Orbit sinkron matahari

Orbit sinkron matahari atau Sun-synchronous orbit (SSO), juga disebut orbit heliosynchronous, adalah orbit yang hampir polar di sekitar planet, di mana satelit melewati titik mana pun di permukaan planet pada waktu matahari rata-rata lokal yang sama. Secara lebih teknis, ini adalah orbit yang diatur sedemikian rupa sehingga mengalami presesi melalui satu revolusi lengkap setiap tahun, sehingga selalu mempertahankan hubungan yang sama dengan Matahari.^[1][2][3][4]

Memahami orbit lebih mudah dari yang dibayangkan. Layaknya kamera konsumen, semakin dekat Anda dengan objek yang ingin diabadikan, semakin banyak detail yang dapat Anda lihat. Satelit di Orbit Bumi Rendah (LEO) dapat menangkap gambar beresolusi tinggi karena lebih dekat dengan objek yang ingin diabadikan. Satelit observasi Bumi mengikuti orbit sinkron matahari, juga disebut orbit kutub atau dekat kutub, bergerak dari utara ke selatan sehingga tetap berada di ketinggian rendah tanpa jatuh kembali ke permukaan tanah dan melewati area yang tertutup cahaya matahari sebanyak mungkin. Dalam Orbit Bumi Rendah, ketinggian dapat berkisar antara 200 km hingga 1.000 km (120 – 620 mil) dan kecepatan orbit antara ~7,1 km hingga ~7,8 km per detik (4,4 hingga 4,8 mil/detik). Orbit sinkron matahari membutuhkan waktu sekitar satu setengah hingga dua jam sebelum kembali ke lintang yang sama dan memulai pendakian baru. Dalam 90-120 menit tersebut, Bumi berotasi cukup untuk memungkinkan satelit terbang di atas area dunia yang sedikit berbeda.

Orbit SSO disinkronkan dengan matahari, yang menjaga satelit tetap berada di orbitnya, tepat sejajar dengan posisi matahari. Hal ini memungkinkan satelit untuk melakukan pengamatan wilayah tertentu pada waktu tertentu dalam sehari. Ilustrasi di bawah ini menunjukkan 3 orbit Satelit SSO yang berurutan dengan waktu penyeberangan ekuator pukul 10.30 pagi untuk wilayah yang berbeda. Satelit dalam orbit sinkron matahari (SSO) menyelesaikan sekitar 15-20 orbit per hari dari kutub utara ke kutub selatan, yang menunjukkan bahwa mereka bergerak dengan kecepatan yang luar biasa cepat mengelilingi bumi. Karena satelit dalam SSO melewati garis ekuator selalu pada waktu yang sama di siang hari, pengintaian, pencitraan, dan prakiraan cuaca dapat dilakukan dengan lancar berkat iluminasi permukaan oleh matahari. Agar satelit tetap berada di orbit ini, ia perlu bergerak dengan kecepatan 17.500 mil per jam (7,8 kilometer per detik). Kecepatan yang dibutuhkan satelit untuk mempertahankan orbitnya mengelilingi bumi ini dikenal sebagai kecepatan orbit.

Orbit sinkron matahari berguna untuk pencitraan, pengintaian, dan satelit cuaca, karena setiap kali satelit berada di atas kepala, sudut iluminasi permukaan di planet di bawahnya hampir sama. Pencahayaan yang konsisten ini merupakan karakteristik yang berguna untuk satelit yang mencitrakan permukaan Bumi dalam panjang gelombang tampak atau inframerah, seperti satelit cuaca dan mata-mata, dan untuk satelit penginderaan jauh lainnya, seperti satelit yang membawa instrumen penginderaan jauh laut dan atmosfer yang membutuhkan sinar matahari. Misalnya, satelit dalam orbit sinkron matahari mungkin naik melintasi ekuator dua belas kali sehari, setiap kali sekitar pukul 15:00 waktu setempat.

Aplikasi utama orbit sinkron matahari (Sun-Synchronous Orbit/SSO) juga orbit polar dan orbit bumi rendah adalah penginderaan jauh, pencitraan permukaan bumi, pengintaian, dan pengamatan cuaca karena menjaga satelit selalu melihat wilayah yang sama pada waktu matahari lokal yang sama setiap hari, sehingga menghasilkan data dengan pencahayaan dan sudut pandang yang konsisten dari waktu ke waktu. Orbit ini juga digunakan untuk satelit mata-mata dan pemantauan lingkungan karena memungkinkan resolusi dan cakupan global yang baik. Satelit selalu berada pada posisi yang sama relatif terhadap Matahari, menghasilkan pencitraan permukaan bumi dengan sudut iluminasi yang sama di waktu yang sama setiap hari, yang berguna untuk pemantauan perubahan lingkungan dan pembangunan infrastruktur. Organisasi menggunakan orbit ini untuk mendapatkan data yang konsisten untuk pemantauan keamanan, tanggap bencana, dan intelijen. Orbit ini sangat berguna untuk satelit yang membawa instrumen yang membutuhkan sinar matahari, seperti penginderaan jauh laut dan atmosfer, dan memungkinkan pengamatan rutin pada waktu-waktu tertentu dalam sehari.

Contoh Penggunaan:

• Satelit Cuaca: Membantu memprediksi cuaca karena pencahayaan yang konsisten.
• Satelit Mata-mata: Memungkinkan pengintaian dan pengamatan wilayah dengan detail yang konsisten.
• Satelit Pengamatan Bumi: Seperti Landsat-8, yang berada dalam orbit polar sinkron matahari untuk pemantauan daratan.

Orbit sinkron Matahari dicapai dengan membuat bidang orbit osculating berpresesi (berputar) kira-kira satu derajat ke arah timur setiap hari terhadap bola langit agar sejalan dengan pergerakan Bumi mengelilingi Matahari. Presesi ini dicapai dengan menyesuaikan inklinasi dengan ketinggian orbit sehingga tonjolan ekuator Bumi, yang mengganggu orbit miring, menyebabkan bidang orbit wahana antariksa berpresesi dengan kecepatan yang diinginkan. Bidang orbit tidak tetap di angkasa relatif terhadap bintang-bintang yang jauh, tetapi berputar perlahan mengelilingi sumbu Bumi.

Orbit sinkron Matahari yang umum mengelilingi Bumi berada pada ketinggian sekitar 600–800 km (370–500 mil), dengan periode dalam kisaran 96–100 menit, dan inklinasi sekitar 98°. Arah ini sedikit mundur dibandingkan dengan arah rotasi Bumi: 0° mewakili orbit ekuatorial, dan 90° mewakili orbit kutub.

Orbit sinkron Matahari dimungkinkan di sekitar planet oblat lainnya, seperti Mars. Satelit yang mengorbit planet seperti Venus yang hampir bulat akan membutuhkan dorongan eksternal untuk mempertahankan orbit sinkron Matahari.

Metode peluncuran orbit sinkron matahari (SSO) melibatkan pengaturan inklinasi orbit (sudut kemiringan) sekitar 98-99 derajat, yang membuat satelit melewati kutub Bumi, dan memastikan bidang orbit berpresesi (berputar) secara konstan, menghasilkan satelit melewati lokasi yang sama di Bumi pada waktu matahari lokal yang sama setiap hari. Ini dicapai dengan memanfaatkan tonjolan ekuator Bumi yang mengganggu orbit miring, menyebabkan presesi orbit dengan kecepatan yang diinginkan.

Kendaraan peluncuran orbit sinkron matahari adalah roket yang dirancang untuk mengirim satelit ke Orbit Sinkron Matahari (SSO), di mana satelit tetap berada pada posisi yang sama relatif terhadap Matahari. Beberapa contoh kendaraan peluncuran yang mampu mencapai SSO adalah Long March 8 (untuk muatan lebih berat) dan Electron dan LauncherOne (untuk muatan lebih kecil), serta PSLV India

Insinyur memilih ketinggian orbit tertentu (umumnya sekitar 600-800 km) yang, dikombinasikan dengan inklinasi sekitar 98-99 derajat, akan menghasilkan periode orbit yang tepat untuk mencapai presesi yang diinginkan. Peluncuran dilakukan menggunakan roket untuk mencapai ketinggian dan kecepatan yang diperlukan. Satelit ditempatkan pada orbit dengan kemiringan kutub (sekitar 90 derajat atau lebih), bukan orbit ekuatorial. Gravitasi Bumi yang "oblat" (tidak bulat sempurna, dengan tonjolan di ekuator) secara bertahap menyebabkan bidang orbit satelit berputar ke arah timur. Tujuan utamanya adalah agar putaran bidang orbit ini, yang disebut presesi, terjadi dengan kecepatan yang tepat untuk mengimbangi pergerakan Bumi mengelilingi Matahari. Dengan presesi yang seimbang, satelit tetap berada pada sudut yang konsisten relatif terhadap Matahari setiap hari. Hasilnya, satelit akan selalu melewati lokasi tertentu di permukaan Bumi pada waktu matahari lokal yang sama (misalnya, selalu pada siang hari atau selalu pada pagi hari), yang penting untuk observasi Bumi yang konsisten.

Kondisi pencahayaan dari Matahari ini penting yang akan selalu sama ketika satelit melewati suatu area, memungkinkan perbandingan data dan pemantauan perubahan yang lebih mudah dari waktu ke waktu, dan sangat berguna untuk satelit cuaca, pemetaan, pemantauan lingkungan, dan mata-mata.

Satelit mengumpulkan data dari sensor-sensor yang terpasang di dalamnya, lalu mengirimkan data tersebut ke stasiun bumi. Sensor yang digunakan sangat bervariasi tergantung tujuan misi satelit, mulai dari sensor untuk pencitraan permukaan Bumi, pengukuran atmosfer, hingga pemantauan iklim dan lingkungan. Sensor Citra Optik dan Inframerah merekam gambar permukaan Bumi dalam spektrum optik dan inframerah, memberikan informasi detail tentang penggunaan lahan, tutupan hutan, dan perubahan lingkungan. Sensor radar (SAR) dapat menembus awan, sehingga mampu menghasilkan citra yang detail baik siang maupun malam, sangat berguna untuk memantau banjir, pergerakan tanah, atau perubahan bentuk permukaan. Sensor Spektrometer menganalisis komposisi kimiawi atmosfer atau permukaan Bumi berdasarkan spektrum cahaya yang dipancarkan atau dipantulkan. Sensor Atmosfer seperti altimeter dan radiometer digunakan untuk mengukur ketinggian permukaan laut, suhu permukaan laut, kelembapan atmosfer, dan parameter cuaca lainnya. Beberapa sensor Lingkungan dirancang untuk mendeteksi dan memantau polutan, kualitas udara, atau fenomena lingkungan lainnya.

Pada proses Pengumpulan Data, ensor pada satelit secara terus-menerus memindai dan merekam data dari berbagai wilayah Bumi saat satelit melintasi area tersebut. Data yang dikumpulkan oleh sensor akan diproses di dalam satelit, seperti kompresi data agar ukuran file lebih kecil. Data yang telah diproses kemudian ditransmisikan ke stasiun bumi (ground station) untuk diolah lebih lanjut dan digunakan oleh para ilmuwan atau pengguna lainnya. Satelit berada pada ketinggian relatif rendah (180-2.000 km), sehingga mampu menghasilkan data dengan resolusi spasial yang sangat tinggi. Ketinggian rendah memungkinkan satelit untuk melakukan banyak putaran mengelilingi Bumi, memberikan fleksibilitas dalam memantau wilayah yang diinginkan. Dengan penempatan yang baik, data dapat dikumpulkan dengan frekuensi yang tinggi, memberikan pembaruan yang cepat untuk pemantauan dinamis.

Data transmisi orbit sinkron matahari (SSO) adalah data dari satelit yang menggunakan orbit kutub khusus ini, yang memungkinkan mereka melintasi lokasi yang sama di Bumi pada waktu matahari lokal yang konsisten setiap hari, ideal untuk pemantauan lingkungan, pencitraan, dan data meteorologi. Karakteristik utama transmisi ini adalah pencahayaan yang stabil dan konsisten, mempermudah perbandingan data dari waktu ke waktu untuk mendeteksi perubahan seperti deforestasi atau pola cuaca. Karena satelit selalu melewati lokasi yang sama pada waktu matahari lokal yang sama, data yang dikirimkan dari satelit ini memiliki kondisi pencahayaan yang seragam. Kondisi pencahayaan yang konsisten memungkinkan perbandingan citra satelit yang diambil pada hari yang berbeda dengan lebih mudah, sehingga perubahan pada permukaan Bumi dapat diidentifikasi dengan jelas. Satelit SSO memberikan informasi yang sangat berguna untuk pemantauan real-time, seperti memprediksi badai atau memantau kebakaran hutan. Satelit secara teratur mengulangi lintasan di atas area yang sama setiap hari, menyediakan data yang berharga untuk studi jangka panjang tentang perubahan lingkungan.

• Data yang paling umum adalah citra satelit resolusi tinggi yang digunakan untuk berbagai aplikasi, seperti yang dihasilkan oleh satelit seperti QuickBird (kini telah dinonaktifkan) atau satelit modern lainnya.
• Data ini dapat mencakup informasi pada berbagai saluran spektral, yang memberikan informasi tentang komposisi vegetasi, tanah, dan komponen lainnya.

Transfer data dalam konstelasi satelit yang mengorbit sinkron matahari memanfaatkan Inter-Satellite Links (ISLs) untuk mengirim data antar satelit sebelum dikirim ke Bumi, sehingga mengurangi latensi dan risiko penyadapan data dibandingkan komunikasi langsung ke stasiun bumi. Orbit Sinkron Matahari (SSO) memastikan observasi konsisten dengan iluminasi matahari yang sama, sementara konstelasi memungkinkan cakupan global dengan satelit yang saling terhubung untuk data yang lebih cepat dan efisien. Satelit di orbit ini selalu melintasi lokasi tertentu di Bumi pada waktu matahari lokal yang sama setiap hari, ideal untuk observasi bumi yang konsisten. Sekelompok satelit yang beroperasi bersama untuk cakupan yang lebih luas dan sering, seperti konstelasi Sentinel-2 yang memiliki dua satelit dalam SSO untuk cakupan 5 hari di ekuator. Koneksi langsung antara satelit di angkasa, memungkinkan data ditransfer dari satu satelit ke satelit lain tanpa harus melalui stasiun di Bumi.

Proses Transfer Data

• Satelit dalam SSO mengumpulkan data observasi bumi seperti citra dari permukaan bumi.
• Data ini kemudian ditransfer ke satelit lain dalam konstelasi menggunakan ISLs. Data dipancarkan melalui laser atau gelombang radio, memungkinkan kecepatan transfer data tinggi.

Segmen darat untuk orbit sinkron matahari (SSO) adalah infrastruktur di Bumi yang mendukung operasi satelit yang berada di orbit sinkron matahari. Ini mencakup stasiun bumi untuk pelacakan dan kontrol, serta fasilitas penerima data untuk mengunduh informasi yang dikumpulkan satelit mengenai Bumi, yang kemudian diproses untuk berbagai aplikasi seperti pemantauan lingkungan, cuaca, dan sumber daya.

• Satelit pengamat Bumi
• Satelit cuaca
• Remote sensing
• Radiometri
• Kalibrasi radiometrik
• Radiometer gelombang mikro
• Geostationary Operational Environmental Satellite
• Orbit geostasioner
• Satelit Geostasioner
• Orbit beku
• Orbit polar
• Sistem navigasi satelit
• Meteosat
• Himawari (satelit)
• Meteosat visible and infrared imager
• Automatic identification system (AIS)
• Visible Infrared Imaging Radiometer Suite
• Ozone Mapping and Profiler Suite
• Thales Alenia Space
• EUMETSAT
• Advanced Baseline Imager
• Advanced Himawari Imager
• National Oceanic and Atmospheric Administration
• Orbit geostasioner
• NASA
• Badan Antariksa Eropa
• Badan Meteorologi Jepang
• Geographic information system (GIS)
• Defense Meteorological Satellite Program
• Fengyun
• KOMPSAT
• Weather System Follow-on Microwave
• Suomi National Polar-orbiting Partnership
• Advanced Technology Microwave Sounder
• Clouds and the Earth's Radiant Energy System
• Joint Polar Satellite System
• Badan Administrasi Antariksa Nasional Tiongkok
• Yunhai-2
• Yunhai-3
• High throughput satellite
• Satelit komunikasi
• Organisasi Maritim Internasional
• Global Maritime Distress Safety System
• SOLAS Convention
• nCube (satelit)
• AAUSAT3
• Orbcomm (satelit)
• Topografi
• Peta topografi
• Topografi permukaan laut
• Batimetri

• Sandwell, David T., The Gravity Field of the Earth - Part 1 (2002) (p. 8)
• Sun-Synchronous Orbit dictionary entry, from U.S. Centennial of Flight Commission
• NASA Q&A
• Boain, Ronald J. (February 2004). "The A-B-Cs of Sun Synchronous Orbit Design" (PDF). Space Flight Mechanics Conference. Diarsipkan dari asli (PDF) tanggal 2007-10-25.
• List of satellites in Sun-synchronous orbit