pengembangan satelit mikro indonesia

Online Journal of Space Communication
Issue8: Regional Development: Indonesia
Fall, 2004.
PENGEMBANGAN SATELIT MIKRO INDONESIA
Oleh
Rakhim Yuba
1. PENDAHULUAN
1.1. Sistem Satelit Mikro Bagi Kondisi Geografis Indonesia
Kondisi geografis Indonesia merupakan anugrah yang sekaligus
merupakan tantangan baqgi kesinambungan Pembangunan Nasional. Kondisi
geografis Indonesia yang terdiri lebih dari 17,000 pulau besar dan kecil yang
terbentang dari Sabang sampai Merauke yang mengharuskan Indonesia untuk
menggunakan Satelit bagi keperluan Komunikasi dan pemanfaatan Antariksa
bagi kesinambungan pembangunan Nasional dan kemajuan Bangsa.
Salah satu pemecahan yang dipandang tepat guna adalah dengan
pengembangan Sistem Satelit Mikro untuk pemanfaatan antariksa Indonesia,
seperti untuk komunikasi “Store & Forward”, pengumpulan data cuaca,
pengideraan Jauh (Surveilance dan Navigasi.
Disamping itu, pengembangan ini juga dapat dimanfaatkan sebagai
wahanan penelitian teknologi Antariksa skala kecil untuk menuju ke penelitian
teknologi antariksa skala besar. Sistem pemanfaatan antariksa berbasis Satelit
tersebut mempunyai cakupan yang mampu mengatasi kendala rentang dan
struktur geografis kepulauan Indonesia.
1.2. Tantangan Strategi Ketertinggalan Teknologi Antariksa
Walaupun telah lebih dari 20 tahun menjadi Negara pengoperasi dan
pengguna teknologi Antariksa dan termasuk dalam jajaran Negara pengguna
yang paling awal dikawasan Asia, penguasaan teknologi antariksa Indonesia
masih tertinggal disbanding dengan beberapa Nregara – Negara Asia lainnya.
Untuk menghadapi tantangan strategi tersebut perlu ditetapkan program
pengembangan teknologi Satelit yang dimulai dari program pengembangan
teknologi Satelit Mikro Untuk melaksanakan program tersebut, Lembaga
Penerbangan dan Antariksa Nasional (LAPAN) dapat ditunjuk sebagai
Koordinator untuk menghimpun semua potensi yang ada di seluruh Indonesia.
Berdasarkan hal tersebut, dalam pembuatan Satelit Mikro kita belum punya
1
Online Journal of Space Communication
Issue8: Regional Development: Indonesia
Fall, 2004.
pengalaman dalam bidang “Manufacturing” sehinnga kita bekerja sama dengan
TU – Berlin. Pekerjaan Satelit Mikro LAPAN – TUBSAT ini dikerjakan di TU –
Berlin selama satu tahun enam bulan dibawah bimbingan Prof. Udo Renner, dan
direncanakan diluncurkan pada tahun 2005 dengan Roket PSLV India.
1.3. Stimulasi Pertumbuhan Kemampuan Nasional
Perwujudan program pengembangan teknologi Satelit Mikro dapat
bermanfaat sebagai sarana penguasaan teknologi antariksa dengan biaya yang
ekonomis dan dapat dicapai dalam waktu yang relative tidak terlampau lama.
Penguasaan teknologi antariksa, khususnya dalam bidang Elektronika
dan Informatika, dengan hal ini upaya pelaksanaan stimulasi dapat
dimanifestasikan dengan melakukan ekslorasi dalam 4(empat) bidang kegiatan
meliputi ;
•
•
•
•
Pengembangan Teknologi, pengvembangan teknologi elektronika terpakai
dalam bidang keantariksaan.
Aliansi Teknologi Nasional, untuk menumbuhkan kemampuan Industri
Strategi Nasional yang diperlukan,
Pelatihan Fabrikasi Produk, untuk memberikan pelatihan bagi masyarakat
yang bergerak dalam bidang Industgri, Lembaga Penelitian dan
Perguruan Tinggi.
Penelitian Inovatif Industri Kecil, untuk menumbuh-kembangkan minat In
dustri kecil dalam berpartisipasi yang menghasilkan produk Inovatif yang
berbasis Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Antariksa.
2. PROGRAM STRATEGI PENGEMBANGAN
Program pengembangan Satelit Mikro LAPAN – TUBSAT yang di desain
menyangkut sekitar 7 (tujuh) Subsistem seperti berikut ;
a. Subsistem Komando dan Penanganan Data
Misi
: Telemetri, Proses Telecommand dan Kontrol Operasi Satelit
•
•
•
Manajemen Sistem Satelit
Kontrol Payload
Komunikasi Stasiun Bumi
b. Subsistem Penentuan dan Kontrol Perilaku Satelit
Misi
: Penentuan lokasi dan pengontrolan perilaku satelit
2
Online Journal of Space Communication
Issue8: Regional Development: Indonesia
Fall, 2004.
c. Subsistem Telekomunikasi Satelit
Misi
: Disain dan pengembangan system telekomunikasi satelit
•
•
•
Pengembangan system TT & C
Pengembangan system image data downlink
Komujnikasi stasiun bumi
d. Subsistem Daya Satelit
Misi
: Pengaturan, distribusi dan suplai daya kesubsistem satelit dan
pengembangan subsistem daya
e. Subsistem Muatan Satelit
Misi
: Pengembangan muatan satelit untuk berbagai misi (komunikasi,
Ilmiah dan Pengideraan Jauh).
•
•
•
•
Komunikasi digital (store & forward)
Observasi bumi dan pengideraan jauh
Navigasi
Lingkungan Antariksa
f. Subsistem Struktur Mekanis Satelit
Misi
: Disain dan manufacturing struktur mekanis satelit
g. Subsistem Stasiun Bumi
Misi
: Stasiun Bumi control dan komando untuk operasi satelit.
Ketujuh subsistem tersebut diatas secara lengkap mencakup seluruh
segment system satelit mikro LAPAN – TUBSAT, yaitu segvment antariksa
(Space Segment) dan segmen ruas bumi (Ground Segment). Arah dan prioritas
dari program tersebut tidak lain adalah kemampuan dan kemandirian
penguasaan teknologi dari ke-tujuh subsistem diatas dengan sasaran adalah
satelit mikro dari hasil rekayasa Nasional untuk misi – misi yang memenuhi
kebutuhan Nasional.
3. TAHAPAN PROGRAM PENGEMBANGAN
3
Online Journal of Space Communication
Issue8: Regional Development: Indonesia
Fall, 2004.
Tahapan program pengembangan yang merupakan suatu proses system
rekayasa, proses system rekayasa tersebut secara keseluruhan dapat dibagi
dalam beberapa tahapan (fase). Total waktu yang ditempuh mulai dari konsep
awal sampai dengan peluncuran dan pengoperasian dari suatu misi Satelit Mikro
LAPAN – TU BSAT akan dicapai waktu selama 2 tahun.
Program Satelit Mikro LAPAN – TUBSAT ini secara garis besar dibagi
dalam beberapa tahapan adalah sebagai berikut ;
3.1. Tahapan Studi Kelayakan
Tahapan ini memiliki sasaran
•
•
•
Pemilihan konsep sistem yang optimum dan efektifitas dengan
biaya dari berbagai macam pilihan
Mendemostrasikan kelayakan dari proyek dengan disain dan
analisis.
Definisi pemecahan teknis sampai penjabaran untuk menghasilkan
kinerja yang realistic, rencana, jadwal dan biaya untuk pentahapan
disain.
3.2. Tahapan Perincian Disain
Tahapan ini berasosiasi dengan definisi dan disain secara terinci, dan
kegiatan yang dilakukan dalam tahapan dalam hal ini :
•
•
•
Definisi disain sistem dan subsistem yang cukup terinci agar disain
utama dan tahapan pengembangan dapat diproses.
Produksi prasyarat subsistem dan spesifikasi disain, subsistem dan
disain peralatan dan rencana pengembangan jadwal program.
Mengawali dari kegiatan program berikutnya seperti pemesanan
peralatan atau disain terinci dari bagian – bagian yang kritis.
3.3. Tahapan Pengembangan, Manufaktur, Integrasi dan Test
Tahapan ini merupakan tahapan yang terpanjang yang meliputi
pengembangan, manufaktur, integrasi dan test. Adapun kegiatan yang
dilakukan dalam tahapan adalah :
•
•
•
•
Penyelesaian semua disain dan analisa
Persiapan gambar-gambar manufaktur dan prosedur
Penyelesain semua pengembangan dan test kualifikasi
Manufaktur perangkat keras wahana terbang dan test kelayakan
4
Online Journal of Space Communication
Issue8: Regional Development: Indonesia
Fall, 2004.
3.4. Tahapan Peluncuran
Tahapan ini berasosiasi dengan peluncuran, termasuk pengiriman wahana
ketempat peluncuran dan dapat mendukung program peluncuran. Dalam
pelaksanaan peluncuran Satelit Mikro LAPAN – TUBSAT akan digunakan
fasilitas PIGYBAG dengan roket PSLV India.
3.5. Tahapan Persiapan Operasi Misi
Kegiatan yang dilakukan dalam tahapan ini adalah untuk mendukung
operasi Orbit Wahana (muatan), dan kegiatan ini mencakup saat
peluncuran, transfer orbit, data akusisi dari orbit satelit yang sedang
beroperasi, pengaktifan misi, operasi-operasi rutin lainnya.
4. DISAIN SATELIT MIKRO LAPAN – TUBSAT
LAPAN-TUBSAT SATELLITE” adalah satelit yang akan dibuat dalam rangka
kerjasama teknik antara LAPAN dengan Technical University of Berlin (TU
Berlin) Jerman. Kerjasama ini sebagai wujud nyata dalam usaha LAPAN untuk
mencoba menguasai teknologi pembangunan satelit, khususnya satelit dengan
kualifikasi terbang dengan kelas mikro (0 -100) kg.
TU Berlin dipilih sebagai mitra kerjasama, didasarkan pada pengalaman
mereka dalam pengembangan satelit kelas mikro maupun nano, oleh karena
sejarah kerjasama yang sudah berlangsung lama antara LAPAN – Jerman
(DLR), sehingga diharapkan kerjasama ini dapat lebih optimal.
Sebagai bagian dari usaha penguasaan teknologi satelit (tahap I), maka
satelit “LAPAN-TUBSAT” akan diusahakan untuk dirangkai, dibangun, ditest
serta dipersiapkan kondisi terbangnya di Jerman (TU Berlin). Dalam proses
tersebut, total 15 engineer dari Indonesia akan berangkat ke Jerman secara
bergantian, dalam kurun waktu 1 tahun sampai 1.6 tahun, hingga pada saat
peluncuran dilaksanakan.
4.1. Misi Satelit
Satelit LAPAN TUBSAT memiliki misi pengamatan bumi dengan resolusi
bumi sampai dengan 200 meter dan 3,5 Km. Hal tersebut dimungkinkan dengan
adanya muatan 2 buah Kamera yaitu untuk lensa 1000 mm dan 50 mm. Dalam
pengiriman gambar ke bumi menggunakan Transmitter pada alokasi frekuensi S-
5
Online Journal of Space Communication
Issue8: Regional Development: Indonesia
Fall, 2004.
Band. Dan juga dilengkapi dengan Komunikasi “Store & Forward” yang sebatas
“Electronic Mail” pada kecepatan 1200 bps.
4.2. Batasan
Dalam membangun Satelit LAPAN-TUBSAT, ada batasan-batasan yang
harus dipenuhi, dan dipakai sebagai dasar dalam perancangan. Secara umum
batasan tersebut akan meliputi batasan teknis maupun ilmiah, sebagai berikut :
SUBYEK
BATASAN
Tipe Misi
Mikrosat dengan Tujuan Ilmiah dan
Teknis
Kerjasama
LAPAN + TU BERLIN
Lama Pengembangan JULI 2003 – JULI 2005
Waktu peluncuran
2005 (TBD)
Life Time
2 years (minimal)
Peluncur
Piggy back launch into LEO
Muatan
Sistem Kamera untuk Remote Sensing
Spacecraft Attitude
Three Axes Stabilization
MCGS
Amateur Ground Segment
S-Band for Payload System
TT & C
436,075 MHz (Uplink/Downlink )
Payload Remote Sensing : (2,2 – 2,3) GHz (Downlink )
Space environmental
: (TBD)
Batasan-batasan tersebut selanjutnya digunakan sebagai pedoman awal
untuk melakukan desain lanjut untuk masing-masing sub sistem, seperti halnya
pemilihan bentuk struktur, spesifikasi sensor, sistem bus, dan subsistem lainnya.
Sementara batasan yang lain merupakan pegangan bagi pengendali program
dalam hal pencapaian target program secara umum.
4.3. Orbit dan Desain
Orbit dan desain secara umum dari satelit ini adalah sebagai berikut :
Orbit
Altitude
Inclination
Mass of Satellite
Shape
Dimension
: Polar
: 630 km
: 92o (TBD)
: 50 kg (TBD)
: Segi empat
: 45 X 45 X 27 cm
6
Online Journal of Space Communication
Issue8: Regional Development: Indonesia
Fall, 2004.
Power
Communications
Data Handling
Payloads
: 14 Watt
: 2 TTCs, Modulasi FFSK 1200 bps, 3,5
Watt RF output
: OBDH 524 kB external, 4 kB internal
RAM, 524 kB EEPROM, 16 kB PROM
38,4 kbps SCI speed
: S-band, Frekuensi 2220 MHz, FM
Video modulation, 5 Watt output
Camera 1, CCD with color splitter
prism,
Effective pictureelement (752 x 582),
1000 mm casegrain lens, swath 3,5 Km
& ground resolution 5 m (in 630 km
LEO)
Camera 2 , color CCD, Effective picture
element (752 x 582), 50 mm lens, swath
81 km, ground resolution 200 m (in 630
km LEO)
Messaging Store and Forward
Attitude Control System :
3 wheels/fiber optic laser gyros in
orthogonal axis CMOS star sensor
3 magnetic coils in orthogonal axis
coarse sun sensor (solar cells) at 6 side
Secara blok sistem satelit tersebut dapat pada gambar tersebut dibawah
ini :
7
Online Journal of Space Communication
Issue8: Regional Development: Indonesia
Fall, 2004.
Gambar 1: Struktur Satelit Mikro LAPAN - TUBSAT
Gambar 2: Bentuk Fisik Satelit Mikro LAPAN-TUBSAT
Level 0 dari satelit ini akan terdiri dari beberapa sub sistem yaitu :
-
Sub
Sub
Sub
Sub
Sub
Sub
sistem
sistem
sistem
sistem
sistem
sistem
Payload
Komunikasi
Telemetri
Power
OBDH
AODCS
Secara Blok Diagram dapat digambarkan sbb :
8
Online Journal of Space Communication
Issue8: Regional Development: Indonesia
Fall, 2004.
Gambar 3: Blok Diagram Level 0 LAPAN-TUBSAT
Dari blok gambar di atas komponennya akan terdiri dari :
No
1
2
3
4
5
Komponen
Solar Panel
Baterey
Power Control
Transmiter TT&C
OBDH
Keterangan
4 panel sisi
5 baterey
UHF
1 UNIT
9
Online Journal of Space Communication
Issue8: Regional Development: Indonesia
Fall, 2004.
6
7
Air Coil
Reaction Wheels
8
9
10
11
Wheel Drive Electronics
Gyro Star sensor
Transmiter and Antenna for
payload
Payload system
12
Adapter Ground Stasiun
4 buah, for three axes
stabilization
7 buah
3 buah
S-band
Panchromatic camera
Color Camera
1 UNIT
5. PELUNCUR DAN OPERASI TERBANG
5.1. Peluncur
Peluncur merupakan salah satu batasan sekaligus “driver” bagi beberapa
sub sistem. Peluncur akan menjadi masukan dalam proses perancangan
spacecraft dan pemilihan orbit.
Pada program ini, peluncur yang akan digunakan adalah peluncur milik
ISRO yaitu PSLV ( Polar Satellite Launch Vehicle ), karena pengalaman
ISRO dalam meluncurkan satelit serta ditunjang adanya hubungan baik
antara LAPAN dan ISRO.
10
Online Journal of Space Communication
Issue8: Regional Development: Indonesia
Fall, 2004.
Gambar 4: Peluncur PSLV
Data penting dengan ketersediaan peluncur adalah data Auxiliary Satellite
User’s Manual, mengingat dari dokumen tersebut kita dapat
memperhitungkan :
• posisi dan dinamika terbang,
• persyaratan teknis struktur,
• kebutuhan interface,
• kebutuhan dokumen,
• kebutuhan testing,
• kebutuhan persyaratan desain
• dan lain-lain
Misalnya adalah masalah adapter, karena terkait erat dengan desain
struktur sejak awal. Adapter PSLV dapat dilihat sebagai berikut :
Gambar 5: Adapter PSLV
Hal lain yang menjadi pertimbangan adalah masalah proses separasi dan
parameter yang menyertainya. Secara umum proses separasi dapat
digambarkan sebagai berikut :
1. Separasi
satelit
Utama
2. Separasi
satelit
penumpang
1 setelah
diputar -40°
3. Separasi
satelit
penumpang
11
Online Journal of Space Communication
Issue8: Regional Development: Indonesia
Fall, 2004.
Gambar 6: Proses separasi pada PSLV
Selain separasi, urutan terbang atau Flight Sequence dari peluncur
menjadi batasan dan persyaratan yang harus diperhatikan, untuk PSLV
tabel berikut menggambarkan Flight Sequence nya :
Tabel 1:
5.2 OPERASI TERBANG
Operasi terbang satelit ini pada dasarnya bersifat tumbling namun dapat
dikendalikan secara aktif dengan prinsip Three Axes Stabilization dengan
menggunakan Reaction Wheel 4 buah. Proses data receiving di stasiun bumi
akan dimulai dengan cara melakukan command aktif ke spacecraft, dan pada
saat itu data yang akan di kover maupun data yang akan di download dapat
diproses. Tracking dan command akan dilakukan melalui transmiter dengan
12
Online Journal of Space Communication
Issue8: Regional Development: Indonesia
Fall, 2004.
band UHF (436,075 MHz) sedangkan payload data akan ditransmisikan melalui
S-band (2,2 – 2,3) GHz.
13