Sistem Kerja Satelit Gravitasi dan Cuaca Bumi

Satelit adalah suatu obyek yang bergerak di sekitar objek yang lebih besar. Bumi adalah satelit karena bergerak mengelilingi matahari sebagai objek yang lebih besar. Bulan adalah satelit karena bergerak di sekitar Bumi. Bumi dan bulan disebut "alam" satelit.
Satelit buatan manusia bergerak mengelilingi bumi untuk berbagai misi tertentu. Salah satu misi satelit dibuat untuk memahami besar kecilnya gravitasi bumi dan untuk penelitian tentang perubahan iklim.


TEORI GRAVITASI BUMI
Apa Gravitasi Bumi itu? Anda tidak bisa melihatnya. Anda tidak dapat mencium baunya. Anda tidak bisa menyentuhnya. Tapi, itu ada. Bahkan itu di mana-mana. Kita kenal dengan gravitasi karena kita hidup dengan efeknya setiap hari. Kita tahu bahwa ketika kita menjatuhkan benda, benda akan jatuh ke lantai, dan kita tahu itu namanya gravitasi.

Gaya Gravitasi adalah lemah dibandingkan dengan kekuatan lain di alam, seperti listrik dan magnet, tetapi dampaknya adalah paling luas jangkauannya dan sangat dramatis. Gravitasi mengontrol segala sesuatu dari gerak pasang surut laut pada luasnya alam semesta.
Bagaimana mungkin satelit di ruang angkasa dapat menjadi alat ukur yang tepat dari gravitasi dengan jarak sangat jauh? Hanya ahli gravitasi bisa mengerti, dan kita hanya tahu bagaimana satelit itu bekerja. Tetapi dengan artikel ini sedikit banyak memahami bagaimana langkah-langkah satelit mengukur gaya gravitasi bumi dan penelitian cuaca dari luar angkasa.

Gravitasi sebagai kekuatan tak terlihat yang menarik dua massa secara bersama-sama. Ketika kita berbicara tentang massa, kita harus berpikir tentang jumlah materi dalam suatu zat. Kepadatan adalah ukuran dari seberapa banyak massa terkonsentrasi dalam ruang yang diberikan. Sir Isaac Newton menemukan bahwa semakin meningkat massa obyek, maka daya tarik gravitasi obyek akan semakin meningkat juga.

Bulan memiliki massa jauh lebih kecil dari bumi itu sendiri. Tidak hanya Bulan lebih kecil dari Bumi, tetapi kepadatan bulan sekitar 60 persen lebih kecil dari Bumi. Dengan demikian, daya tarik gravitasi di Bulan jauh lebih sedikit daripada di Bumi, sehingga berat benda akan semakin berkurang bila ada di Bulan. Gaya tarik Gravitasi bulan sangat lemah sehingga tidak mampu menarik suatu berat, sehingga suatu benda akan melayang bila berada di bulan. Contoh sederhana adalah : seperti benda terapung di air. Karena massa dan kepadatan benda tersebut lebih rendah daripada massa air yang menekan.

TOPOGRAFI BUMI
Topografi bumi adalah sangat bervariasi diantaranya ada pegunungan, lembah, dataran, dan palung laut dalam. Hal ini memberikan konsekuensi pada kepadatan permukaan bumi menjadi bervariasi juga. Fluktuasi kepadatan bumi menyebabkan sedikit perbedaan pada daya tarik gravitasi bumi. Satelit misi gravitasi dapat mendeteksi fluktuasi kepadatan bumi di luar angkasa secara tepat!!!

Sebagian besar permukaan bumi tidak seragam, dengan variabel konstan selama interval waktu yang sangat lama. Dengan kata lain, letak gunung tidak akan berubah sampai pada waktu yang tidak terbatas, sehingga jumlah massa gunung tetap. Ini berarti bahwa pengaruh gaya gravitasi ini lebih besar hampir sama selama waktu yang sangat panjang, ini disebut sebagai lapangan gravitasi bumi (atau rata-rata jangka panjang).

Ada variasi massa lainnya, yang terjadi pada skala waktu jauh lebih kecil. Ini sebagian besar disebabkan oleh variasi kadar air karena siklus atmosfer seperti lautan, benua, gletser, dan es di kutub. Fluktuasi ini mempunyai massa jangka pendek berkontribusi terhadap apa yang dikenal sebagai medan gravitasi variabel-waktu.
Variabel konstan diaplikasikan untuk peta variabel bulanan gravitasi medan waktu yang berguna untuk mempelajari perubahan iklim bumi. Medan gravitasi sangat membantu untuk lebih memahami struktur kepadatan bumi dan penelitian tentang sirkulasi air laut.

Penggunaan gravitasi variabel-waktu untuk mempelajari fluktuasi air tanah, laut es, tingkat kenaikan permukaan laut, arus laut dalam, tekanan dasar laut, dan fluktuasi panas air laut.

PETA ANOMALI GRAVITASI BUMI
Anomali Gravitasi menyoroti variasi kekuatan gaya gravitasi di atas permukaan bumi. Gravitasi anomali sering disebabkan karena konsentrasi massa yang tidak biasa di suatu wilayah. Sebagai contoh, kehadiran pegunungan biasanya akan menyebabkan gaya gravitasi menjadi lebih tinggi daripada wilayah lain, sebagai anomali gravitasi positif. Sebaliknya, keberadaan palung laut atau bahkan tekanan dari daratan yang disebabkan oleh adanya gletser ribuan tahun yang lalu dapat menyebabkan anomali gravitasi negatif.

MANFAAT SATELITI GRAVITASI DAN CUACA BUMI
Satelit menyediakan cakupan global medan gravitasi bumi setiap 30 hari dari satu sumber. Satelit sudah mampu mengukur medan gravitasi dengan tingkat presisi yang setidaknya 100 kali lebih besar daripada pengukuran yang ada. Satelit juga memberikan tanggal untuk mempelajari pengaruh gravitasi variabel-waktu.
Satelit ini sebagai peta bumi (geoid) menjadi lebih rinci, keakuratan pengukuran tinggi satelit, interferometri aperture radar sintetik, dan model daerah digital meliputi tanah yang luas dan wilayah es, semua digunakan dalam aplikasi penginderaan jauh dan akan meningkatkan kartografi.

Teknik ini memberikan masukan penting untuk model ilmiah yang digunakan dalam oseanografi, hidrologi, geologi, dan disiplin terkait, dan akan digunakan untuk berbagai aplikasi termasuk:
1. mengukur perubahan massa es di kutub;
2. mengukur perubahan dalam sumber air di darat;
3. mengetahui dalam dangkal laut untuk transportasi laut
4. pemahaman tentang laut akibat perubahan suhu laut dan perubahan massa air;
5. pemahaman tentang pertukaran massa antara atmosfer dan laut;
6. memahami kekuatan yang menghasilkan medan geomagnetik bumi;
7. memahami kekuatan-kekuatan internal bumi yang bergerak seperti lempeng tektonik yang menghasilkan gempa bumi dan letusan gunung berapi;
8. pemahaman tentang faktor kekuatan pendorong timbulnya badai taufan;
9. pemahaman tentang akurasi pola cuaca bumi;
10. Pelacakan distribusi perubahan utama sumber daya air kritis di akuifer tanah;
11. Peramalan bahaya bencana alam.

CARA KERJA SATELIT GRAVITASI DAN CUACA BUMI
Sekarang anda sudah dapat gambaran bagaimana satelit gravitasi dan cuaca bumi bekerja. Sehingga anda sudah TIDAK HERAN memahami teknologi tinggi satelit gravitasi dan cuaca bumi. Satelit misi gravitasi dan cuaca dapat bekerja dengan akurasi ketepatan pengukuran tinggi secara presisi bila mempunyai satelit lain alias “kembar”. Ini disebabkan karena anomali gravitasi dan cuaca seperti disebut diatas, variabel konstan dan variabel-waktu.

Kedua satelit ini bekerja secara serempak kompak sebagai instrumen utama. Perubahan jarak antara satelit kembar yang digunakan untuk membuat pengukuran medan gravitasi.
Satelit kembar mengorbit satu di belakang lainnya dalam bidang orbit yang sama pada perkiraan jarak 220 kilometer (137 mil) antar keduanya. Sebagai pasangan lingkaran Bumi, bidang gravitasi yang sedikit lebih kuat (konsentrasi massa yang lebih besar) mempengaruhi satelit memimpin pertama, menariknya menjauh dari perjalanan satelit. Sebagai satelit terus berjalan sepanjang jalur orbit, perjalanan satelit ditarik ke arah satelit memimpin saat melewati gravitasi anomali.

Perubahan dari kejauhan pasti akan tidak terlihat dari mata kita, tapi microwave sangat tepat memulai sistem pada satelit untuk mendeteksi perubahan-perubahan sangat kecil dalam jarak antara satelit. Sebuah alat ukur dengan akurasi tinggi dikenal sebagai accelerometer, yang terletak di pusat setiap massa satelit, mengukur percepatan non-gravitasi (seperti yang disebabkan oleh drag atmosfer) sehingga hanya sindrom percepatan dianggap sebagai gravitasi. Operator di bumi menggunakan Receiver Global Positioning Satelit (GPS) untuk menentukan posisi yang tepat dari satelit di atas bumi ke dalam sentimeter atau kurang. Tim operator satelit di bumi dapat men-download semua informasi dari satelit, dan menggunakannya untuk membangun peta bulanan lapangan rata-rata gravitasi bumi selama misi yang direncanakan.

KOMPONEN-KOMPONEN SATELIT
Komponen-komponen satelit misi gravitasi dan penelitian cuaca bumi seperti pada gambar di bawah ini :

K-Band Ranging System (KBR)
Menyediakan sangat tepat (dalam waktu 10 pM) pengukuran perubahan jarak antara kedua satelit yang diperlukan untuk mengukur fluktuasi gravitasi.

Ultra Stabil Oscillator (USO)
Menyediakan frekuensi generasi untuk memulai sistem K-band.

SuperStar Accelorometers (ACC)
Tepatnya mengukur percepatan non-gravitasi yang bekerja pada satelit.

Star Camera Assembly (SCA)
Tepatnya menentukan orientasi dua satelit dengan pelacakan relatif mereka terhadap posisi bintang-bintang.

Coarse Earth and Sun Sensor (CES)
Menyediakan omnidirectional, handal, dan kuat, tapi cukup kasar, pelacakan Bumi dan Matahari. Digunakan pada saat akuisisi awal dan kapanpun satelit beroperasi dalam mode aman.

Center of Mass Trim Assembly (MTA)
Tepatnya mengukur offset antara massa satelit pusat dan massa "bukti-percepatan" dan menyesuaikan pusat massa yang diperlukan selama penerbangan.

Black-Jack GPS Receiver And Instrument Processing Unit (GPS)
Menyediakan pemrosesan sinyal digital, mengukur perubahan jarak relatif terhadap konstelasi satelit GPS.

Globalstar Silicon Solar Cell Array (GSA)
Meliputi bagian luarnya pesawat ruang angkasa dan menghasilkan energi listrik sebagai energi satelit