MODEL KERAPATAN SPASIAL POPULASI SAMPAH ANTARIKSA TERKAIT AKTIVITAS MATAHARI DI KETINGGIAN 200 HINGGA 1000 KM.
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
Oleh
Desy Novia
NIM 1001109
PROGRAM STUDI FISIKA
DEPARTEMEN PENDIDIKAN FISIKA
FAKULTAS PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA
2015
Desy Novia, 2015
MODEL KERAPATAN SPASIAL POPULASI SAMPAH ANTARIKSA TERKAIT AKTIVITAS MATAHARI DI
KETINGGIAN 200 HINGGA 1000 KM
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
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
© Desy Novia 2015
Universitas Pendidikan Indonesia
Januari 2015
Hak Cipta dilindungi undang-undang.
Skripsi ini tidak boleh diperbanyak seluruhya atau sebagian,
dengan dicetak ulang, difoto kopi, atau cara lainnya tanpa ijin dari penulis.
Desy Novia, 2015
MODEL KERAPATAN SPASIAL POPULASI SAMPAH ANTARIKSA TERKAIT AKTIVITAS MATAHARI DI KETINGGIAN
200 HINGGA 1000 KM
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
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
NIM.1001109
Desy Novia, 2015
MODEL KERAPATAN SPASIAL POPULASI SAMPAH ANTARIKSA TERKAIT AKTIVITAS MATAHARI DI
KETINGGIAN 200 HINGGA 1000 KM
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
i
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
Penulis
Desy Novia, 2015
MODEL KERAPATAN SPASIAL POPULASI SAMPAH ANTARIKSA TERKAIT AKTIVITAS MATAHARI DI
KETINGGIAN 200 HINGGA 1000 KM
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
ii
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
diberikan kepada penulis.
Desy Novia, 2015
MODEL KERAPATAN SPASIAL POPULASI SAMPAH ANTARIKSA TERKAIT AKTIVITAS MATAHARI DI
KETINGGIAN 200 HINGGA 1000 KM
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
iii
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
skripsi.
Desy Novia, 2015
MODEL KERAPATAN SPASIAL POPULASI SAMPAH ANTARIKSA TERKAIT AKTIVITAS MATAHARI DI
KETINGGIAN 200 HINGGA 1000 KM
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
iv
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.
Kata kunci: hambatan atmosfer, kerapatan spasial populasi sampah antariksa,
aktivitas Matahari, Model Russian GOST
Desy Novia, 2015
MODEL KERAPATAN SPASIAL POPULASI SAMPAH ANTARIKSA TERKAIT AKTIVITAS MATAHARI DI
KETINGGIAN 200 HINGGA 1000 KM
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
v
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.
Keywords: atmospheric drag, spatial density of space debris population, solar
activity, Russian GOST model
Desy Novia, 2015
MODEL KERAPATAN SPASIAL POPULASI SAMPAH ANTARIKSA TERKAIT AKTIVITAS MATAHARI DI
KETINGGIAN 200 HINGGA 1000 KM
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
vi
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.
2.3.5 Model Atmosfer Russian GOST .......... Error! Bookmark not defined.
Desy Novia, 2015
MODEL KERAPATAN SPASIAL POPULASI SAMPAH ANTARIKSA TERKAIT AKTIVITAS MATAHARI DI
KETINGGIAN 200 HINGGA 1000 KM
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
vii
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.
LAMPIRAN ........................................................ Error! Bookmark not defined.
Desy Novia, 2015
MODEL KERAPATAN SPASIAL POPULASI SAMPAH ANTARIKSA TERKAIT AKTIVITAS MATAHARI DI
KETINGGIAN 200 HINGGA 1000 KM
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
viii
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 no
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
matahari ................................................. Error! Bookmark not defined.
Desy Novia, 2015
MODEL KERAPATAN SPASIAL POPULASI SAMPAH ANTARIKSA TERKAIT AKTIVITAS MATAHARI DI
KETINGGIAN 200 HINGGA 1000 KM
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
viiii
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.
Gambar 4.3
Model kerapatan spasial populasi sampah antariksa untuk 1500
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
Gambar 4.4
Model kerapatan spasial populasi sampah antariksa untuk 5000
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
Gambar 4.5
Model kerapatan spasial populasi sampah antariksa untuk 1500
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
rentang ketinggian ................................. Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.7
Model kerapatan spasial populasi sampah antariksa untuk 1500
benda selama 23 tahun dengan kerapatan spasial awal mengikuti
kerapatan spasial empiris untuk semua rentang ketinggian dengan
fase aktivitas Matahari nol ( = 0). ...... Error! Bookmark not defined.
Desy Novia, 2015
MODEL KERAPATAN SPASIAL POPULASI SAMPAH ANTARIKSA TERKAIT AKTIVITAS MATAHARI DI
KETINGGIAN 200 HINGGA 1000 KM
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
viiiii
Gambar 4.8
Laju perubahan kerapatan spasial populasi sampah antariksa terkait
aktivitas Matahari untuk kerapatan spasial awal mengikuti
kerapatan spasial empiris pada setiap rentang ketinggianError! Bookmark not defin
Gambar 4.9
Model kerapatan spasial populasi sampah antariksa untuk 5000
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
Gambar 4.10 Laju perubahan kerapatan spasial populasi sampah antariksa terkait
aktivitas Matahari untuk kerapatan spasial awal mengikuti
kerapatan spasial empiris pada setiap rentang ketinggianError! Bookmark not defin
Gambar 4.11 Ilustrasi peluruhan 24 benda antariksa pada berbagai ketinggian
awal dalam kurun waktu 23 tahun (a) dan profil jumlah benda yang
berasosiasi dengan peluruhan tersebut (b).Error! Bookmark not defined.
Desy Novia, 2015
MODEL KERAPATAN SPASIAL POPULASI SAMPAH ANTARIKSA TERKAIT AKTIVITAS MATAHARI DI
KETINGGIAN 200 HINGGA 1000 KM
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
ixii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Pendekatan Populasi Sampah Antariksa Berdasarkan Ukuran .................. 11
Tabel 4.1 Nilai F10,7, kp, dan Ap yang dipakai untuk membuat perbandingan
kerapatan atmosfer model Russian GOST dan NRLMSISE-00 terhadap
ketinggian .................................................................................................. 26
Desy Novia, 2015
MODEL KERAPATAN SPASIAL POPULASI SAMPAH ANTARIKSA TERKAIT AKTIVITAS MATAHARI DI
KETINGGIAN 200 HINGGA 1000 KM
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
xii
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
Populasi Sampah Antariksa ................................................................62
Desy Novia, 2015
MODEL KERAPATAN SPASIAL POPULASI SAMPAH ANTARIKSA TERKAIT AKTIVITAS MATAHARI DI
KETINGGIAN 200 HINGGA 1000 KM
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
xiii
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
satelit, jatuhnya sampah antariksa, deorbit and retrieval, hanya faktor jatuhnya
sampah antariksa (decay) yang diperhitungkan dalam studi ini karena hanya faktor ini
yang terkait dengan aktivitas Matahari dan kuantitasnya yang berukuran lebih dari 10
cm bisa diperkirakan dengan baik. Hal ini berbeda dengan satellite deteriorations
yang juga dipengaruhi oleh aktivitas Matahari namun ukurannya terlalu kecil
Desy Novia, 2015
MODEL KERAPATAN SPASIAL POPULASI SAMPAH ANTARIKSA TERKAIT AKTIVITAS MATAHARI DI
KETINGGIAN 200 HINGGA 1000 KM
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
25
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
225
3.67
225
20
Desy Novia, 2015
MODEL KERAPATAN SPASIAL POPULASI SAMPAH ANTARIKSA TERKAIT AKTIVITAS MATAHARI DI
KETINGGIAN 200 HINGGA 1000 KM
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
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.
Diagram alir tahapan proses penelitian dapat dilihat pada Gambar 3.1
Desy Novia, 2015
MODEL KERAPATAN SPASIAL POPULASI SAMPAH ANTARIKSA TERKAIT AKTIVITAS MATAHARI DI
KETINGGIAN 200 HINGGA 1000 KM
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
28
Studi Literatur
Membuat Kode Program Komputer untuk Kerapatan
Atmosfer Model Russian GOST pada Matlab R2013a
Membuat dan Membandingan Profil Kerapatan
Atmosfer terhadap Ketinggian untuk Model Russian
GOST dengan Model NRLMSISE-00
Mengaplikasikan Model Russian GOST untuk
Membuat Model Kerapatan Spasial Populasi Sampah
Antariksa Kaitannya dengan Aktivitas Matahari Pada
Ketinggian 200-1000 km
Analisis dan Pembahasan tentang Pengaruh Aktivitas
Matahari dalam kaitannya dengan dinamika kerapatan
spasial populasi sampah antariksa pada ketinggian 2001000 km
Kesimpulan
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
mengaplikasikan model Russian GOST yang sudah dibuat kode program
Desy Novia, 2015
MODEL KERAPATAN SPASIAL POPULASI SAMPAH ANTARIKSA TERKAIT AKTIVITAS MATAHARI DI
KETINGGIAN 200 HINGGA 1000 KM
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
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
� menyatakan kerapatan populasi. (Rachman, 2013b)
dalam
studi
ini.
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
rentang ketinggian.
Berikutnya adalah merancang karakteristik anggota populasi. Diasumsikan
orbit berupa lingkaran dan tidak diperhitungkan orientasinya di langit sehingga yang
diperhitungkan hanya ukuran orbit yang dinyatakan oleh ketinggian. Koefisien
balistik anggota populasi dapat divariasikan pada populasi awal, namun pada studi ini
nilainya diseragamkan untuk semua benda.
Desy Novia, 2015
MODEL KERAPATAN SPASIAL POPULASI SAMPAH ANTARIKSA TERKAIT AKTIVITAS MATAHARI DI
KETINGGIAN 200 HINGGA 1000 KM
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
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
dengan fase-fase awal tersebut dapat dilihat pada Gambar 3.3.
Desy Novia, 2015
MODEL KERAPATAN SPASIAL POPULASI SAMPAH ANTARIKSA TERKAIT AKTIVITAS MATAHARI DI
KETINGGIAN 200 HINGGA 1000 KM
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
31
Gambar 3.3. Profil aktivitas Matahari untuk
(b) = 0.5 (c) = 0.75 (d)
= 0 (a)
= 0.25
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
Antariksa LAPAN. Gambar 3.4 menunjukkan profil 0 1 dan 0 empiris.
Gambar 3.4. Profil kerapatan spasial awal untuk 0 1 (a) dan 0 empiris (b)
Desy Novia, 2015
MODEL KERAPATAN SPASIAL POPULASI SAMPAH ANTARIKSA TERKAIT AKTIVITAS MATAHARI DI
KETINGGIAN 200 HINGGA 1000 KM
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
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-antariksamakin-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
GOST dalam Perhitungan Kerapatan Atmosfer. Diterima untuk
Desy Novia, 2015
MODEL KERAPATAN SPASIAL POPULASI SAMPAH ANTARIKSA TERKAIT AKTIVITAS MATAHARI DI
KETINGGIAN 200 HINGGA 1000 KM
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
50
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
issues,Journal
of
Geophysics
comparisons
Research,
and scientific
107(A12),
1468,
doi:10.1029/2002JA009430.
Rachman, A. (2011). Kerusakan Lingkungan Antariksa [Online]. Tersedia :
http://rachmanabdul.wordpress.com/2011/05/22/kerusakan-lingkunganantariksa/ [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]
Tribble,AlanC.,Gorney,D.J.,Blake,J.B.,Schulz,M.,Vampola,A.L.,Walterscheid,R.
L,Wertz, James R. (2005). The Space Environment and Survivability,
Buku Space Mission Analysis and Design Third Edition, hal. 203212.California:Microcosm Press.
Desy Novia, 2015
MODEL KERAPATAN SPASIAL POPULASI SAMPAH ANTARIKSA TERKAIT AKTIVITAS MATAHARI DI
KETINGGIAN 200 HINGGA 1000 KM
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
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
Termosfer Terhadap Orbit Satelit.Warta LAPAN 2(2).
Desy Novia, 2015
MODEL KERAPATAN SPASIAL POPULASI SAMPAH ANTARIKSA TERKAIT AKTIVITAS MATAHARI DI
KETINGGIAN 200 HINGGA 1000 KM
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
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
Oleh
Desy Novia
NIM 1001109
PROGRAM STUDI FISIKA
DEPARTEMEN PENDIDIKAN FISIKA
FAKULTAS PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA
2015
Desy Novia, 2015
MODEL KERAPATAN SPASIAL POPULASI SAMPAH ANTARIKSA TERKAIT AKTIVITAS MATAHARI DI
KETINGGIAN 200 HINGGA 1000 KM
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
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
© Desy Novia 2015
Universitas Pendidikan Indonesia
Januari 2015
Hak Cipta dilindungi undang-undang.
Skripsi ini tidak boleh diperbanyak seluruhya atau sebagian,
dengan dicetak ulang, difoto kopi, atau cara lainnya tanpa ijin dari penulis.
Desy Novia, 2015
MODEL KERAPATAN SPASIAL POPULASI SAMPAH ANTARIKSA TERKAIT AKTIVITAS MATAHARI DI KETINGGIAN
200 HINGGA 1000 KM
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
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
NIM.1001109
Desy Novia, 2015
MODEL KERAPATAN SPASIAL POPULASI SAMPAH ANTARIKSA TERKAIT AKTIVITAS MATAHARI DI
KETINGGIAN 200 HINGGA 1000 KM
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
i
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
Penulis
Desy Novia, 2015
MODEL KERAPATAN SPASIAL POPULASI SAMPAH ANTARIKSA TERKAIT AKTIVITAS MATAHARI DI
KETINGGIAN 200 HINGGA 1000 KM
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
ii
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
diberikan kepada penulis.
Desy Novia, 2015
MODEL KERAPATAN SPASIAL POPULASI SAMPAH ANTARIKSA TERKAIT AKTIVITAS MATAHARI DI
KETINGGIAN 200 HINGGA 1000 KM
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
iii
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
skripsi.
Desy Novia, 2015
MODEL KERAPATAN SPASIAL POPULASI SAMPAH ANTARIKSA TERKAIT AKTIVITAS MATAHARI DI
KETINGGIAN 200 HINGGA 1000 KM
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
iv
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.
Kata kunci: hambatan atmosfer, kerapatan spasial populasi sampah antariksa,
aktivitas Matahari, Model Russian GOST
Desy Novia, 2015
MODEL KERAPATAN SPASIAL POPULASI SAMPAH ANTARIKSA TERKAIT AKTIVITAS MATAHARI DI
KETINGGIAN 200 HINGGA 1000 KM
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
v
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.
Keywords: atmospheric drag, spatial density of space debris population, solar
activity, Russian GOST model
Desy Novia, 2015
MODEL KERAPATAN SPASIAL POPULASI SAMPAH ANTARIKSA TERKAIT AKTIVITAS MATAHARI DI
KETINGGIAN 200 HINGGA 1000 KM
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
vi
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.
2.3.5 Model Atmosfer Russian GOST .......... Error! Bookmark not defined.
Desy Novia, 2015
MODEL KERAPATAN SPASIAL POPULASI SAMPAH ANTARIKSA TERKAIT AKTIVITAS MATAHARI DI
KETINGGIAN 200 HINGGA 1000 KM
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
vii
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.
LAMPIRAN ........................................................ Error! Bookmark not defined.
Desy Novia, 2015
MODEL KERAPATAN SPASIAL POPULASI SAMPAH ANTARIKSA TERKAIT AKTIVITAS MATAHARI DI
KETINGGIAN 200 HINGGA 1000 KM
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
viii
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 no
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
matahari ................................................. Error! Bookmark not defined.
Desy Novia, 2015
MODEL KERAPATAN SPASIAL POPULASI SAMPAH ANTARIKSA TERKAIT AKTIVITAS MATAHARI DI
KETINGGIAN 200 HINGGA 1000 KM
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
viiii
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.
Gambar 4.3
Model kerapatan spasial populasi sampah antariksa untuk 1500
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
Gambar 4.4
Model kerapatan spasial populasi sampah antariksa untuk 5000
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
Gambar 4.5
Model kerapatan spasial populasi sampah antariksa untuk 1500
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
rentang ketinggian ................................. Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.7
Model kerapatan spasial populasi sampah antariksa untuk 1500
benda selama 23 tahun dengan kerapatan spasial awal mengikuti
kerapatan spasial empiris untuk semua rentang ketinggian dengan
fase aktivitas Matahari nol ( = 0). ...... Error! Bookmark not defined.
Desy Novia, 2015
MODEL KERAPATAN SPASIAL POPULASI SAMPAH ANTARIKSA TERKAIT AKTIVITAS MATAHARI DI
KETINGGIAN 200 HINGGA 1000 KM
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
viiiii
Gambar 4.8
Laju perubahan kerapatan spasial populasi sampah antariksa terkait
aktivitas Matahari untuk kerapatan spasial awal mengikuti
kerapatan spasial empiris pada setiap rentang ketinggianError! Bookmark not defin
Gambar 4.9
Model kerapatan spasial populasi sampah antariksa untuk 5000
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
Gambar 4.10 Laju perubahan kerapatan spasial populasi sampah antariksa terkait
aktivitas Matahari untuk kerapatan spasial awal mengikuti
kerapatan spasial empiris pada setiap rentang ketinggianError! Bookmark not defin
Gambar 4.11 Ilustrasi peluruhan 24 benda antariksa pada berbagai ketinggian
awal dalam kurun waktu 23 tahun (a) dan profil jumlah benda yang
berasosiasi dengan peluruhan tersebut (b).Error! Bookmark not defined.
Desy Novia, 2015
MODEL KERAPATAN SPASIAL POPULASI SAMPAH ANTARIKSA TERKAIT AKTIVITAS MATAHARI DI
KETINGGIAN 200 HINGGA 1000 KM
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
ixii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Pendekatan Populasi Sampah Antariksa Berdasarkan Ukuran .................. 11
Tabel 4.1 Nilai F10,7, kp, dan Ap yang dipakai untuk membuat perbandingan
kerapatan atmosfer model Russian GOST dan NRLMSISE-00 terhadap
ketinggian .................................................................................................. 26
Desy Novia, 2015
MODEL KERAPATAN SPASIAL POPULASI SAMPAH ANTARIKSA TERKAIT AKTIVITAS MATAHARI DI
KETINGGIAN 200 HINGGA 1000 KM
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
xii
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
Populasi Sampah Antariksa ................................................................62
Desy Novia, 2015
MODEL KERAPATAN SPASIAL POPULASI SAMPAH ANTARIKSA TERKAIT AKTIVITAS MATAHARI DI
KETINGGIAN 200 HINGGA 1000 KM
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
xiii
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
satelit, jatuhnya sampah antariksa, deorbit and retrieval, hanya faktor jatuhnya
sampah antariksa (decay) yang diperhitungkan dalam studi ini karena hanya faktor ini
yang terkait dengan aktivitas Matahari dan kuantitasnya yang berukuran lebih dari 10
cm bisa diperkirakan dengan baik. Hal ini berbeda dengan satellite deteriorations
yang juga dipengaruhi oleh aktivitas Matahari namun ukurannya terlalu kecil
Desy Novia, 2015
MODEL KERAPATAN SPASIAL POPULASI SAMPAH ANTARIKSA TERKAIT AKTIVITAS MATAHARI DI
KETINGGIAN 200 HINGGA 1000 KM
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
25
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
225
3.67
225
20
Desy Novia, 2015
MODEL KERAPATAN SPASIAL POPULASI SAMPAH ANTARIKSA TERKAIT AKTIVITAS MATAHARI DI
KETINGGIAN 200 HINGGA 1000 KM
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
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.
Diagram alir tahapan proses penelitian dapat dilihat pada Gambar 3.1
Desy Novia, 2015
MODEL KERAPATAN SPASIAL POPULASI SAMPAH ANTARIKSA TERKAIT AKTIVITAS MATAHARI DI
KETINGGIAN 200 HINGGA 1000 KM
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
28
Studi Literatur
Membuat Kode Program Komputer untuk Kerapatan
Atmosfer Model Russian GOST pada Matlab R2013a
Membuat dan Membandingan Profil Kerapatan
Atmosfer terhadap Ketinggian untuk Model Russian
GOST dengan Model NRLMSISE-00
Mengaplikasikan Model Russian GOST untuk
Membuat Model Kerapatan Spasial Populasi Sampah
Antariksa Kaitannya dengan Aktivitas Matahari Pada
Ketinggian 200-1000 km
Analisis dan Pembahasan tentang Pengaruh Aktivitas
Matahari dalam kaitannya dengan dinamika kerapatan
spasial populasi sampah antariksa pada ketinggian 2001000 km
Kesimpulan
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
mengaplikasikan model Russian GOST yang sudah dibuat kode program
Desy Novia, 2015
MODEL KERAPATAN SPASIAL POPULASI SAMPAH ANTARIKSA TERKAIT AKTIVITAS MATAHARI DI
KETINGGIAN 200 HINGGA 1000 KM
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
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
� menyatakan kerapatan populasi. (Rachman, 2013b)
dalam
studi
ini.
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
rentang ketinggian.
Berikutnya adalah merancang karakteristik anggota populasi. Diasumsikan
orbit berupa lingkaran dan tidak diperhitungkan orientasinya di langit sehingga yang
diperhitungkan hanya ukuran orbit yang dinyatakan oleh ketinggian. Koefisien
balistik anggota populasi dapat divariasikan pada populasi awal, namun pada studi ini
nilainya diseragamkan untuk semua benda.
Desy Novia, 2015
MODEL KERAPATAN SPASIAL POPULASI SAMPAH ANTARIKSA TERKAIT AKTIVITAS MATAHARI DI
KETINGGIAN 200 HINGGA 1000 KM
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
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
dengan fase-fase awal tersebut dapat dilihat pada Gambar 3.3.
Desy Novia, 2015
MODEL KERAPATAN SPASIAL POPULASI SAMPAH ANTARIKSA TERKAIT AKTIVITAS MATAHARI DI
KETINGGIAN 200 HINGGA 1000 KM
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
31
Gambar 3.3. Profil aktivitas Matahari untuk
(b) = 0.5 (c) = 0.75 (d)
= 0 (a)
= 0.25
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
Antariksa LAPAN. Gambar 3.4 menunjukkan profil 0 1 dan 0 empiris.
Gambar 3.4. Profil kerapatan spasial awal untuk 0 1 (a) dan 0 empiris (b)
Desy Novia, 2015
MODEL KERAPATAN SPASIAL POPULASI SAMPAH ANTARIKSA TERKAIT AKTIVITAS MATAHARI DI
KETINGGIAN 200 HINGGA 1000 KM
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
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-antariksamakin-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
GOST dalam Perhitungan Kerapatan Atmosfer. Diterima untuk
Desy Novia, 2015
MODEL KERAPATAN SPASIAL POPULASI SAMPAH ANTARIKSA TERKAIT AKTIVITAS MATAHARI DI
KETINGGIAN 200 HINGGA 1000 KM
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
50
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
issues,Journal
of
Geophysics
comparisons
Research,
and scientific
107(A12),
1468,
doi:10.1029/2002JA009430.
Rachman, A. (2011). Kerusakan Lingkungan Antariksa [Online]. Tersedia :
http://rachmanabdul.wordpress.com/2011/05/22/kerusakan-lingkunganantariksa/ [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]
Tribble,AlanC.,Gorney,D.J.,Blake,J.B.,Schulz,M.,Vampola,A.L.,Walterscheid,R.
L,Wertz, James R. (2005). The Space Environment and Survivability,
Buku Space Mission Analysis and Design Third Edition, hal. 203212.California:Microcosm Press.
Desy Novia, 2015
MODEL KERAPATAN SPASIAL POPULASI SAMPAH ANTARIKSA TERKAIT AKTIVITAS MATAHARI DI
KETINGGIAN 200 HINGGA 1000 KM
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
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
Termosfer Terhadap Orbit Satelit.Warta LAPAN 2(2).
Desy Novia, 2015
MODEL KERAPATAN SPASIAL POPULASI SAMPAH ANTARIKSA TERKAIT AKTIVITAS MATAHARI DI
KETINGGIAN 200 HINGGA 1000 KM
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu