E001-1 ANALISIS LATCH UP PADA SATELIT MIKRO MENGGUNAKAN DATA TELEMETRI
SNTI III-2012 Universitas Trisakti
ISBN : 978-979-18265-4-9
ANALISIS LATCH UP PADA SATELIT MIKRO MENGGUNAKAN DATA
TELEMETRI
Agus Herawan 1), Ahmad Fauzi 2)
1) Peneliti Bidang Teknologi Ruas Bumi - LAPAN
E-mail: [email protected]
2) Peneliti Bidang Teknologi Bus Satelit - LAPAN
Abstrak
Pengoperasian sebuah satelit seperti satelit mikro merupakan pekerjaan yang harus dilakukan secara
terus-menerus untuk memantau kinerja dan kesehatan satelit. Kesehatan dan kinerja satelit yang
beredar pada orbitnya dapat dilakukan dengan mengamati data telemetri hasil penjejakan yang kita
terima pada stasiun bumi. Dari data telemetri ini dapat dianalisis kesehatan kinerja satelit berupa data
temperatur, data arus satelit, data tegangan panel surya dan data lainnya.
Kata kunci: data telemetri,tracking, satelit mikro, kesehatan satelit
Pendahuluan
Sebuah satelit yang telah berhasil diluncurkan pada orbitnya harus dilakukan pemantauan
tentang kinerja operasi dan kesehatan satelit tersebut. Hal ini dilakukan dengan cara tracking
(penjejakan) satelit sebagai bentuk pengoperasian satelit pada orbitnya sekaligus pemantauan
kesehatan satelit guna menghindari terjadinya latch up, dimana hasil penjejakan ini berupa data
temperatur, data arus satelit dan data tegangan panel surya. Dari data tersebut dapat dipantau
kebutuhan konsumsi daya yang dibutuhkan satelit agar dapat bekerja secara optimal. Tujuan
penelitian dari analisis ini adalah pertama, untuk memantau kinerja operasional dan kesehatan
satelit. Kedua, untuk menganalisis dan mempelajari data telemetri tentang temperatur dan
konsumsi arus dan tegangan yang dibutuhkan satelit dan ketiga, untuk menghindari terjadinya latch
up pada satelit dengan mempelajari data telemetri yang diterima pada stasiun bumi.
1. Satelit
Satelit adalah suatu benda yang mengorbit pada benda lain dengan periode revolusi dan
rotasi tertentu. Satelit dapat dibedakan berdasarkan bentuk dan kegunaannya seperti satelit cuaca,
satelit komunikasi, satelit iptek dan satelit militer. Satelit juga merupakan alat elektronik yang
mengorbit pada bumi dan mampu bertahan sendiri pada lintasannya. Satelit juga berfungsi sebagai
repeater yang berfungsi untuk menerima sinyal gelombang microwave dari stasiun bumi dengan
frekuensi ditranslasikan dan diperkuat untuk dipancarkan kembali ke arah bumi sesuai dengan
coverage-nya. Untuk dapat beroperasi, satelit diluncurkan ke orbitnya dengan menggunakan
kendaraan wahana peluncur yaitu roket. Sedangkan posisi satelit pada orbitnya dapat dibedakan,
antara lain, orbit LEO (Low Earth Orbit) dengan ketinggian orbit 300-1500 km diatas permukaan
bumi, orbit menengah dengan ketinggian 1500-30000 km, orbit geosinkronous dengan ketinggian
sekitar 36.000 km diatas permukaan bumi, orbit geostasioner dengan ketinggian 35790 km diatas
permukaan bumi, dan orbit tinggi diatas 36.000 km. Satelit mikro merupakan satelit dengan orbit
rendah (LEO). Seluruh pergerakan satelit dipantau dari bumi atau yang lebih dikenal dengan
stasiun pengendali. Cara kerja dari satelit yaitu dengan cara uplink dan downlink. Uplink yaitu
transmisi yang dikirim dari bumi ke satelit, sedangkan downlink yaitu transmisi dari satelit ke
stasiun bumi , seperti yang diperlihatkan pada Gambar 1.
2. Sistem telemetri satelit
Penyampaian informasi menggunakan sistem telemetri merupakan salah satu
perkembangan teknologi komunikasi yang lebih lanjut, terutama dalam penerapannya pada satelit.
Pada satelit, sistem telemetri digunakan untuk mengirim informasi tentang status fisik satelit (posisi
dan suhu) sehingga untuk mengetahui beberapa kondisi diperlukan beberapa sensor. Pada sistem
telemetri ini saluran transmisi yang dipakai antara lain adalah kabel atau kawat, gelombang radio
atau gelombang mikro.
E001-1
SNTI III-2012 Universitas Trisakti
ISBN : 978-979-18265-4-9
Gambar 1. Skema uplink dan downlink satelit
3. Latch up
Latch up merupakan suatu keadaan dimana terjadinya kebocoran mekanik dari komponen
satelit yang disebabkan oleh radiasi energi tinggi yang berlebih. Radiasi tinggi sangat dipengaruhi
oleh lingkungan antariksa yang ekstrim dengan karakteristik sebagai berikut: pertama radiasi
kumulatif yang tinggi terhadap umur (lifetime) dari peralatan, dalam hal ini komponen satelit,
selain itu juga tergantung pada jenis orbit dan kemampuan komponen satelit dalam menahan
tingkat radiasi hingga 100krad. Kedua, tidak adanya konveksi yang menyebabkan sejumlah panas
yang berkurang dibuang oleh komponen pada satelit, dan ketiga tergantung pada kehandalan jenis
komponen satelit yang digunakan. Jadi pencegahan latch up pada satelit sangat penting dengan
memperhatikan performa jenis komponen yang digunakan.
Metodologi Penelitian
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah dengan mempelajari literatur atau
referensi yang ada di buku, internet dan media penelitian lainnya, khususnya tentang hubungan
kesehatan dan tracking satelit.
Hasil dan Pembahasan
Data telemetri merupakan salah satu data yang dapat diperoleh oleh operator stasiun bumi
untuk mengamati kinerja dan kesehatan satelit dan menganalisa batasan temperatur dan power
budget yang dibutuhkan satelit. Pengamatan data telemetri ini juga dilakukan guna mencegah
terjadinya latch up pada satelit, dan jika latch up terjadi, maka operator stasiun bumi akan
mengambil tindakan me-reset timer, di menu power, menghidupkan semua switch register dan
mem-powerdown PCDH (Power Control Data Handling). Dalam menganalisis data telemetri
digunakan data tele .txt dan data log file yang diperoleh dari hasil tracking yang dilakukan oleh
operator stasiun bumi. Untuk mendapatkan hasil analisis tersebut menggunakan template berupa
Microsoft excel seperti yang diperlihatkan pada Gambar 2.
E001-2
SNTI III-2012 Universitas Trisakti
ISBN : 978-979-18265-4-9
Gambar 2. Template untuk analisis data telemetri
Adapun penggunaan template adalah sebagai berikut, pertama buka log file dengan
menggunakan wordpad, salin system time dan date and time pada log file ke kolom system time dan
comp. time template. Kedua, hasil starting time dari template di salin ke sheet input, kemudian
import file tele .txt ke template input, sehingga akan menghasilkan data telemetri lengkap dengan
urutan system time yang teratur seperti yang diperlihatkan pada Gambar. 3.
Gambar 3. Hasil analisis data telemetri menggunakan template
Analisis data telemetri dengan menggunakan template berfungsi untuk mengetahui besaran
temperatur sisi satelit seperti temperature PCDH, Baterai dan Middle Plate, temperatur sisi +X/X, +Z/-Z, -Y dan S-Band dan besaran arus satelit (main power bus). Sedangkan untuk menganalisis
tegangan dan arus panel surya dilakukan dengan melihat secara langsung data telemetri real time
dengan bentuk file extension .txt dan dapat dilihat menggunakan wordpad, seperti yang
diperlihatkan pada Gambar. 4. Data temperatur sisi satelit yang terdapat dalam data telemetri juga
dapat digunakan untuk menganalisis sikap satelit. Temperatur yang lebih tinggi menunjukkan sisi
satelit tersebut lebih banyak mendapatkan sinar matahari (solar radiation) sehingga diketahui pada
saat itu sisi tersebut orientasinya condong menghadap matahari meskipun tidak secara frontal
karena untuk mengetahuinya diperlukan data-data pendukung yang lain seperti data dari star sensor
dan gyro. Data temperatur sisi satelit untuk setiap sisi satelit secara lengkap dapat dilihat dalam
data long telemetri pada file MS. Excel. Latch up yang terjadi pada satelit mikro dapat diamati
dengan memperhatikan kondisi swicth register (sebagai sakelar yang menginformasikan bagian
subsistem yang sedang diaktifkan), konsumsi arus satelit, perbedaan temperatur PCDH dan Middle
plate, dan arus STS (Star Sensor).
E001-3
SNTI III-2012 Universitas Trisakti
ISBN : 978-979-18265-4-9
## LAPAN SERVER
##########################################################
2010/03/01 02:24:56 PCDH high level command
[0xB5 0xAB 0xEE 0x0A 0xFF 0xFF 0xFF 0xFF 0x00 0xEE 0xEE
0xEE 0xEE 0xEE]
PCU Telemetry
Switch Register
Status Fuse/TTC
System Time
: 00000000 00000000 00000000 00000000
: 00000000 00000011
: 809216s = 9d 8h 46min 56sec
Solar Panel +X
Solar Panel -X
Solar Panel -Y
Solar Panel -Z
Sun Sensor +Y
Sun Sensor +Z
:
:
:
:
:
:
15.2V
15.3V
15.3V
15.4V
14mA
158mA
405mA
790mA
9mA
36mA
Rotations -Z to Sun: Ang.X= -27deg
Ang.Y= 11deg
Main Power Bus
: 14.91V
180mA
Voltage 29V/12V/-5V
: 27.89V
0.02V
-4.95V
Current TTC1/TTC2
:
64mA
62mA
Current Gyros/Wheels
:
14mA
44mA
Current Coils/STS
:
5mA
12mA
Current Stepper+Cam/S-Band:
20mA
22mA
Temp PCDH CPU/Housing/DCDC:
6deg
6deg
Temp Battery/Middle Plate : 9.4deg
4.5deg
Temp +X/-X
: 2.6deg
10.4deg
Temp +Y/-Y
: 1.1deg
7.9deg
Temp +Z/-Z
: 7.4deg
3.5deg
Temp S-Band
: 7.0deg
Target Current Coil X/Y/Z :
-0mA
-0mA
12deg
-0mA
Gambar 4. Data telemetri real time
Hasil analisis latch up pada satelit mikro dapat dilihat dari data log file-nya dan
dikategorikan menjadi tiga jenis latch up, yaitu:
1. Latch up PCDH
Jenis latch up ini terjadi pada kondisi normal, dimana semua switch register dalam keadaan
off (mati). Namun konsumsi arus satelit melebihi batasan normal 160 – 191mA, dengan perbedaan
temperatur antara PCDH dan Middle Plate lebih dari 5ºC, seperti yang diperlihatkan pada Gambar.
5.
E001-4
SNTI III-2012 Universitas Trisakti
ISBN : 978-979-18265-4-9
##LAPANSERVER#########################################
2010/02/02
11:57:54
PCDH high level command:
Radio
Acknowledge OK [0xB5 0xAB 0xEE 0x0A 0xFF 0xFF 0xFF 0xFF
0x00 0xEE 0xEE 0xEE 0xEE 0xEE]
PCU Telemetry
Switch Register
Status Fuse/TTC
System Time
: 00000000 00000000 00000000 00000000
: 00000000 00000011
: 2475841s = 28d 15h 14min 1sec
Solar Panel +X
Solar Panel -X
Solar Panel -Y
Solar Panel -Z
Sun Sensor +Y
Sun Sensor +Z
: 1.4V
: 0.4V
: 0.4V
: 0.4V
:
:
12mA
12mA
12mA
14mA
-0mA
-0mA
Rotations -Z to Sun: Ang.X= -44deg
Ang.Y= 44deg
Main Power Bus
: 14.79V
304mA
Voltage 29V/12V/-5V
: 27.62V
0.77V
-4.93V
Current TTC1/TTC2
:
64mA
62mA
Current Gyros/Wheels
:
14mA
49mA
Current Coils/STS
:
5mA
12mA
Current Stepper+Cam/S-Band:
20mA
25mA
Temp PCDH CPU/Housing/DCDC:
19deg
18deg
20deg
Temp Battery/Middle Plate : 16.8deg
12.8deg
Temp +X/-X
: 13.3deg
12.8deg
Temp +Y/-Y
: 7.0deg
15.3deg
Temp +Z/-Z
: 16.8deg
13.8deg
Temp S-Band
: 13.3deg
Target Current Coil X/Y/Z :
-0mA
-0mA
-0mA
Gambar 5. Data latch up PCDH
2. Latch up STS saat star sensor dihidupkan
Jenis latch up ini terjadi dengan kondisi switch register A dan Fuse dihidupkan, dimana
besaran arus satelit melebihi 361 mA, dan arus star sensor melebihi 170 mA dengan perbedaan
temperatur PCDH dan middle plate kurang dari 5ºC, seperti yang diperlihatkan pada Gambar 6.
E001-5
SNTI III-2012 Universitas Trisakti
ISBN : 978-979-18265-4-9
3. Latch up PCDH dan STS saat star sensor dihidupkan
Pada latch up jenis ini terjadi dengan kondisi switch register A dan Fuse dihidupkan,
dimana besaran arus satelit melebihi 361 mA, dan arus star sensor melebihi 170 mA dengan
perbedaan temperatur PCDH dan middle plate lebih dari 5ºC, seperti yang diperlihatkan pada
Gambar 7.
## LAPAN SERVER
##########################################################
2010/06/17 02:49:49 PCDH high level command
[0xB5 0xAB 0xEE 0x0A 0xFF 0xFF 0xFF 0xFF 0x00 0xEE 0xEE
0xEE 0xEE 0xEE]
PCU Telemetry
Switch Register
Status Fuse/TTC
System Time
: 00000000 00000000 00000001 00000010
: 00000010 00000011
: 31229s = 0d 8h 40min 29sec
Solar Panel +X
Solar Panel -X
Solar Panel -Y
Solar Panel -Z
Sun Sensor +Y
Sun Sensor +Z
:
:
:
:
:
:
14.6V
14.5V
14.4V
14.5V
389mA
194mA
41mA
182mA
215mA
185mA
Rotations -Z to Sun: Ang.X= 131deg
Ang.Y=-145deg
Main Power Bus
: 14.16V
496mA
Voltage 29V/12V/-5V
: 26.39V
0.02V
-4.96V
Current TTC1/TTC2
:
62mA
62mA
Current Gyros/Wheels
:
14mA
44mA
Current Coils/STS
:
5mA
312mA
Current Stepper+Cam/S-Band:
20mA
22mA
Temp PCDH CPU/Housing/DCDC:
4deg
4deg
Temp Battery/Middle Plate : 0.6deg
2.1deg
Temp +X/-X
: 4.0deg
3.5deg
Temp +Y/-Y
: 18.7deg
-0.9deg
Temp +Z/-Z
: 6.0deg
3.5deg
Temp S-Band
: 3.5deg
Target Current Coil X/Y/Z :
-0mA
-0mA
Gambar 6. Data latch up STS
E001-6
-0mA
8deg
SNTI III-2012 Universitas Trisakti
ISBN : 978-979-18265-4-9
## LAPAN SERVER
##########################################################
2010/08/11 13:49:17 PCDH high level command: Radio Acknowledge
OK
[0xB5 0xAB 0xEE 0x0A 0xFF 0xFF 0xFF 0xFF 0x00 0xEE 0xEE 0xEE
0xEE 0xEE]
PCU Telemetry
Switch Register
Status Fuse/TTC
System Time
: 00000000 00000000 00000001 00000010
: 00000010 00000011
: 1037270s = 12d 0h 7min 50sec
Solar Panel +X
Solar Panel -X
Solar Panel -Y
Solar Panel -Z
Sun Sensor +Y
Sun Sensor +Z
: 0.3V
: 0.3V
: 0.3V
: 0.3V
:
:
12mA
11mA
12mA
14mA
-0mA
-0mA
Rotations -Z to Sun: Ang.X= -42deg
Ang.Y= -40deg
Main Power Bus
: 13.81V
598mA
Voltage 29V/12V/-5V
: 25.61V
0.02V
-4.92V
Current TTC1/TTC2
:
66mA
62mA
Current Gyros/Wheels
:
14mA
55mA
Current Coils/STS
:
7mA
252mA
Current Stepper+Cam/S-Band:
20mA
22mA
Temp PCDH CPU/Housing/DCDC:
20deg
18deg
Temp Battery/Middle Plate : 9.9deg
12.8deg
Temp +X/-X
: 10.9deg
10.9deg
Temp +Y/-Y
: 15.8deg
6.5deg
Temp +Z/-Z
: 9.9deg
11.4deg
Temp S-Band
: 14.3deg
Target Current Coil X/Y/Z :
-0mA
-0mA
19deg
-0mA
Gambar 7. Data latch up PCDH dan STS
Dari ketiga jenis latch up ini, dapat dikatakan bahwa pada umumnya latch up terjadi jika
konsumsi arus pada satelit melebihi batasan arus normal, yaitu diatas 361 mA jika sebagian sub
sistem dihidupkan seperti star sensor dilihat dari kondisi switch register dan diatas 191 mA saat
seluruh kondisi switch register mati (off).
4. Solar panel
Analisis dari solar panel (panel surya) dilakukan pada 4 sisi panel yang terdiri dari 34 cell
sebagai sumber energi yang menyuplai ke baterai dalam sub sistem satelit, keempat sisi tersebut
yaitu sisi sumbu +X, -X, -Y dan –Z. Hasil analisis dari solar panel dilakukan dengan mengamati
E001-7
SNTI III-2012 Universitas Trisakti
ISBN : 978-979-18265-4-9
data telemetri satelit berupa data tegangan, dengan menghasilkan bentuk karakteristik grafik
sebagai berikut:
Gambar 8. Grafik karakteristik pada salah satu panel surya
Dari grafik dapat dilihat bahwa dalam satu siklus gelombang, tegangan mengalami
kenaikan seiring dengan naiknya arus satelit (main power bus). Hal ini terjadi ketika arus satelit
mencapai nilai maksimum sampai sekitar 2000-an mA dan ini terjadi saat semua switch register
dihidupkan untuk mem-power down device ketika terjadi latch up.
Kesimpulan
Kesehatan dan kinerja satelit harus terus menerus dilakukan agar satelit dapat beroperasi
sesuai dengan life time-nya dan latch up harus secara cermat diperhatikan dan jika latch up terjadi,
maka tugas operator satelit agar mengambil tindakan pencegahan sehingga latch up tidak
berlangsung lama karena energi yang berlebih akibat latch up akan merusak komponen elektronik
dan mengganggu subsistem lain. Dengan mempelajari data telemetri kita dapat memantau
kesehatan satelit dan menganalisis karakteristik kinerja satelit.
Daftar pustaka
http://berita-iptek.blogspot.com/2008/05/cara-kerja-satelit.html diakses 11 Februari 2011.
http://id.wikipedia.org/wiki/Satelit diakses 11 Februari 2011.
Ikhsan, M.Y., Herawan, A., 2011, Rancang Bangun Basis Data Telemetri untuk Kemudahan
Analisa Kesehatan Satelit, Satelit untuk Mitigasi Bencana, Pemanfaatan Maritim dan Ketahanan
Pangan, Adriati P.S dan Sanusi T editors, IPB Press Publisher, 61-68.
John Wiley and Sons, Inc, Wiley Publisher Since 1807, Satellite Communication Systems, 477.
Nayla Najati, 2009, Single Event Latch-up pada Satelit Mikro Lapan-Tubsat, Penguasaan
Teknologi Satelit Menuju Kemandirian Pemanfaatan Antariksa, Taruli E.N et al editors., Massma
Sikumbang Publisher, 152-159.
Rahman, A., Mukhayadi, M., 2009, Aktivasi Operasi Satelit Mikro LAPAN-TUBSAT,
Penguasaan Teknologi Satelit Menuju Kemandirian Pemanfaatan Antariksa, Taruli E.N et al
editors., Massma Sikumbang Publisher, 216-223.
Wiley J Larson and James R. Wertz, 1999, Space Mission Analysis and Design, Third Edition,
Microcosm Press and Kluwer Academic Publishers, Space Library Technology.
E001-8
ISBN : 978-979-18265-4-9
ANALISIS LATCH UP PADA SATELIT MIKRO MENGGUNAKAN DATA
TELEMETRI
Agus Herawan 1), Ahmad Fauzi 2)
1) Peneliti Bidang Teknologi Ruas Bumi - LAPAN
E-mail: [email protected]
2) Peneliti Bidang Teknologi Bus Satelit - LAPAN
Abstrak
Pengoperasian sebuah satelit seperti satelit mikro merupakan pekerjaan yang harus dilakukan secara
terus-menerus untuk memantau kinerja dan kesehatan satelit. Kesehatan dan kinerja satelit yang
beredar pada orbitnya dapat dilakukan dengan mengamati data telemetri hasil penjejakan yang kita
terima pada stasiun bumi. Dari data telemetri ini dapat dianalisis kesehatan kinerja satelit berupa data
temperatur, data arus satelit, data tegangan panel surya dan data lainnya.
Kata kunci: data telemetri,tracking, satelit mikro, kesehatan satelit
Pendahuluan
Sebuah satelit yang telah berhasil diluncurkan pada orbitnya harus dilakukan pemantauan
tentang kinerja operasi dan kesehatan satelit tersebut. Hal ini dilakukan dengan cara tracking
(penjejakan) satelit sebagai bentuk pengoperasian satelit pada orbitnya sekaligus pemantauan
kesehatan satelit guna menghindari terjadinya latch up, dimana hasil penjejakan ini berupa data
temperatur, data arus satelit dan data tegangan panel surya. Dari data tersebut dapat dipantau
kebutuhan konsumsi daya yang dibutuhkan satelit agar dapat bekerja secara optimal. Tujuan
penelitian dari analisis ini adalah pertama, untuk memantau kinerja operasional dan kesehatan
satelit. Kedua, untuk menganalisis dan mempelajari data telemetri tentang temperatur dan
konsumsi arus dan tegangan yang dibutuhkan satelit dan ketiga, untuk menghindari terjadinya latch
up pada satelit dengan mempelajari data telemetri yang diterima pada stasiun bumi.
1. Satelit
Satelit adalah suatu benda yang mengorbit pada benda lain dengan periode revolusi dan
rotasi tertentu. Satelit dapat dibedakan berdasarkan bentuk dan kegunaannya seperti satelit cuaca,
satelit komunikasi, satelit iptek dan satelit militer. Satelit juga merupakan alat elektronik yang
mengorbit pada bumi dan mampu bertahan sendiri pada lintasannya. Satelit juga berfungsi sebagai
repeater yang berfungsi untuk menerima sinyal gelombang microwave dari stasiun bumi dengan
frekuensi ditranslasikan dan diperkuat untuk dipancarkan kembali ke arah bumi sesuai dengan
coverage-nya. Untuk dapat beroperasi, satelit diluncurkan ke orbitnya dengan menggunakan
kendaraan wahana peluncur yaitu roket. Sedangkan posisi satelit pada orbitnya dapat dibedakan,
antara lain, orbit LEO (Low Earth Orbit) dengan ketinggian orbit 300-1500 km diatas permukaan
bumi, orbit menengah dengan ketinggian 1500-30000 km, orbit geosinkronous dengan ketinggian
sekitar 36.000 km diatas permukaan bumi, orbit geostasioner dengan ketinggian 35790 km diatas
permukaan bumi, dan orbit tinggi diatas 36.000 km. Satelit mikro merupakan satelit dengan orbit
rendah (LEO). Seluruh pergerakan satelit dipantau dari bumi atau yang lebih dikenal dengan
stasiun pengendali. Cara kerja dari satelit yaitu dengan cara uplink dan downlink. Uplink yaitu
transmisi yang dikirim dari bumi ke satelit, sedangkan downlink yaitu transmisi dari satelit ke
stasiun bumi , seperti yang diperlihatkan pada Gambar 1.
2. Sistem telemetri satelit
Penyampaian informasi menggunakan sistem telemetri merupakan salah satu
perkembangan teknologi komunikasi yang lebih lanjut, terutama dalam penerapannya pada satelit.
Pada satelit, sistem telemetri digunakan untuk mengirim informasi tentang status fisik satelit (posisi
dan suhu) sehingga untuk mengetahui beberapa kondisi diperlukan beberapa sensor. Pada sistem
telemetri ini saluran transmisi yang dipakai antara lain adalah kabel atau kawat, gelombang radio
atau gelombang mikro.
E001-1
SNTI III-2012 Universitas Trisakti
ISBN : 978-979-18265-4-9
Gambar 1. Skema uplink dan downlink satelit
3. Latch up
Latch up merupakan suatu keadaan dimana terjadinya kebocoran mekanik dari komponen
satelit yang disebabkan oleh radiasi energi tinggi yang berlebih. Radiasi tinggi sangat dipengaruhi
oleh lingkungan antariksa yang ekstrim dengan karakteristik sebagai berikut: pertama radiasi
kumulatif yang tinggi terhadap umur (lifetime) dari peralatan, dalam hal ini komponen satelit,
selain itu juga tergantung pada jenis orbit dan kemampuan komponen satelit dalam menahan
tingkat radiasi hingga 100krad. Kedua, tidak adanya konveksi yang menyebabkan sejumlah panas
yang berkurang dibuang oleh komponen pada satelit, dan ketiga tergantung pada kehandalan jenis
komponen satelit yang digunakan. Jadi pencegahan latch up pada satelit sangat penting dengan
memperhatikan performa jenis komponen yang digunakan.
Metodologi Penelitian
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah dengan mempelajari literatur atau
referensi yang ada di buku, internet dan media penelitian lainnya, khususnya tentang hubungan
kesehatan dan tracking satelit.
Hasil dan Pembahasan
Data telemetri merupakan salah satu data yang dapat diperoleh oleh operator stasiun bumi
untuk mengamati kinerja dan kesehatan satelit dan menganalisa batasan temperatur dan power
budget yang dibutuhkan satelit. Pengamatan data telemetri ini juga dilakukan guna mencegah
terjadinya latch up pada satelit, dan jika latch up terjadi, maka operator stasiun bumi akan
mengambil tindakan me-reset timer, di menu power, menghidupkan semua switch register dan
mem-powerdown PCDH (Power Control Data Handling). Dalam menganalisis data telemetri
digunakan data tele .txt dan data log file yang diperoleh dari hasil tracking yang dilakukan oleh
operator stasiun bumi. Untuk mendapatkan hasil analisis tersebut menggunakan template berupa
Microsoft excel seperti yang diperlihatkan pada Gambar 2.
E001-2
SNTI III-2012 Universitas Trisakti
ISBN : 978-979-18265-4-9
Gambar 2. Template untuk analisis data telemetri
Adapun penggunaan template adalah sebagai berikut, pertama buka log file dengan
menggunakan wordpad, salin system time dan date and time pada log file ke kolom system time dan
comp. time template. Kedua, hasil starting time dari template di salin ke sheet input, kemudian
import file tele .txt ke template input, sehingga akan menghasilkan data telemetri lengkap dengan
urutan system time yang teratur seperti yang diperlihatkan pada Gambar. 3.
Gambar 3. Hasil analisis data telemetri menggunakan template
Analisis data telemetri dengan menggunakan template berfungsi untuk mengetahui besaran
temperatur sisi satelit seperti temperature PCDH, Baterai dan Middle Plate, temperatur sisi +X/X, +Z/-Z, -Y dan S-Band dan besaran arus satelit (main power bus). Sedangkan untuk menganalisis
tegangan dan arus panel surya dilakukan dengan melihat secara langsung data telemetri real time
dengan bentuk file extension .txt dan dapat dilihat menggunakan wordpad, seperti yang
diperlihatkan pada Gambar. 4. Data temperatur sisi satelit yang terdapat dalam data telemetri juga
dapat digunakan untuk menganalisis sikap satelit. Temperatur yang lebih tinggi menunjukkan sisi
satelit tersebut lebih banyak mendapatkan sinar matahari (solar radiation) sehingga diketahui pada
saat itu sisi tersebut orientasinya condong menghadap matahari meskipun tidak secara frontal
karena untuk mengetahuinya diperlukan data-data pendukung yang lain seperti data dari star sensor
dan gyro. Data temperatur sisi satelit untuk setiap sisi satelit secara lengkap dapat dilihat dalam
data long telemetri pada file MS. Excel. Latch up yang terjadi pada satelit mikro dapat diamati
dengan memperhatikan kondisi swicth register (sebagai sakelar yang menginformasikan bagian
subsistem yang sedang diaktifkan), konsumsi arus satelit, perbedaan temperatur PCDH dan Middle
plate, dan arus STS (Star Sensor).
E001-3
SNTI III-2012 Universitas Trisakti
ISBN : 978-979-18265-4-9
## LAPAN SERVER
##########################################################
2010/03/01 02:24:56 PCDH high level command
[0xB5 0xAB 0xEE 0x0A 0xFF 0xFF 0xFF 0xFF 0x00 0xEE 0xEE
0xEE 0xEE 0xEE]
PCU Telemetry
Switch Register
Status Fuse/TTC
System Time
: 00000000 00000000 00000000 00000000
: 00000000 00000011
: 809216s = 9d 8h 46min 56sec
Solar Panel +X
Solar Panel -X
Solar Panel -Y
Solar Panel -Z
Sun Sensor +Y
Sun Sensor +Z
:
:
:
:
:
:
15.2V
15.3V
15.3V
15.4V
14mA
158mA
405mA
790mA
9mA
36mA
Rotations -Z to Sun: Ang.X= -27deg
Ang.Y= 11deg
Main Power Bus
: 14.91V
180mA
Voltage 29V/12V/-5V
: 27.89V
0.02V
-4.95V
Current TTC1/TTC2
:
64mA
62mA
Current Gyros/Wheels
:
14mA
44mA
Current Coils/STS
:
5mA
12mA
Current Stepper+Cam/S-Band:
20mA
22mA
Temp PCDH CPU/Housing/DCDC:
6deg
6deg
Temp Battery/Middle Plate : 9.4deg
4.5deg
Temp +X/-X
: 2.6deg
10.4deg
Temp +Y/-Y
: 1.1deg
7.9deg
Temp +Z/-Z
: 7.4deg
3.5deg
Temp S-Band
: 7.0deg
Target Current Coil X/Y/Z :
-0mA
-0mA
12deg
-0mA
Gambar 4. Data telemetri real time
Hasil analisis latch up pada satelit mikro dapat dilihat dari data log file-nya dan
dikategorikan menjadi tiga jenis latch up, yaitu:
1. Latch up PCDH
Jenis latch up ini terjadi pada kondisi normal, dimana semua switch register dalam keadaan
off (mati). Namun konsumsi arus satelit melebihi batasan normal 160 – 191mA, dengan perbedaan
temperatur antara PCDH dan Middle Plate lebih dari 5ºC, seperti yang diperlihatkan pada Gambar.
5.
E001-4
SNTI III-2012 Universitas Trisakti
ISBN : 978-979-18265-4-9
##LAPANSERVER#########################################
2010/02/02
11:57:54
PCDH high level command:
Radio
Acknowledge OK [0xB5 0xAB 0xEE 0x0A 0xFF 0xFF 0xFF 0xFF
0x00 0xEE 0xEE 0xEE 0xEE 0xEE]
PCU Telemetry
Switch Register
Status Fuse/TTC
System Time
: 00000000 00000000 00000000 00000000
: 00000000 00000011
: 2475841s = 28d 15h 14min 1sec
Solar Panel +X
Solar Panel -X
Solar Panel -Y
Solar Panel -Z
Sun Sensor +Y
Sun Sensor +Z
: 1.4V
: 0.4V
: 0.4V
: 0.4V
:
:
12mA
12mA
12mA
14mA
-0mA
-0mA
Rotations -Z to Sun: Ang.X= -44deg
Ang.Y= 44deg
Main Power Bus
: 14.79V
304mA
Voltage 29V/12V/-5V
: 27.62V
0.77V
-4.93V
Current TTC1/TTC2
:
64mA
62mA
Current Gyros/Wheels
:
14mA
49mA
Current Coils/STS
:
5mA
12mA
Current Stepper+Cam/S-Band:
20mA
25mA
Temp PCDH CPU/Housing/DCDC:
19deg
18deg
20deg
Temp Battery/Middle Plate : 16.8deg
12.8deg
Temp +X/-X
: 13.3deg
12.8deg
Temp +Y/-Y
: 7.0deg
15.3deg
Temp +Z/-Z
: 16.8deg
13.8deg
Temp S-Band
: 13.3deg
Target Current Coil X/Y/Z :
-0mA
-0mA
-0mA
Gambar 5. Data latch up PCDH
2. Latch up STS saat star sensor dihidupkan
Jenis latch up ini terjadi dengan kondisi switch register A dan Fuse dihidupkan, dimana
besaran arus satelit melebihi 361 mA, dan arus star sensor melebihi 170 mA dengan perbedaan
temperatur PCDH dan middle plate kurang dari 5ºC, seperti yang diperlihatkan pada Gambar 6.
E001-5
SNTI III-2012 Universitas Trisakti
ISBN : 978-979-18265-4-9
3. Latch up PCDH dan STS saat star sensor dihidupkan
Pada latch up jenis ini terjadi dengan kondisi switch register A dan Fuse dihidupkan,
dimana besaran arus satelit melebihi 361 mA, dan arus star sensor melebihi 170 mA dengan
perbedaan temperatur PCDH dan middle plate lebih dari 5ºC, seperti yang diperlihatkan pada
Gambar 7.
## LAPAN SERVER
##########################################################
2010/06/17 02:49:49 PCDH high level command
[0xB5 0xAB 0xEE 0x0A 0xFF 0xFF 0xFF 0xFF 0x00 0xEE 0xEE
0xEE 0xEE 0xEE]
PCU Telemetry
Switch Register
Status Fuse/TTC
System Time
: 00000000 00000000 00000001 00000010
: 00000010 00000011
: 31229s = 0d 8h 40min 29sec
Solar Panel +X
Solar Panel -X
Solar Panel -Y
Solar Panel -Z
Sun Sensor +Y
Sun Sensor +Z
:
:
:
:
:
:
14.6V
14.5V
14.4V
14.5V
389mA
194mA
41mA
182mA
215mA
185mA
Rotations -Z to Sun: Ang.X= 131deg
Ang.Y=-145deg
Main Power Bus
: 14.16V
496mA
Voltage 29V/12V/-5V
: 26.39V
0.02V
-4.96V
Current TTC1/TTC2
:
62mA
62mA
Current Gyros/Wheels
:
14mA
44mA
Current Coils/STS
:
5mA
312mA
Current Stepper+Cam/S-Band:
20mA
22mA
Temp PCDH CPU/Housing/DCDC:
4deg
4deg
Temp Battery/Middle Plate : 0.6deg
2.1deg
Temp +X/-X
: 4.0deg
3.5deg
Temp +Y/-Y
: 18.7deg
-0.9deg
Temp +Z/-Z
: 6.0deg
3.5deg
Temp S-Band
: 3.5deg
Target Current Coil X/Y/Z :
-0mA
-0mA
Gambar 6. Data latch up STS
E001-6
-0mA
8deg
SNTI III-2012 Universitas Trisakti
ISBN : 978-979-18265-4-9
## LAPAN SERVER
##########################################################
2010/08/11 13:49:17 PCDH high level command: Radio Acknowledge
OK
[0xB5 0xAB 0xEE 0x0A 0xFF 0xFF 0xFF 0xFF 0x00 0xEE 0xEE 0xEE
0xEE 0xEE]
PCU Telemetry
Switch Register
Status Fuse/TTC
System Time
: 00000000 00000000 00000001 00000010
: 00000010 00000011
: 1037270s = 12d 0h 7min 50sec
Solar Panel +X
Solar Panel -X
Solar Panel -Y
Solar Panel -Z
Sun Sensor +Y
Sun Sensor +Z
: 0.3V
: 0.3V
: 0.3V
: 0.3V
:
:
12mA
11mA
12mA
14mA
-0mA
-0mA
Rotations -Z to Sun: Ang.X= -42deg
Ang.Y= -40deg
Main Power Bus
: 13.81V
598mA
Voltage 29V/12V/-5V
: 25.61V
0.02V
-4.92V
Current TTC1/TTC2
:
66mA
62mA
Current Gyros/Wheels
:
14mA
55mA
Current Coils/STS
:
7mA
252mA
Current Stepper+Cam/S-Band:
20mA
22mA
Temp PCDH CPU/Housing/DCDC:
20deg
18deg
Temp Battery/Middle Plate : 9.9deg
12.8deg
Temp +X/-X
: 10.9deg
10.9deg
Temp +Y/-Y
: 15.8deg
6.5deg
Temp +Z/-Z
: 9.9deg
11.4deg
Temp S-Band
: 14.3deg
Target Current Coil X/Y/Z :
-0mA
-0mA
19deg
-0mA
Gambar 7. Data latch up PCDH dan STS
Dari ketiga jenis latch up ini, dapat dikatakan bahwa pada umumnya latch up terjadi jika
konsumsi arus pada satelit melebihi batasan arus normal, yaitu diatas 361 mA jika sebagian sub
sistem dihidupkan seperti star sensor dilihat dari kondisi switch register dan diatas 191 mA saat
seluruh kondisi switch register mati (off).
4. Solar panel
Analisis dari solar panel (panel surya) dilakukan pada 4 sisi panel yang terdiri dari 34 cell
sebagai sumber energi yang menyuplai ke baterai dalam sub sistem satelit, keempat sisi tersebut
yaitu sisi sumbu +X, -X, -Y dan –Z. Hasil analisis dari solar panel dilakukan dengan mengamati
E001-7
SNTI III-2012 Universitas Trisakti
ISBN : 978-979-18265-4-9
data telemetri satelit berupa data tegangan, dengan menghasilkan bentuk karakteristik grafik
sebagai berikut:
Gambar 8. Grafik karakteristik pada salah satu panel surya
Dari grafik dapat dilihat bahwa dalam satu siklus gelombang, tegangan mengalami
kenaikan seiring dengan naiknya arus satelit (main power bus). Hal ini terjadi ketika arus satelit
mencapai nilai maksimum sampai sekitar 2000-an mA dan ini terjadi saat semua switch register
dihidupkan untuk mem-power down device ketika terjadi latch up.
Kesimpulan
Kesehatan dan kinerja satelit harus terus menerus dilakukan agar satelit dapat beroperasi
sesuai dengan life time-nya dan latch up harus secara cermat diperhatikan dan jika latch up terjadi,
maka tugas operator satelit agar mengambil tindakan pencegahan sehingga latch up tidak
berlangsung lama karena energi yang berlebih akibat latch up akan merusak komponen elektronik
dan mengganggu subsistem lain. Dengan mempelajari data telemetri kita dapat memantau
kesehatan satelit dan menganalisis karakteristik kinerja satelit.
Daftar pustaka
http://berita-iptek.blogspot.com/2008/05/cara-kerja-satelit.html diakses 11 Februari 2011.
http://id.wikipedia.org/wiki/Satelit diakses 11 Februari 2011.
Ikhsan, M.Y., Herawan, A., 2011, Rancang Bangun Basis Data Telemetri untuk Kemudahan
Analisa Kesehatan Satelit, Satelit untuk Mitigasi Bencana, Pemanfaatan Maritim dan Ketahanan
Pangan, Adriati P.S dan Sanusi T editors, IPB Press Publisher, 61-68.
John Wiley and Sons, Inc, Wiley Publisher Since 1807, Satellite Communication Systems, 477.
Nayla Najati, 2009, Single Event Latch-up pada Satelit Mikro Lapan-Tubsat, Penguasaan
Teknologi Satelit Menuju Kemandirian Pemanfaatan Antariksa, Taruli E.N et al editors., Massma
Sikumbang Publisher, 152-159.
Rahman, A., Mukhayadi, M., 2009, Aktivasi Operasi Satelit Mikro LAPAN-TUBSAT,
Penguasaan Teknologi Satelit Menuju Kemandirian Pemanfaatan Antariksa, Taruli E.N et al
editors., Massma Sikumbang Publisher, 216-223.
Wiley J Larson and James R. Wertz, 1999, Space Mission Analysis and Design, Third Edition,
Microcosm Press and Kluwer Academic Publishers, Space Library Technology.
E001-8