khusus pengamatan matahari,

2. Dapat menjelaskan tentang prinsip kerja teleskop refraktor khusus pengamatan matahari,

3. Dengan perekaman citra secara real time dapat menginformasikan kepada masyarakat tentang aktivitas matahari yang sedang berlangsung.

E. Batasan Masalah

Batasan masalah pada penelitian ini adalah :

1. Jenis teleskop khusus pengamatan siang hari yang dibuat adalah teleskop refraktor,

2. Untuk pengamatan matahari, teleskop yang dibuat menggunakan filter matahari pada panjang gelombang visual dari bahan Mylar

3. Perekaman citra menggunakan webcam dan aplikasi Yawcam 4. Pengolahan citra menggunakan software IRIS versi 5.57.

5. Penggunaan detektor berupa webcam dengan CCD memerlukan informasi ukuran satu piksel CCD. Medan pandang (di langit) dari satu piksel CCD bergantung terhadap ukuran piksel itu sendiri dan panjang fokus teleskop (persamaan 6). Semakin kecil ukuran piksel CCD dan semakin lebar panjang fokus teleskop, maka semakin kecil medan pandang satu piksel. Untuk detektor webcam NexImage dan panjang fokus teleskop 200 mm, resolusi pikselnya adalah 5.8 detik busur.

6. Pada pengamatan matahari yang dilakukan, tidak terlihat adanya aktivitas matahari seperti sunspot, flare ataupun prominens dikarenakan pada citra matahari yang terekam tidak nampak bintik pada piringan matahari dan menurut referensi dari pengamatan dari SOHO (Solar and Heliospheric Observatory) yang dapat diakses pada situs spaceweather.com tidak menunjukkan aktivitas apapun pada matahari di saat yang sama dengan pengambilan data yang dilakukan.

B. Saran

Sistem teleskop ini dapat dipergunakan untuk banyak obyek langit, misalkan sabit bulan, planet-planet (Jupiter, Saturnus, Venus, Mars, Merkurius). Demikian pula untuk aplikasi lapangan biologi (sensus burung di hutan, dll.). Penelitian astronomi selanjutnya sebaiknya menggunakan lensa objektif yang panjang fokusnya lebih besar agar perbesaran bayangan yang dihasilkan pun cukup besar sehingga bisa lebih jelas lagi melihat aktivitas matahari pada saat pengamatan maupun perekaman citra. Akan tetapi citra piringan matahari secara penuh tidak dapat diperoleh jika panjang fokusnya terlalu besar (lebih dari 2000 mm).

68

Kemudian, untuk pengamatan diperlukan mounting teleskop yang digerakkan dengan menggunakan motor agar saat mengamati matahari lebih stabil dan akurat.

A. Latar Belakang

Astronomi adalah ilmu yang mempelajari tentang jagat raya. Ilmu ini lebih bersifat observasional. Astronomi mencakup situasi yang tidak dapat dihasilkan atau ditelaah di laboratorium yang kemudian justru memberi umpan balik kepada ilmu ini dengan penemuan-penemuan, konsep-konsep, dan tantangan-tantangan baru. Para astronom memerlukan banyak ilmu lain seperti fisika, matematika, kimia, geologi bahkan biologi dan berbagai bidang lain untuk menginterpretasi, dan memahami hasil pengamatan mereka. Selain itu, para astronom juga memanfaatkan instrumentasi berteknologi tinggi dan detektor model mutakhir, yang begitu sensitif sehingga dapat melihat sumber cahaya seredup cahaya lilin yang ditaruh di Bulan (Wiramihardja, 2006).

Teleskop merupakan alat paling penting dalam pengamatan-pengamatan astronomi. Teleskop pertama kali digunakan oleh Galileo pada tahun 1610. Dengan teleskop, ia menemukan gunung-gunung dan kawah-kawah pada permukaan bulan, yang sebelumnya dianggap bahwa bulan berbentuk bola sempurna. Selain itu ia menemukan bahwa Bimasakti (Milky Way) terbentuk dari tumpukan bintang-bintang, menemukan empat satelit yang paling dalam dari Jupiter, mengamati fasa-fasa planet Venus, menjelaskan sebagian sifat penting dari Saturnus (teleskopnya tidak dapat memisahkan cincin-cincin Saturnus tetapi

2

setidaknya ia menyatakan bahwa Saturnus berbeda dari planet lainnya), dan juga membuat suatu langkah maju di dalam mengartikan bintik-bintik pada matahari dan membuktikan bahwa matahari berotasi. Seseorang akan mengalami kesulitan untuk menyatakan penemuan-penemuan yang begitu penting dengan menggunakan teleskop astronomi di dalam waktu yang begitu pendek (Halliday, 1984).

Saat ini di Observatorium Bosscha memiliki teleskop baru yang dikhususkan sebagai alat bantu pengamatan matahari dengan sistem real-time yang memonitoring aktivitas matahari secara simultan dan multi panjang gelombang. Terdapat tiga buah Teleskop Coronado Solarmax 60 mm yang merupakan teleskop matahari yang dioperasikan pada filter dengan panjang gelombang

H-Matahari dijadikan sebagai objek pengamatan karena merupakan bintang yang sangat dekat dengan bumi dan mempunyai pengaruh besar terhadap kehidupan dan iklim di Bumi dan planet-planet lainnya. Para pengamat SOHO (Solar and Heliospheric Observatory) menyatakan bahwa siklus maksimum matahari terjadi pada tahun 2001 dan akan terulang di tahun 2013-2014 nanti. Jadi, Matahari saat ini sedang mendekati puncak siklus maksimumnya, dimana pada permukaan matahari akan lebih banyak tampak aktivitasnya seperti bintik matahari (sunspot), prominensa, flare dan sebagainya. Aktivitas matahari tersebut yang akan diamati pada penelitian ini.

Berdasarkan penelitian terakhir yang telah dilaksanakan pada bulan Juli 2009, teleskop Coronado Solarmax 60 mm dengan filter visual (white light) belum

cukup fokus, sehingga pada waktu merekam citra piringan matahari tidak terlihat tajam dan terjadi aberasi.

Oleh karena itu, pada penelitian ini akan dirancang teleskop khusus pengamatan matahari dengan filter dalam panjang gelombang visual (white light), seperti Teleskop Coronado Solarmax 60 mm, untuk mengetahui sistem optik teleskop agar citra yang akan didapat menjadi fokus. Selanjutnya citra direkam secara real time menggunakan webcam dan aplikasi nir-biaya Yawcam yang pengolahan citranya menggunakan IRIS versi 5.57.

B. Perumusan Masalah

Perumusan masalah pada penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Bagaimana menjelaskan dan menganalisis sistem optik teleskop refraktor untuk pengamatan matahari,

2. Bagaimana merealisasikan teleskop refraktor sederhana khusus pengamatan matahari,

3. Bagaimana memahami dan menganalisis cara pengambilan citra matahari secarareal time.

C. Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian yang akan dilakukan adalah sebagai berikut :

1. Menjelaskan dan menganalisis sistem optik teleskop refraktor untuk pengamatan matahari,

2. Merancang dan merealisasikan teleskop refraktor khusus pengamatan matahari, 3. Menjelaskan dan menganalisis cara pengambilan citra matahari secara real

4

4. Menganalisis data berupa citra matahari yang terekam saat pengamatan, dan 5. Mengetahui aktivitas matahari yang sedang berlangsung pada saat pengamatan

dan perekaman citra.

D. Manfaat Penelitian

Adapun manfaat dari penelitian yang akan dilakukan adalah :

1. Tersedianya teleskop refraktor sederhana khusus pengamatan matahari,

2. Dapat menjelaskan tentang prinsip kerja teleskop refraktor khusus pengamatan matahari,

3. Dengan perekaman citra secara real time dapat menginformasikan kepada masyarakat tentang aktivitas matahari yang sedang berlangsung.

E. Batasan Masalah

Batasan masalah pada penelitian ini adalah :

1. Jenis teleskop khusus pengamatan siang hari yang dibuat adalah teleskop refraktor,

2. Untuk pengamatan matahari, teleskop yang dibuat menggunakan filter matahari pada panjang gelombang visual dari bahan Mylar

3. Perekaman citra menggunakan webcam dan aplikasi Yawcam 4. Pengolahan citra menggunakan software IRIS versi 5.57.