## PENGARUH RADIASI EUV MATAHARI DAN AKTIVITAS GEOMAGNET TERHADAP VARIASI KERAPATAN ATMOSFER DARI ELEMEN ORBIT

## LAPAN-TUBSAT
[INFLUENCE OF SOLAR EUV RADIATION AND GEOMAGNETIC ACTIVITY ON ATMOSPHERIC DENSITY VARIATION USING LAPAN-TUBSAT ORBITAL ELEMENTS]
Tiar Dani *,**) dan Abdul Rachman **)
*) Mahasiswa Pascasarjana Astronomi, ITB
**) Peneliti Bidang Matahari dan Antariksa-Pusat Sains Antariksa, Lapan e-mail: t_dani@bdg.lapan.go.id
Diterima 14 Februari 2013; Disetujui 15 April 2013

## ABSTRACT
Extreme  condition  of  space  environment  due  to  solar  activity  cause  serious effects on satellites, either the anomaly effect or orbital decay. Orbital decay is due to the  increase  of  atmospheric  density,  especially  for  low  earth  orbit  satellites.  Lapan- Tubsat  and  Lapan’s  next  generation  satellites  will  be  placed  in  LEO  orbit,  so  it  is necessary  to  determine  the  effect  of  EUV  radiation  and  geomagnetic  storm  on atmospheric  density  variations  passed  by  the  satellites.  Analysis  of  the  effect  on atmospheric density, it is obtained a correlation of about 83% between F10.7 as a proxy of  EUV  radiation  and  the  atmospheric  density  variations,  while  the  correlation  with geomagnetic storms using Ap index as a proxy is of about 13%. The increase of average atmospheric density  due  to  moderate  and high solar  activity  is 4  times  and  11  times, respectively, compared to the average during quiet solar activity. While the increase of average atmospheric density due to moderate geomagnetic storm is about 15% higher than during quiet geomagnetic conditions.
Keyword: Atmospheric  density,  EUV  radiations,  Geomagnetic  storm,  TLE,  Lapan-Tubsat, F10.7, Ap index

## ABSTRAK
Kondisi  lingkungan  antariksa  yang  sangat  ekstrim  akibat  aktivitas  matahari dapat  menyebabkan  efek  yang  serius  bagi  satelit,  baik  itu  efek  anomali  ataupun peluruhan  orbit.  Peluruhan  orbit  disebabkan  oleh  peningkatan  kerapatan  atmosfer terutama  pada  satelit-satelit  di  orbit  rendah.  Lapan-Tubsat  dan  satelit-satelit  Lapan generasi  selanjutnya  akan  ditempatkan  di  orbit  rendah  sehingga  perlu  diketahui pengaruh  radiasi  EUV  dan  aktivitas  geomagnet  terhadap  kerapatan  atmosfer  yang dilintasinya.  Hasil  analisis  keterpengaruhan  kerapatan  atmosfer,  diperoleh  korelasi sebesar  83%  antara  F10.7  sebagai  proksi  dari  radiasi  EUV  dengan  variasi  kerapatan atmosfer,  sedangkan  korelasi  dengan  aktivitas  geomagnet  menggunakan  indeks  Ap sebagai  proksi  sebesar  13%.  Kenaikan  kerapatan  atmosfer  rata-rata  akibat  aktivitas matahari moderat dan tinggi masing-masing sebesar 4 kali dan 11 kali dibanding rata- ratanya  saat  aktivitas  matahari  tenang.  Sedangkan  aktivitas  geomagnet  moderat menyebabkan  terjadinya  kenaikan  kerapatan  atmosfer  rata-rata  sebesar  1  kali  lebih tinggi dibanding saat keadaan geomagnet tenang.
Kata kunci: Kerapatan  atmosfer,  Radiasi  EUV,  Aktivitas  geomagnet  TLE,  Lapan-Tubsat, F10.7, Indeks Ap.

## 1 PENDAHULUAN
Variasi kerapatan atmosfer merupakan kajian penting untuk mengetahui salah satu  penyebab  gangguan  orbit  satelit  yang  ditempatkan  di  orbit  rendah.  Peningkatan aktivitas matahari dapat menyebabkan peningkatan kerapatan atmosfer yang berimbas pada peningkatan gaya hambat pada satelit. Kerapatan atmosfer berubah-ubah akibat interaksi  antara  struktur  molekul  atmosfer  dengan  radiasi  matahari  dan  geomagnet. Secara  umum,  parameter  kerapatan  atmosfer  terdiri  atas  tiga  hal  dasar,  yaitu kerapatan,  temperatur  dan  komposisi.  Parameter  tersebut  terpengaruh  oleh  berbagai faktor seperti waktu lokal, posisi lintang dan bujur, ketinggian, serta aktivitas matahari dan  geomagnet.  Pengaruh  jangka  pendek  variasi  kerapatan  atmosfer  ini  adalah perubahan  posisi  orbit  satelit,  kesulitan  penjejakan  satelit  dan  komunikasi  terhadap satelit  tersebut.  Generasi  satelit-satelit  mikro  milik  Lapan  merupakan  satelit  orbit rendah sehingga sangat dipengaruhi oleh kerapatan atmosfer. Oleh karenanya sangat penting untuk mempelajari pengaruh lingkungan antariksa untuk satelit-satelit Lapan generasi  selanjutnya  ditinjau  dari  variasi  kerapatan  atmosfer  dalam  rangka mendukung suksesnya misi yang diembannya.
Kim  et  al.  (2006)  dan  Park  et  al.  (2008)  dengan  menggunakan  data akselerometer  dari  satelit  KOMPSAT-1  menunjukkan  adanya  hubungan  yang  sangat signifikan  antara  peningkatan  gaya  hambat  atmosfer  dengan flare dan  aktivitas geomagnet. Selain itu, dengan menggunakan model atmosfer yang telah ada, Knowles et al. (2001) menyimpulkan ada hubungan antara naiknya hambatan atmosfer akibat meningkatnya  kerapatan  atmosfer  yang  disebabkan  aktivitas  matahari  dan  aktivitas geomagnet.  Semua  penelitian  tersebut  mengandalkan  model  atmosfer  yang  telah  ada (Jacchia,  MSIS,  HSDM,  NRLMSISE-00).  Picone  et  al  (2005)  mengajukan  metode penggunaan  elemen  orbit  dan  propagator  orbit  ( general  perturbation maupun special perturbation )  untuk  menentukan  kerapatan  atmosfer  tanpa  tergantung  pada  model atmosfer yang telah ada. Metode ini mengurangi proses komputasi dan biaya sehingga keharusan untuk menganalisis orbit dari data mentah pengamatan serta penggunaan integrasi  numerik  untuk  penentuan  orbit  tidak  lagi  menjadi  halangan  dalam  studi kerapatan  atmosfer  dengan  memanfaatkan  data  elemen  orbit  satelit  (Picone,  et  al., 2005).  Penjelasan  lengkap  mengenai  cara  untuk  mengekstraksi  kerapatan  atmosfer dari  data Two-Line  Element (TLE)  merujuk  pada  Picone  et  al.  (2005).  Adapun persamaan  Picone  et  al.  (2005)  untuk  mengekstraksi  kerapatan  atmosfer  dari  data elemen orbit satelit adalah sebagai berikut:
(1-1)
Maksud  dari  penelitian  ini  adalah  untuk  mengetahui  seberapa  besar  variasi kerapatan  atmosfer  pada  orbit  LEO  karena  pengaruh  dua  sumber  utama  gangguan kerapatan atmosfer, yaitu radiasi EUV dari matahari dan peristiwa aktivitas geomagnet menggunakan  data  elemen  orbit  Lapan-Tubsat  pada  ketinggian  630  km  dengan mempergunakan  metode  dari  Picone  et  al.  (2005).  Selain  itu,  perlu  juga  diketahui seberapa  besar  pengaruh  radiasi  EUV  dan  aktivitas  geomagnet  terhadap  perubahan kerapatan  atmosfer.  Lapan-Tubsat  adalah  satelit  mikro  pertama  milik  Lapan  dan Indonesia  yang  diluncurkan  pada  tahun  2007  dan  hingga  kini  masih  mengorbit. Lapan-Tubsat  merupakan  satelit  orbit  polar  yang  mengorbit  pada  ketinggian  sekitar 630 km. Terkait dengan rancangan generasi satelit mikro Lapan selanjutnya yang akan ditempatkan  di  orbit  rendah,  diharapkan  hasil  penelitian  ini  dapat  memberikan informasi  perihal  perubahan  kerapatan  atmosfer  yang  berbanding  lurus  dengan  gaya hambat atmosfer pada ketinggian satelit akibat pengaruh cuaca antariksa, yaitu radiasi EUV dan aktivitas geomagnet.

## 2 DATA DAN METODOLOGI

## 2.1 Data Parameter Cuaca Antariksa
Data parameter aktivitas matahari yang digunakan adalah fluks matahari F10.7, yaitu  emisi  yang  dipancarkan  oleh  matahari  pada  panjang  gelombang  10.7  cm  pada orbit Bumi yang merupakan proksi dari radiasi EUV (Delgado, 2008; King-Hele, 1987; Vallado,  2007).  Sedangkan  parameter  untuk  aktivitas  geomagnet  dipergunakan  nilai dari  indeks  Ap,  yaitu  indeks  planetari  untuk  mengukur  besarnya  gangguan  yang dialami oleh medan magnet Bumi akibat pengaruh angin matahari dan partikel energi tinggi dari peristiwa flare dan CME. Data fluks F10.7 dan indeks Ap dalam skala harian diunduh dari Space Physics Interactive Data Resource (SPIDR) National Geophysics Data Center (NGDC) National  Oceanic  and  Atmospheric  Agency (NOAA)  pada  situs http://spidr.ngdc.noaa.gov/spidr/. Rentang data yang dipergunakan dari tahun 2008 hingga  2011.  Gambar  2-1  berikut  merupakan  plot  harian  data  F10.7  dan  indeks  Ap dari tahun 2008 hingga 2011.
Gambar 2-1: Plot data harian F10.7 dan indeks Ap tahun 2008 – 2011

## 2.2 Data Elemen Orbit LAPAN-Tubsat
Data elemen orbit dalam bentuk Two-Line Element (TLE), yaitu format data yang memuat set elemen orbit dari satelit yang mengorbit Bumi. TLE merupakan hasil fitting antara  data  pengamatan  menggunakan  teleskop  dan  radar  dengan  model  propagasi orbit Simplified General Perturbation 4 (SGP4) yang dilakukan oleh United States Space Command (USSPACECOM)  dengan  jaringan  pengamatan  bernama Space  Surveillance Network (SSN).  SGP4  sendiri  adalah  model  matematis  yang  digunakan  untuk menghitung  vektor  posisi  orbit  satelit  dan  sampah  antariksa  relatif  terhadap  sistem koordinat  inersia  Bumi.  Data  ini  diunduh  dari  situs  https://www.space-track.org untuk tahun 2008 hingga 2011. Penjelasan mengenai format data TLE dapat merujuk pada  Rachman  (2007).  Berikut  contoh  data  TLE  LAPAN-Tubsat  pada  tanggal  13 Januari 2010:
1 29709U 07001A   10013.02150718 -.00000047  00000-0  56176-6 0  3407 2 29709 097.7846 067.7233 0012809 326.5509 033.4890 14.80276907162525 1 29709U 07001A   10013.29189179 -.00000045  00000-0  84377-6 0  3412 2 29709 097.7846 067.9856 0012805 325.6347 034.4040 14.80276945162568 1 29709U 07001A   10013.76506455 -.00000025  00000-0  34432-5 0  3429 2 29709 097.7847 068.4445 0012796 324.1481 035.8873 14.80277115162638 1 29709U 07001A   10013.90025678 -.00000028 +00000-0 +30176-5 0 03433 2 29709 097.7846 068.5756 0012777 323.6954 036.3387 14.80277079162658

## 2.3 Metodologi
Dengan  mempergunakan Simplified  General  Perturbation  4 (SGP4)  yang  kode programnya  diunduh  di  www.celestrak.com,  maka  akan  didapatkan  elemen-elemen orbit dari Two Line Element (TLE) Lapan-Tubsat untuk setiap epochnya selama  tahun 2008  hingga  2011.  Dengan  diketahuinya  elemen-elemen  orbit  Lapan-Tubsat,  maka dengan  menggunakan  persamaan  (1)  dari  Picone  et  al.  (2005)  dapat  diperoleh  nilai kerapatan  atmosfer  untuk  ketinggian  630  km.  Nilai  dari  kerapatan  atmosfer  Lapan- Tubsat  ini  dianalisis  untuk  mencari  korelasi  antara  besar  pengaruh  fluks  matahari F10.7 dan indeks Ap dengan perubahan kerapatan atmosfer. Untuk lebih lengkapnya dapat dilihat pada diagram alir pada Gambar 2-2:
Gambar 2-2: Metodologi yang dipergunakan dalam penelitian ini
Data  elemen  orbit  Lapan-Tubsat  yang  diunduh  dari Space-Track diekstraksi elemen  orbitnya  dengan  menggunakan  propagator  orbit  SGP4.  Elemen  orbit  tersebut dimasukkan  kedalam  persamaan  (1-1)  untuk  diperoleh  nilai  kerapatan  atmosfernya dengan penjelasan sebagai berikut:
 t ik = selang waktu iterasi yang dipilih :
 = kerapatan atmosfer total dalam selang waktu t ik (kg/m 3 )  µ = GM , perkalian konstanta gravitasi dan massa Bumi (3.986x10 14 m 3 /s 2 ).  ,  selisih mean mean  motion antara  selang  waktu t ik ,  nilai  ini diperoleh langsung dari TLE
 =  perubahan mean mean  motion dalam  selang  waktu  t ik, nilai  ini  diperoleh langsung dari TLE
 B =  invers  koefisien  balistik  (m 2 /kg)  dengan    : dimana Cd =  koefisien hambatan umumnya dianggap memiliki nilai 2,2 (Vallado, 2007), A = luas permukaan yang berhadapan langsung dengan arah gerak ( cross section area- m 2 ), dan m = massa satelit (kg)
 v = kecepatan satelit (m/s), diperoleh dengan menggunakan propagator orbit SGP4
 F = wind  factor (tidak  berdimensi)  :
(King-Hele,  1987)  dimana r = jarak  satelit  ke  pusat  Bumi  (m), w =  kecepatan  sudut  rotasi  Bumi  (m/s), i =  sudut inklinasi satelit yang diperoleh dari propagator orbit SGP4
Nilai  kerapatan  atmosfer  yang  telah  diperoleh  kemudian  dilakukan  analisis  korelasi terhadap  parameter  aktivitas  matahari  (F10.7)  dan  aktivitas  geomagnet  (indeks  Ap). Selain itu dilakukan pula analisis untuk melihat seberapa besar peningkatan kerapatan atmosfer terhadap skala aktivitas matahari dan aktivitas geomagnet.

## 3 HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1 Ekstraksi  Kerapatan  Atmosfer  dari  Data  TLE  dan  Perbandingannya  dengan Model Atmosfer
Untuk mengekstraksi kerapatan atmosfer dari data TLE telah dibuat perangkat lunak bernama AtmosDensity . AtmosDensity berfungsi untuk mengekstraksi kerapatan atmosfer dari data elemen orbit suatu satelit berdasarkan metode dari Picone et al. (2005).
Gambar 3-1: Antarmuka  tampilan  perangkat  lunak AtmosDensity untuk  menghitung  kerapatan atmosfer berdasarkan data TLE. Contoh di atas menggunakan data elemen orbit satelit Lapan-Tubsat dari tahun 2008 - 2011
AtmosDensity (Gambar  3-1) yang  dikembangkan  oleh  Pusat  Sains  Antariksa  Lapan membutuhkan  masukan  berupa  set  elemen  orbit  dari  data  TLE,  waktu  mulai pengolahan  data  dalam Julian  Day (JD),  invers  koefisien  balistik  ( B ),  selang  waktu integrasi dalam hari, dan selang waktu iterasi pemrosesan dalam menit.
Keluaran  yang  dihasilkan  berupa  nilai  kerapatan  atmosfer  (10 -11 kg/m3)  dan grafik  kecepatan  (km/s),  ketinggian  (km),  faktor  angin,  serta  kerapatan  atmosfer. Parameter penting yang harus ditentukan adalah selang waktu integrasi ( t ik ) dan nilai invers koefisien balistik ( B ). Selang waktu integrasi ( t ik ) dipilih 5 (lima) hari. Pemilihan resolusi  temporal  ini  terkait  dengan  perubahan mean  motion .  Emmert  (2009) menyebutkan  bahwa  penurunan  dari mean  motion mengindikasikan  adanya  manuver orbit atau noise dari skala waktu mean motion sehingga menyebabkan nilai kerapatan negatif.  Nilai  negatif  ini  tidak  dapat  dihindari  sebagai  akibat  dari  sebaran  statistik (karena tingkat ketelitian yang terbatas) dari perubahan mean motion dan tetap harus disertakan dalam perhitungan rata-rata kerapatan untuk menghindari hasil yang tidak sesuai.  Rata-rata  resolusi  temporal  (selang  waktu)  untuk  memperoleh  kerapatan  dari TLE  untuk  data  TLE  terbaru,  menurut  Emmert  (2009),  yang  terbaik  adalah  3  hari
tetapi jika menggunakan data TLE tahun 1967 – 1970, resolusi temporalnya adalah 6 – 8 hari dan data TLE setelah tahun 1970 adalah 4 hari. Sebagai akibat dari pemilihan selang waktu integrasi tersebut, maka model kerapatan atmosfer berbasis data TLE ini hanya mampu memperlihatkan variasi musiman walau tidak sebaik yang ditunjukkan oleh  model  NRLMSISE-00.  Selain  itu,  model  kerapatan  atmosfer  dari  Picone  et  al. (2005) juga tidak mampu menunjukkan variasi kerapatan atmosfer harian serta variasi siang  ke  malam  perubahan  kerapatan  atmosfer  ( day  to  night  variation )  (Rachman, 2012).
Parameter  kedua  yang  harus  ditentukan  adalah  invers  koefisien  balistik  ( B ). Nilai B sangat  penting  dalam  menentukan  nilai  sebenarnya  dari  kerapatan  atmosfer walaupun estimasi yang presisi untuk nilai B belum dapat dilakukan hingga saat ini, dan untuk obyek yang rutin diamati, estimasi dari nilai rata-rata B sudah mencukupi untuk digunakan dalam perhitungan kerapatan atmosfer (Picone et al., 2005). Nilai B yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah  0.012  m 2 /kg  (Rachman  &  Dani,  2012). Setelah  menentukan  kedua  parameter  tambahan  tersebut  maka  diperoleh  nilai kerapatan atmosfer dari data TLE LAPAN-Tubsat yang ditunjukkan Gambar 3-2.

## Gambar 3-2: Plot  kerapatan  atmosfer  total  dari  TLE  LAPAN-Tubsat,  model  atmosfer  MSISE-90  dan NRLMSISE-00 tahun 2008 - 2011
Gambar  3-2  menunjukkan  pola  variasi  kerapatan  atmosfer  dari  data  TLE LAPAN-Tubsat  telah  sesuai  dengan  variasi  kerapatan  atmosfer  yang  diperoleh  dari model  atmosfer  MSISE-90  dan  NRLMSISE-00.  Kesesuaian  model  atmosfer  dari  data TLE  dengan  model  atmosfer  MSISE90  dan  NRLMSISE-00  menunjukkan  bahwa  data TLE  telah  mampu  menunjukkan  pola  variasi  jangka  panjang,  yaitu  variasi  musiman dan  variasi  siklus  matahari  yang  sama  dengan  model  atmosfer  yang  ada,  sedangkan variasi jangka pendek (variasi harian dan variasi siang-malam) tidak dapat terlihat. Hal ini  juga  didukung  oleh  penelitian  Rachman  (2012).  Selain  itu,  terlihat  bahwa peningkatan  kerapatan  atmosfer  setelah  hari  ke-1000  atau  sekitar  tanggal  27 September 2010 diakibatkan oleh dimulainya peningkatan aktivitas matahari (Gambar 2-1)  pada  siklus  ke-24  dan  nilai  kerapatan  tertinggi  setelah  hari  ke-1300  atau  pada September 2011 sebagai akibat semakin meningkatnya aktivitas matahari.

## 3.2 Pengaruh Radiasi EUV Terhadap Variasi Kerapatan Atmosfer
Gambar  3-3  merupakan  plot  kerapatan  atmosfer  yang  diperoleh  dari  TLE LAPAN-Tubsat  dan  F10.7.  Garis  mendatar  putus-putus  menunjukkan  skala  aktivitas matahari  berdasarkan  nilai  F10.7.  Skala  aktivitas  matahari  berdasarkan  parameter F10.7 menurut Lechtenberg (2010) dibagi dalam klasifikasi sebagai berikut:
 Aktivitas matahari rendah : F10.7 ≤ 75
 Aktivitas matahari sedang : 75 < F10.7 < 150
 Aktivitas matahari tinggi : 150 < F10.7 < 190
 Aktivitas matahari sangat tinggi : 190 ≤ F10.7
Terlihat  bahwa  sepanjang  tahun  2008  –  2011,  aktivitas  matahari  tidak  pernah mencapai  skala  sangat  tinggi  (F10.7  ≥  190),  saat  mendekati  hari  ke-1400  aktivitas matahari  hanya  mencapai  level  tinggi  yang  menyebabkan  terjadinya  peningkatan kerapatan atmosfer.

## Gambar 3-3: Plot kerapatan atmosfer dari TLE LAPAN-Tubsat dan fluks F10.7
Untuk  meninjau  variasi  kerapatan  atmosfer  akibat  radiasi  EUV  digunakan parameter  fluks  radio  dari  matahari  (F10.7)  yang  merupakan  parameter  aktivitas matahari  dalam  panjang  gelombang  10.7  cm  atau  frekuensi  2800  MHz.  F10.7 merupakan  indikator  adanya  peningkatan  radiasi  EUV  yang  memanaskan  atmosfer atas  Bumi.  Pada  Gambar  3-3  terlihat  peningkatan  aktivitas  matahari  menyebabkan peningkatan  radiasi  EUV  berakibat  terjadinya  peningkatan  kerapatan  atmosfer  total pada tahun 2010 dan 2011 (Hari ke-1100). Terjadinya peningkatan kerapatan ini akan menyebabkan  peningkatan  hambatan  atmosfer  yang  diterima  oleh  LAPAN-Tubsat sehingga akan mempengaruhi kala hidup satelit tersebut di orbit.
Untuk  melihat  pengaruh  dari  radiasi  EUV  terhadap  perubahan  kerapatan atmosfer dipergunakan analisis korelasi seperti yang diperlihatkan pada Gambar 3-4
Gambar 3-4: Korelasi F10.7 terhadap kerapatan atmosfer pada ketinggian Lapan-Tubsat (630 km)
Gambar  3-4  memperlihatkan  korelasi  F10.7  terhadap  nilai  kerapatan  atmosfer pada  ketinggian  orbit  Lapan-Tubsat,  yaitu  630  km.  Hasil  yang  diperoleh  terdapat korelasi sebesar 83% antara radiasi EUV dan perubahan kerapatan atmosfer. Menurut beberapa  literatur  diketahui  bahwa  faktor  terbesar  penyumbang  variasi  kerapatan atmosfer adalah dari radiasi EUV matahari hingga sebesar 85% (Wertz, 2001; Vallado, 2007;  Bowman  et  al.,  2008;  Delgado,  2008;  Doornbos,  2011).  Peningkatan  energi radiasi  dari  matahari  akan  berinteraksi  dengan  atom  oksigen  dan  helium  yang dominan pada ketinggian 630 km (lapisan thermosfer) yang menyebabkan peningkatan energi  atom  O  dan  He  yang  diikuti  dengan  meningkatnya  kerapatan  atmosfer  (King- Hele, 1987). Variasi iradiansi ini akan menyebabkan terjadinya variasi pada komposisi, temperatur, kerapatan dan distribusi angin di termosfer Bumi.
Nilai  kerapatan  atmosfer  rata-rata  jika  ditinjau  dari  skala  aktivitas  matahari berdasarkan  parameter  F10.7  menurut  Lechtenberg  (2010),  diperlihatkan  pada Gambar 3-5

## Gambar 3-5: Nilai  kerapatan  atmosfer  rata-rata  dari  data  TLE  Lapan-Tubsat  berdasarkan  kondisi aktivitas matahari
Terjadi  kenaikan  kerapatan  atmosfer  rata-rata  sebesar  4  kali  saat  aktivitas matahari moderat dibanding saat keadaan matahari tenang. Sedangkan saat  aktivitas matahari  tinggi  terjadi  peningkatan  hingga  11  kali  dibanding  saat  keadaan  matahari tenang. Peningkatan lebih besar saat aktivitas matahari tinggi disebabkan energi  oleh energi  dari  radiasi  EUV  matahari  akan  semakin  besar  saat  matahari  semakin  aktif yang ditandai dengan semakin banyak terjadi flare atau CME.

## 3.3 Pengaruh Aktivitas Geomagnet Terhadap Variasi Kerapatan Atmosfer
Seperti  yang  sudah  diketahui  bahwa  peningkatan  kerapatan  atmosfer disebabkan  oleh  dua  proses  fisis  yang  berperan  utama,  yaitu  pemanasan  atmosfer akibat  radiasi Extreme  Ultra  Violet (EUV)  dari  matahari  dan  pemanasan  Joule  yang berasosiasi  dengan  peningkatan  arus  lokal  ( local  current )  akibat  peristiwa  aktivitas geomagnet.  Pada  Gambar  3-6  ditunjukkan  plot  kerapatan  atmosfer  dari  data  TLE Lapan-Tubsat  dan  indeks  Ap  yang  merupakan  proksi  terjadinya  aktivitas  geomagnet. Garis mendatar putus-putus merupakan skala aktivitas geomagnet berdasarkan indeks Ap. Skala aktivitas geomagnet berdasarkan parameter indeks Ap menurut Lechtenberg (2010) dibagi dalam klasifikasi sebagai berikut:
 Aktivitas geomagnet tenang  : Ap ≤ 10
 Aktivitas geomagnet sedang  : 10 < Ap < 50
 Aktivitas geomagnet tinggi   : Ap ≥ 50
Gambar 3-6: Plot kerapatan atmosfer dari TLE Lapan-Tubsat dan indeks Ap
Terlihat  bahwa  sepanjang  tahun  2008  –  2011,  tidak  pernah  terjadi  aktivitas geomagnet  skala  tinggi  (Ap  ≥  50),  hanya  mencapai  skala  moderat.  Selain  itu,  pola variasi  nilai  indeks  Ap  tidak  sesuai  dengan  variasi  kerapatan  atmosfer.  Hal  ini disebabkan karena pengaruh aktivitas geomagnet terhadap kerapatan atmosfer bersifat transien,  yaitu  partikel-partikel  dari  angin  matahari  yang  masuk  lewat  kutub-kutub Bumi.  Partikel  ini  kemudian  akan  berinteraksi  dengan  partikel-partikel  yang  ada  di kutub  dan  menyebabkan  pemanasan  atmosfer  yang  menyebar  menuju  ekuator  jika energinya  mencukupi.  Indeks  Ap  akan  meningkat  saat  terjadi  peristiwa  CME  yang menyebabkan  peningkatan  densitas  dan  kecepatan  angin  matahari  yang  kemudian berinteraksi dengan medan magnet Bumi dan menyebabkan aktivitas geomagnet.
Untuk  melihat  pengaruh  dari  aktivitas  geomagnet  terhadap  perubahan kerapatan  atmosfer  dipergunakan  analisis  korelasi  seperti  yang  diperlihatkan  pada Gambar 3-7
Gambar 3-7: Korelasi indeks Ap terhadap kerapatan atmosfer pada ketinggian Lapan-Tubsat (630 km)
Terlihat  bahwa  korelasi  antara  indeks  Ap  terhadap  kerapatan  atmosfer  hanya bernilai  13%.  Korelasi  ini  lebih  disebabkan  karena  aktivitas  geomagnet  bersifat transien.  Aktivitas  geomagnet  hanya  berkontribusi  sebesar  30%  terhadap  perubahan kerapatan  atmosfer  dan  sifatnya  hanya  menguatkan  nilai  kerapatan  atmosfer  dari akibat radiasi EUV (Kim et al., 2006; Delgado, 2008).
Nilai  kerapatan  atmosfer  rata-rata  jika  ditinjau  dari  skala  aktivitas  geomagnet berdasarkan  parameter  indeks  Ap  menurut  Lechtenberg  (2010),  diperlihatkan  pada Gambar 3-8

## Gambar 3-8: Nilai  kerapatan  atmosfer  rata-rata  dari  data  TLE  Lapan-Tubsat  berdasarkan  aktivitas geomagnet
Terjadi  kenaikan  kerapatan  atmosfer  rata-rata  sebesar  15%  saat  keadaan geomagnet moderat  dibanding  saat keadaan  geomagnet  tenang.  Peningkatan  aktivitas geomagnet  tidak  memberikan  dampak  lebih  besar  dibanding  akibat  peningkatan aktivitas matahari dari radiasi EUV karena sifat dari aktivitas geomagnet yang transien dan efek terhadap kerapatan atmosfer hanya bersifat menguatkan.

## 4 KESIMPULAN
Nilai  kerapatan  atmosfer  dengan  menggunakan  elemen  orbit  berupa  data  TLE Lapan-Tubsat  dilakukan  dengan  membangun  perangkat  lunak  AtmosDensity berdasarkan metode dari Picone et al. (2005) yang dapat menunjukkan adanya variasi musiman dan variasi akibat aktivitas matahari pada kerapatan atmosfernya. Kerapatan atmosfer  pada  ketinggian  Lapan-Tubsat  sangat  dipengaruhi  oleh  radiasi  EUV  dari aktivitas  matahari  serta  akibat  dari  aktivitas  geomagnet.  Analisis  korelasi  perubahan kerapatan  atmosfer  diketinggian  Lapan-Tubsat  akibat  radiasi  EUV  matahari  melalui proksi  F10.7  memperoleh  nilai  sebesar  83%.  Besarnya  kenaikan  kerapatan  atmosfer diketinggian  Lapan-Tubsat  akibat  aktivitas  matahari  moderat  dan  tinggi  masing- masing sebesar 4 kali dan 11 kali dari nilai kerapatan atmosfer rata-rata saat aktivitas matahari  tenang.  Sedangkan  perubahan  kerapatan  akibat  pengaruh  aktivitas geomagnet  diketinggian  Lapan-Tubsat  dengan  menggunakan  analisis  korelasi memperoleh nilai  sebesar 13% dan  terjadi kenaikan  nilai  kerapatan  rata-rata  sebesar 15%  saat  terjadi  aktivitas  geomagnet  moderat  dibandingkan  kondisi  saat  geomagnet tenang.

## Ucapan terima kasih
Terima  kasih  sebesar-besarnya  kepada  USSPACECOM  atas  data Two-Line Element (TLE)  di  situs  Space-Track  yang  merupakan  data  utama  yang  dipergunakan dalam  penelitian  ini,  terima  kasih  juga  kepada  Dr.  T.  S.  Kelso  atas  kode  program Simplified  General  Perturbator  4 (SGP4)  yang  tersedia  di  situs  Celestrak  serta  terima kasih juga sebesar-besarnya kepada NASA dan NOAA atas data cuaca antariksanya.

## DAFTAR RUJUKAN
Bowman,  B.  R.,  Tobiska,  W.  K.  &  Kendra,  M.  J.,  2008. The  Atmospheric  Semiannual Density  Response  to  Solar  EUV  Heating, Journal  of  Atmospheric  and  Solar- Terrestrial Physics, p. 1482 – 1496.
Delgado,  M.  R.,  2008. Atmospheric  Drag:  Modeling  the  Space  Environment, Course Material ed. Madrid: Universidad Politecnica de Madrid, E.T.S.I. Aeronauticos.
Doornbos,  E.,  2011. Thermospheric  Density  and  Wind  Determination  From  Satellite Dynamics, Dissertation ed. Delft: TU Delft, School of Aerospace Engineering. Emmert,  J.  T.,  2009. A  Long  Term  Data  Set  of  Globally  Averaged  Thermospheric  Total Mass Density, Journal of Geophysical Research, Volume 114.
Kim, K. H., Moon, Y. J., Cho, K. S., Ki, H. D., and Park, J. Y., 2006. Atmospheric Drag Effect on The KOMPSAT-1 Satellite During Geomagnetic Superstorms, Earth Planet Space, pp. 25-28.
King-Hele, D., 1987. Satellite Orbits in An Atmosphere: Theory and Applications, 1st ed. London: Blackie and Son Ltd.
Knowles,  S.  H.,  Picone,  J.  M.,  Thonnard,  S.  E.  &  Nicholas,  A.,  2001. The  Effect  of Atmospheric Drag on Satellite Orbits During the Bastille Day Event, Solar Physics, Issue 204, pp. 387-397.
Lechtenberg,  T.  F.,  2010. Derivation  And  Observability  Of  Upper  Atmospheric  Density Variations  Utilizing  Precision  Orbit  Ephemerides, Master  Theses  ed.  Kansas: University of Kansas, School of Aerospace Engineering.
Park, J., Moon, Y. J., Kim, K. H., Cho, K. S., Kim, H. D., Kwak, Y. S., Kim, Y. H., Park, Y.  D.,  and  Yi,  Y.,  2008. Comparison  Between  The  KOMPSAT-1  Drag  Derived Density  And  The MSISE  Model  Density  During  Strong  Solar And/Or Geomagnetic Activities, Earth Planet Space, Issue 60, pp. 601-606.
Picone,  J.  M.,  Emmert,  J.  T.  and  Lean,  J.  L.,  2005. Thermospheric  Densities  Derived From  Spacecraft  Orbits  :  Accurate  Processing  of  Two  Line  Element, Journal  of Geophysical Research , Volume 110. Rachman,  A.,  2007. Karakteristik  Data  TLE  dan  Pengolahannya, Majalah  Sains  dan Teknologi Dirgantara, Volume 2, No.2, Hal.49-60.
Rachman, A., 2012. Kerapatan Atmosfer Hasil Pengolahan Data TLE: Perbandingannya Dengan  Model  NRLMSISE-00, Buku  Matahari  dan  Lingkungan  Antariksa. Bandung: Andira Publishing.
Rachman, A. & Dani, T., 2012. Penentuan Koefisien Balistik Satelit Lapan-TUBSAT dari Two-Line Elements (TLE), Jakarta, Seminar Nasional Iptek Dirgantara XVI. Vallado,  D.  A.,  2007. Fundamental  of  Astrodynamics  and  Applications, 2nd  ed. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers Group.
Wertz,  J.  R.,  2001. Spacecraft  Orbit  and  Attitude  Systems – Mission  Geometry  ;  Orbit Constellation Design and Management, s.l.:Kluwer Academic Publisher.