Satelit pengamat Bumi
Satelit pengamat Bumi atau Satelit observasi Bumi atau Satelit Observasi adalah satelit yang dirancang khusus untuk mengamati Bumi dari orbit, mirip dengan satelit mata-mata tetapi ditujukan untuk penggunaan non-militer seperti pengawasan lingkungan, meteorologi, pembuatan peta, dll.
Banyak jenis observasi dapat dibuat dari satelit, termasuk pengintai militer, pemetaan medan, fotografi astronomi, inspeksi internasional, pengamatan awan, dan fotografi Bumi-berguna dalam ilmu bumi.
Pengamatan dapat dilakukan dengan berbagai cara, menggunakan sensor yang beroperasi di bagian yang berbeda dari spektrum elektromagnetik. Sensor pertama kali digunakan oleh manusia adalah mata telanjang. Berikutnya datang fotografi dengan kemampuannya untuk merekam dalam jumlah besar bentuk permanen dari informasi rinci. Kemudian disusul pengembangan radar pengintai, intersepsi elektronik, dan pengintaian inframerah.
Kebanyakan satelit observasi bumi membawa instrumen yang harus dioperasikan pada ketinggian yang relatif rendah. Ketinggian di bawah 500-600 kilometer yang pada umumnya dihindari, meskipun, karena gaya tarik air-drag udara yang signifikan pada ketinggian rendah sehingga sering membuat maneuvres seperti orbit reboost jadi diperlukan. Satelit pengamat Bumi ERS-1, ERS-2 dan Envisat dari European Space Agency serta pesawat ruang angkasa MetOp dari EUMETSAT semua dioperasikan pada ketinggian sekitar 800 km. Proba 1, Proba-2 dan pesawat ruang angkasa SMOS Badan Antariksa Eropa mengamati bumi dari ketinggian sekitar 700 km.
Untuk mendapatkan (hampir) cakupan global dengan orbit rendah satelit itu harus ditempatkan pada orbit polar atau mendekati. Sebuah orbit rendah akan memiliki periode orbit sekitar 100 menit dan bumi akan berputar di sekitar sumbu polar dengan sekitar 25 deg antara orbit secara berturut-turut, dengan hasil bahwa jalur darat yang bergeser ke arah barat dengan 25 deg di bujur. Kebanyakan berada di orbit matahari-sinkron.
Instrumen pesawat ruang angkasa yang membawa yang ketinggian 36000 km kadang-kadang cocok menggunakan orbit geostasioner. Orbit memungkinkan cakupan lebih dari 1/3 dari bumi. Tiga pesawat ruang angkasa geostasioner pada garis bujur dipisahkan dengan 120 deg dapat menutupi seluruh bumi kecuali daerah kutub ekstrem. Jenis orbit terutama digunakan untuk satelit meteorologi.
Sebuah satelit cuaca adalah jenis satelit yang terutama digunakan untuk memantau cuaca dan iklim bumi. Satelit ini merupakan satelit meteorologi, yang bagaimanapun, dapat melihat lebih dari awan dan sistem cuaca. Lampu-lampu kota, kejadian kebakaran, efek dari polusi, aurora, pasir dan badai debu, salju, pemetaan es, batas-batas arus laut, aliran energi, dll, jenis lain dari informasi lingkungan dikumpulkan dengan menggunakan satelit cuaca.
Citra satelit cuaca membantu dalam memantau awan abu vulkanik dari Gunung St Helens dan aktivitas dari gunung berapi lainnya seperti Gunung Etna. Asap dari kebakaran di Amerika Serikat bagian barat seperti Colorado dan Utah juga telah dimonitor.
El Niño Southern Oscillation dan dampaknya pada cuaca dipantau setiap hari dari citra satelit. Lubang ozon Antartika dipetakan dari data satelit cuaca. Secara kolektif, satelit cuaca diterbangkan oleh AS, Eropa, India, Cina, Rusia, dan Jepang memberikan pengamatan hampir terus menerus untuk memonitor cuaca global, yang digunakan melalui cahaya tampak dan sinar inframerah dari spektrum elektromagnetik.
Satelit lingkungan lainnya dapat membantu pemantauan lingkungan dengan mendeteksi perubahan vegetasi bumi, kandungan gas jejak atmosfer, laut wilayah suatu negara, warna laut, dan wilayah es. Dengan memonitor perubahan vegetasi dari waktu ke waktu, kekeringan dapat dipantau dengan membandingkan vegetasi suatu negara saat ini untuk waktu rata-rata jangka panjang. Sebagai contoh, tumpahan minyak 2002 di lepas pantai barat laut Spanyol diawasi dengan cermat oleh ENVISAT Eropa, yang meskipun bukan satelit cuaca, instrumen (ASAR) yang dapat melihat perubahan di permukaan laut. Emisi antropogenik dapat dipantau dengan mengevaluasi data NO2 dan SO2 di troposfer.
Jenis satelit hampir selalu ditempatkan di Sun sinkron dan merupakan suatu orbit "beku". Orbit sinkron matahari secara umum cukup dekat dengan kutub untuk mendapatkan cakupan global yang diinginkan sedangkan geometri relatif konstan dengan Matahari bagi sebagian besar dan merupakan keuntungan bagi instrumen. Orbit "beku" dipilih karena ini adalah yang paling dekat dengan orbit lingkaran yang mungkin dalam medan gravitasi Bumi
Penginderaan jauh adalah ilmu untuk memperoleh informasi tentang suatu objek, daerah, atau fenomena melalui analisis data yang diperoleh dengan suatu alat tanpa kontak langsung dengan objek, daerah, atau fenomena yang dikaji (Lillesand dan Kiefer, 1997). Karakteristik dari objek dapat ditentukan berdasarkan radiasi elektromagnetik yang dipancarkan atau dipantulkan oleh objek tersebut dan terekam oleh sensor. Hal ini berarti, masing-masing objek mempunyai karakteristik pantulan atau pancaran elektromagnetik yang unik dan berbeda pada lingkungan yang berbeda (Murai, 1996). Sistem penginderaan jauh pasif (foto udara dan citra aster), yaitu sistem penginderaan jauh yang energinya dari matahari. Panjang gelombang yang digunakan oleh sistem pasif, tidak memiliki kemampuan menembus atmosfer yang dilaluinya, sehingga atmosfer ini dapat menyerab (absorp) dan menghamburkan (scatter) energi pantulan (reflektan) objek yang akan diterima oleh sensor (Lillesand dan Kiefer, 1997). Faktor inilah yang menyebabkan nilai reflektan objek yang diterima sensor tidak sesuai dengan nilai reflektan objek yang sebenarnya di bumi. Secara umum, konsep perekaman objek permukaan bumi pada sistem penginderaan jauh pasif .
Sumber tenaga dalam proses inderaja terdiri atas :
Jumlah tenaga yang diterima oleh objek di setiap tempat berbeda-beda, hal ini dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain :
Saat ini banyak sekali satelit penginderaan jauh yang beredar, masing-masing jenis satelit seperti landsat (1-7), NOAA, baskara, SPOT, Envisat, Ikonos, Quickbird, dan lain-lain mempunyai karakteristik dan tujuan masing-masing.
Citra merupakan alat utama untuk mengenali dan memahami berbagai ketampakan objek di berbagai permukaan bumi melalui penginderaan jauh. Berdasarkan Misinya Setelit Penginderaan Jauh dikelompokan menjadi dua macam yaitu satelit cuaca dan satelit sumberdaya alam.
Citra Landsat TM merupakan salah satu jenis citra satelit penginderaan jauh yang dihasilkan dari sistem penginderaan jauh pasif. Landsat memiliki 7 saluran dimana tiap saluran menggunakan panjang gelombang tertentu. Satelit landsat merupakan satelit dengan jenis orbit sunsynkron (mengorbit bumi dengan hampir melewati kutub, memotong arah rotasi bumi dengan sudut inklinasi 98,2 derajat dan ketinggian orbitnya 705 km dari permukaan bumi. Luas liputan per scene 185 km x 185 km.
Merupakan satelit milik perancis yang mengusung pengindera HRV (SPOT1,2,3,4) dan HRG (SPOT5). Satelit ini mengorbit pada ketinggian 830 km dengan sudut inklinasi 80 derajat. satelit SPOT memiliki keunggulan pada sistem sensornya yang membawa dua sensor identik yang disebut HRVIR (haute resolution visibel infrared). Masing-masing sensor dapat diatur sumbu pengamatanya kekiri dan kekanan memotong arah lintasan satelit merekam sampai 7 bidang liputan.
Satelit yang dikembangkan negara jepang dimana sensor yang dibawa terdiri dari VNIR, SWIR, dan TIR. Satelit ini memiliki orbit sunshyncronus yaitu orbit satelit yang menyelaraskan pergerakan satelit dalam orbit presisi bidang orbit dan pergerakan bumi mengelilingi matahari, sedemikian rupa sehingga satelit tersebut akan melewati lokasi tertentu di permukaan bumi selalu pada waktu lokal yang sama setiap harinya. Ketinggian orbitnya 707 km dengan sudut inklinasi 98,2 derajat.
Merupakan satelit resolusi tinggi dengan resolusi spasial 61 cm, mengorbit pada ketinggian 450 km secara sinkron matahari, satelit ini memiliki dua sensor utama yaitu pankromatik dan multispektral. Quickbird diluncurkan pada bulan oktober 2001 di california AS. Quickbird memiliki empat saluran (band).
Ikonos adalah satelit resolusi spasial tinggi yang diluncurkan bulan september 1999. merekam data multispektral 4 kanal pada resolusi 4m. Ketinggian orbitnya 681 km.citra resolusi tinggi sangat cocok untuk analisis detail misalnya wilayah perkotaan tapi tidak efektif apabila digunakan untuk analisis yang bersifat regional.
Jepang menjadi salah satu negara yang paling inovatif dalam pengembangan teknologi satelit penginderajaan jarak jauh setelah diluncurkannya satelit ALOS (Advaced Land Observing Satellite) pada tanggal 24 Januari 2006. ALOS adalah satelit pemantau lingkungan yang busa dimanfaatkan untuk kepentingan kartografi, observasi wilayah, pemantauan bencana alam dan survey sumberdaya alam.
GeoEye-1 merupakan Satelit pengamat Bumi yang pembuatannya disponsori oleh Google dan National Geospatial-Intelligence Agency (NGA) yang diluncurkan pada 6 September 2008 dari Vandenberg Air Force Base, California, AS. Satelit ini mampu memetakan gambar dengan resolusi gambar yang sangat tinggi dan merupakan satelit komersial dengan pencitraan gambar tertinggi yang ada di orbit bumi saat ini.
Satelit WorldView-2 adalah satelit generasi terbaru dari Digitalglobe yang diluncurkan pada tanggal 8 Oktober 2009. Citra Satelit yang dihasilkan selain memiliki resolusi spasial yang tinggi juga memiliki resolusi spectral yang lebih lengkap dibandingkan produk citra sebelumnya. Resolusi spasial yang dimiliki citra satelit WorldView-2 ini lebih tinggi, yaitu : 0.46 m – 0.5 m untuk citra pankromatik dan 1.84 m untuk citra multispektral. Citra multispektral dari WorldView-2 ini memiliki jumlah band sebanyak 8 band, sehingga sangat memadai bagi keperluan analisis-analisis spasial sumber daya alam dan lingkungan hidup.
Satelit NOAA merupakan satelit meterologi generasi ketiga milik ”National Oceanic and Atmospheric Administration” (NOAA) Amerika Serikat. Munculnya satelit ini untuk menggantikan generasi satelit sebelumnya, seperti seri TIROS (Television and Infra Red Observation Sattelite, tahun 1960-1965) dan seri IOS (Infra Red Observation Sattelite, tahun 1970-1976). Konfigurasi satelit NOAA adalah pada ketinggian orbit 833–870 km, inklinasi sekitar 98,7 ° – 98,9 °, mempunyai kemampuan mengindera suatu daerah 2 x dalam 24 jam (sehari semalam).
Seri NOAA ini dilengkapi dengan 6 (enam) sensor utama, yaitu :
Satelit observasi bumi digunakan untuk mengamati permukaan bumi, permukaan laut, arus laut, awan, dll, dari ruang angkasa. Instrumen observasi dipasang pada satelit untuk tujuan penginderaan jauh. Ada waktu pengembangan yang relatif singkat untuk misi durasi jangka panjang. Setelah diluncurkan, ia memiliki keuntungan untuk dapat mengamati wilayah yang luas. Operasi instrumen dapat dengan mudah dilakukan dari konsol stasiun kontrol darat.
Masalah dengan penginderaan jauh berbasis satelit adalah sebagai berikut: waktu pengembangan yang panjang dari perencanaan operasi yang sebenarnya, investasi awal yang signifikan, risiko kegagalan peluncuran dan ketidakmampuan untuk memperbaiki satelit di ruang angkasa.
Sebuah satelit observasi bumi yang khas terdiri dari subsistem berikut.
Sebuah instrumen pengamatan adalah elemen kunci dari satelit observasi bumi. Ini memperoleh dan mengirimkan data observasi bumi ke unit data rekaman dan unit telemetri.
Sebuah subsistem perintah mengirimkan perintah ke seluruh unit pada satelit.
Sebuah subsistem telemetri mentransmisikan data observasi dan data status unit onboard untuk darat.
Sebuah subsistem penyimpanan data sementara menyimpan data gambar dan data rumah tangga dari subsistem onboard.
Sebuah sistem navigasi menghasilkan informasi yang diperlukan untuk penentuan posisi satelit.
Subsistem kontrol sikap menghasilkan informasi yang diperlukan untuk penentuan orientasi satelit terhadap bumi.
Sebuah subsistem propulsi menghasilkan daya dorong yang diperlukan untuk memperbaiki orbit dan sikap satelit.
Sebuah subsistem listrik menghasilkan dan mendistribusikan daya power tenaga listrik yang dibutuhkan untuk mengoperasikan satelit.
Sebuah subsistem kontrol termal mempertahankan suhu unit terintegrasi dalam rentang tertentu untuk menjamin operasi yang tepat dan umur usia hidup yang diharapkan.
Ini mengontrol seluruh operasi satelit.
Berbagai perintah dikirim ke subsistem satelit untuk tujuan observasi dan rumah tangga, untuk menentukan waktu dan lokasi untuk pengamatan dan untuk mempertahankan satelit dalam keadaan sehat. Ada tiga jenis perintah: "perintah uplinked" dari stasiun tanah, "perintah disimpan" dalam satelit dan dieksekusi pada waktu diprogram, dan "perintah mandiri" dieksekusi dalam kondisi satelit yang telah ditetapkan.
Gambar dan data yang dihasilkan oleh rumah tangga instrumen dari satelit observasi bumi yang ditransmisikan dari satelit ke stasiun bumi dalam bentuk sinyal digital. Ada dua mode yang berbeda: "modus realtime" mentransmisikan data ke darat karena mereka sedang dihasilkan, dan "modus non-realtime" yang menyimpan data dalam perekam data dan mengirimkan ke tanah ketika satelit datang dalam lingkup stasiun tanah. Kisaran di mana satelit dan stasiun bumi dapat berkomunikasi adalah terbatas. Data yang dikumpulkan di luar kisaran tersebut akan dikirim ke tanah ketika satelit berada dalam jangkauan, di mana ia dapat berkomunikasi dengan darat.
Satelit dikirim ke ruang angkasa oleh roket atau pesawat luar angkasa dan ditempatkan di rute penerbangan yang disebut "orbit". Secara umum, orbit satelit merupakan orbit elips, yang dimiliki bumi sebagai salah satu titik fokus nya. Sebuah orbit lingkaran, yang merupakan kasus khusus dari orbit elips, biasanya digunakan untuk satelit observasi bumi. Dalam hal ini, orbit ditentukan oleh enam parameter orbital: ketinggian dari tanah (ketinggian), sudut bidang orbit terhadap ekuator (kemiringan), waktu di mana orbit melintasi khatulistiwa dari selatan ke utara (ascending simpul ) dan sebagainya. Meskipun jumlah tak terbatas orbit teoretis ada, orbit geostasioner, orbit polar, dan orbit matahari-sinkron yang merupakan tiga jenis utama dari orbit paling sering digunakan untuk misi pengamatan bumi. Pemilihan orbit mempengaruhi daerah observasi, siklus, dan resolusi spasial dari satelit observasi bumi. Lintang maksimum daerah pengamatan ditentukan oleh kemiringan orbit. Siklus ditentukan oleh ketinggian orbit. Resolusi spasial menurun dengan meningkatnya ketinggian orbit satelit karena itu jauh dari target pengamatan di bumi.
Sebuah satelit yang diluncurkan dari darat perjalanan pertama di orbit elips disebut orbit transfer.
Pada langkah berikutnya, mesin pendorong puncaknya dipasang di satelit dinyalakan di apogee (titik yang terjauh dari bumi), dan satelit bergerak ke orbit setengah lingkaran disebut orbit drift, jari-jari yang merupakan jarak antara apogee dan pusat bumi.
Setelah ditempatkan ke dalam orbit drift, satelit itu akan mencapai orbit melingkar akhir.
Jika satelit berputar mengelilingi bumi dengan kecepatan yang sama seperti bumi berputar (yaitu periode orbit 24 jam), satelit dapat selalu dilihat di tempat yang sama dari tanah. Hal ini berguna untuk observasi konstan untuk satu tempat di bumi. Satelit cuaca "Himawari" adalah satelit jenis ini. Dalam hal ini, ketinggian orbit geostasioner sekitar 36.000 Km dan kecenderungan adalah 0 derajat (sejajar dengan khatulistiwa).
Sebuah satelit di orbit kutub melewati tepat di atas Kutub Utara dan Kutub Selatan, dan kemiringan adalah 90 derajat. Jika kecenderungan orbit adalah x derajat, orbit diproyeksikan ke tanah dalam lintang +/- x derajat. Hal ini penting untuk memahami hubungan antara daerah observasi dan kecenderungan orbital. Hanya wilayah khatulistiwa dapat diamati ketika kecenderungan orbital adalah 0 derajat. Bidang belahan selatan dan utara antara khatulistiwa dan garis lintang 45 derajat dapat diamati ketika kecenderungan orbit 45 derajat. Akhirnya, seluruh permukaan bumi dapat diamati ketika kecenderungan orbit 90 derajat. Oleh karena itu, kecenderungan orbital perlu 90 derajat untuk mengamati permukaan bumi secara keseluruhan. Sebuah orbit sinkron matahari-adalah jenis orbit yang sudut bidang orbit terhadap matahari berubah. Jenis orbit sering digunakan untuk satelit observasi bumi sejak satelit muncul pada waktu setempat yang sama setiap hari pada setiap lokasi di tanah. Khas satelit observasi bumi seperti Landsat, Satellite Resources Bumi Jepang (JERS) dan SPOT semua bergulir di orbit matahari-sinkron.
Ini bukan pertanyaan untuk satelit geosynchronous karena selalu mengamati tempat yang sama. Bila menggunakan orbit polar, sangat penting untuk perencanaan pengamatan untuk mempertimbangkan berapa hari yang dibutuhkan untuk kembali ke lokasi pengamatan yang sama.
Ini adalah siklus kekambuhan. Siklus kekambuhan ditentukan oleh ketinggian orbit.
Satelit observasi bumi diklasifikasikan oleh aplikasi, orbit, dan metode sikap-kontrol sebagai berikut:
Kendali Orbit adalah untuk memastikan bahwa satelit terbang dalam orbit yang ditunjuk. Kadang-kadang perlu untuk menyalakan pendorong untuk menjaga ketinggian orbit satelit ketika di orbit ketinggian rendah, atau secara bertahap akan jatuh ke orbit yang lebih rendah karena hambatan udara. Dalam kasus satelit geosynchronous, tidak akan jatuh karena hambatan udara. Namun, posisi satelit geostasioner akan berfluktuasi karena pengaruh non-keseragaman medan gravitasi bumi dan kekuatan gravitasi matahari dan bulan. Menyalakan pendorong kadang-kadang diperlukan untuk mengembalikan satelit kembali ke posisi dirancang.
Kontrol sikap untuk satelit untuk mempertahankan sikapnya. Sikap satelit dihitung menggunakan data dari sensor bumi, sensor matahari atau bintang sensor. Pendorong dari sistem kontrol sikap yang diperlukan untuk penyalaan untuk mengembalikan satelit kembali ke posisinya yang dirancang ketika satelit telah melayang. Ini adalah fungsi penting dalam observasi bumi karena langsung mempengaruhi kualitas gambar.
Beberapa instrumen observasi bumi dapat mengubah arah pengamatan mereka, Dengan perintah yang dikirim dari bumi. Ini adalah fungsi penting dalam observasi bumi karena langsung mempengaruhi peluang observasional.
Suhu dikendalikan dalam rentang suhu yang dapat diterima untuk semua subsistem, termasuk instrumen pengamatan. Ada dua jenis kontrol termal: control pasif yang tergantung pada bahan pasif atau perangkat seperti perawatan permukaan, pipa panas dan radiator; dan kontrol aktif yang tergantung pada perangkat aktif seperti pendingin dan pemanas. Ini mempengaruhi kinerja dan umur panjang dari instrumen pengamatan.
Subsistem ini menghasilkan tenaga listrik diperlukan untuk subsistem terintegrasi termasuk instrumen observasi, mengkonversi ke dan memberikan tegangan yang tepat. Sementara itu biasanya menggunakan tenaga listrik yang dihasilkan oleh sel surya, itu juga menggunakan baterai ketika satelit tidak dapat memperoleh cahaya matahari yang cukup selama gerhana di bayangan earth. In hal anomali saat berlebih, yang mungkin disebabkan oleh arus pendek, fungsi safe-guard diaktifkan dan memisahkan sirkuit yang rusak dari sisa sirkuit untuk melindungi mereka.
Perintah dikirim ke subsistem terintegrasi, termasuk instrumen pengamatan. Ada dua jenis perintah: perintah disimpan yang disimpan sementara di komputer kendali satelit dan dilaksanakan pada waktu yang ditentukan, dan perintah realtime yang dieksekusi setelah diterima dari stasiun tanah.
Subsistem ini mentransmisikan data rumah tangga dari subsistem terintegrasi termasuk instrumen observasi, data suhu di berbagai lokasi di satelit, data gambar, dan data lainnya ke darat.
Kontrol komunikasi untuk penerimaan perintah dan transmisi telemetri antara darat dan satelit.
Radar tradisional mengirimkan pulsa arah energi elektromagnetik dan mendeteksi keberadaan, posisi dan gerak suatu objek (seperti pesawat) dengan menganalisis bagian dari energi yang dipantulkan dari objek kembali ke stasiun radar. Pencitraan radar mencoba untuk membentuk gambar objek juga, dengan pemetaan koefisien hamburan elektromagnetik ke bidang dua dimensi. Objek dengan koefisien yang lebih tinggi ditugaskan indeks reflektif optik yang lebih tinggi, menciptakan gambar optik.
Medan terrain dapat dipetakan dari ruang angkasa dengan menggunakan satelit, seperti RADARSAT-1 dan TerraSAR-X.