Rakhim Yuba

This paper is available in English

---

1. Pendahuluan

1.1 Sistem Satelit Mikro Bagi Kondisi Geografis Indonesia

Kondisi geografis Indonesia merupakan anugerah 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 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 pengembangan Sistem Satelit Mikro untuk pemanfaatan antariksa Indonesia, seperti untuk komunikasi "Store & Forward", pengumpulan data cuaca, pengideraan jauh, surveillance 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. 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 dibanding dengan beberapa negara-negara Asia lainnya.

Untuk menghadapi tantangan strategis 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) ditunjuk sebagai koordinator untuk menghimpun semua potensi yang ada di seluruh Indonesia. Karena dalam pembuatan Satelit Mikro LAPAN belum memiliki pengalaman dalam bidang manufacturing, maka LAPAN bekerja sama dengan TU-Berlin. Pembuatan Satelit Mikro LAPAN-TUBSAT ini dikerjakan di TU-Berlin selama satu tahun enam bulan dibawah bimbingan Prof. Udo Renner. Satelit ini direncanakan akan diluncurkan pada tahun 2005 dengan Roket PSLV India.

1.3. Stimulasi Pertumbuhan Kemampuan Nasional

Perwujudan program pengembangan teknologi Satelit Mikro ini dapat dimanfaatkan sebagai sarana penguasaan teknologi antariksa dengan biaya yang ekonomis serta dapat dicapai dalam waktu yang relatif tidak terlampau lama.

Untuk menuju penguasaan teknologi antariksa, khususnya dalam bidang elektronika dan informatika, perlu upaya pelaksanaan stimulasi yang dapat dilaksanakan dengan melakukan eksplorasi empat bidang kegiatan sebagai berikut:

• Pengembangan Teknologi: pengembangan teknologi elektronika terpakai dalam bidang keantariksaan.
• Aliansi Teknologi Nasional: untuk menumbuhkan kemampuan industri strategis nasional yang diperlukan,
• Pelatihan Fabrikasi Produk, untuk memberikan pelatihan bagi masyarakat yang bergerak dalam bidang industri, lembaga penelitian, d an perguruan tinggi.
• Penelitian Inovatif Industri Kecil, untuk menumbuh-kembangkan minat in dustri kecil dalam berpartisipasi menghasilkan produk inovatif yang berbasis ilmu pengetahuan dan teknologi antariksa.

2. Program Strategi Pengembangan

Program pengembangan Satelit Mikro LAPAN-TUBSAT yang didesain menyangkut sekitar 7 (tujuh) subsistem, sebagai 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

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 sistem Satelit Mikro LAPA-TUBSAT, yaitu segment antariksa (space segment) dan segmen ruas bumi (ground segment). Arah dan prioritas dari program tersebut tidak lain adalah kemampuan dan kemandirian penguasaan teknologi dari ketujuh subsistem di atas. Sasaran akhirnya adalah kemampuan satelit mikro dari hasil rekayasa dalam negeri untuk misi-misi yang memenuhi kebutuhan nasional.

3. Tahapan Program Pengembangan

Tahapan program pengembangan juga merupakan suatu proses sistem rekayasa. Proses sistem rekayasa tersebut secara keseluruhan dapat dibagi dalam beberapa tahapan. Total waktu yang ditempuh mulai dari konsep awal sampai dengan peluncuran dan pengoperasian misi Satelit Mikro LAPAN-TU BSAT adalah dua tahun.

Program Satelit Mikro LAPAN-TUBSAT ini secara garis besar dibagi dalam beberapa tahapan sebagai berikut:

3.1 Tahapan Studi Kelayakan

Tahapan ini memiliki sasaran:

• Pemilihan konsep sistem yang optimum dan efektifi dengan beberapa alternatif biaya.
• Mendemostrasikan kelayakan proyek dengan pembuatan desain dan analisis.
• Definisi pemecahan teknis sampai penjabaran untuk menghasilkan kinerja yang realistis, rencana, jadwal dan biaya untuk penahapan desain.

3.2 Tahapan Perincian Desain

Tahapan ini menyangkut pendefinisian dan desain secara lebih terinci. Kegiatan yang dilakukan dalam tahapan ini adalah:

• Definisi desain sistem dan subsistem yang cukup terinci agar desain utama dan tahapan pengembangan dapat ditindaklanjuti.
• Produksi prasyarat subsistem dan spesifikasi desain, subsistem dan desain peralatan dan rencana pengembangan jadwal program.
• Mengawali dari kegiatan program berikutnya seperti pemesanan peralatan atau desain 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 desain dan analisa
• Persiapan gambar-gambar manufaktur dan prosedur
• Penyelesain semua pengembangan dan test kualifikasi
• Manufaktur perangkat keras wahana terbang dan test kelayakan

3.4 Tahapan Peluncuran

Tahapan ini menyangkut masalah peluncuran, termasuk pengiriman wahana ketempat peluncuran. Peluncuran Satelit Mikro LAPAN-TUBSAT akan menggunakan 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). 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

Satelit Mikro LAPAN-TUBSAT adalah satelit yang direncanakan 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 karena pengalaman mereka dalam pengembangan satelit kelas mikro maupun nano. Selain itu telah terjadi kerjasama yang sudah berlangsung lama antara LAPAN dengan Jerman (DLR), sehingga diharapkan kerjasama dengan TU-Berlin busa lebih optimal.

Sebagai bagian dari usaha penguasaan teknologi satelit (tahap I), maka Satelit Mikro LAPAN-TUBSAT akan diusahakan untuk dirangkai, dibangun, ditest serta dipersiapkan kondisi terbangnya di Jerman (TU Berlin). Dalam proses tersebut, total lima belas insinyur 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 Mikro LAPAN-TUBSAT ditujukan untuk melaksanakan misi pengamatan bumi dengan resolusi bumi sampai dengan 200 meter dan 3,5 kilometer. Hal tersebut dimungkinkan dengan adanya muatan dua buah kamera, yaitu dengan lensa 1000 mm dan 50 mm. Pengiriman gambar ke bumi menggunakan transmitter pada alokasi frekuensi S-Band. Satelit ini juga dilengkapi dengan komunikasi "Store & Forward" sebatas electronic mail" pada kecepatan 1200 bps.

4.2 Batasan

Dalam membangun Satelit Mikro LAPAN-TUBSAT ini terdapat ada batasan-batasan yang harus dipenuhi. Batasan-batasan ini juga 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 subsistem, seperti pemilihan bentuk struktur, spesifikasi sensor, sistem bus, dan subsistem lainnya. Batasan-batasan ini juga 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	Polar
Altitude	630 km
Inclination	92° (TBD)
Mass of Satellite	50 kg (TBD)
Shape	Segi empat
Dimension	45 X 45 X 27 cm
Power	14 Watt
Communications	2 TTCs, Modulasi FFSK 1200 bps, 3,5 Watt RF output
Data Handling	OBDH 524 kB external, 4 kB internal RAM, 524 kB EEPROM, 16 kB PROM 38,4 kbps SCI speed
Payloads	S-band, Frekuensi 2220 MHz, FM Video modulation, 5 Watt output Camera 1, CCD with color splitter prism. Effective picture element (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 di bawah ini:

Gambar 1: Struktur Satelit Mikro LAPAN-TUBSAT

Level 0 dari satelit ini akan terdiri dari beberapa subsistem yaitu:

• Sub sistem Payload
• Sub sistem Komunikasi
• Sub sistem Telemetri
• Sub sistem Power
• Sub sistem OBDH
• Sub sistem AODCS

Gambar 2: Bentuk Fisik Satelit Mikro LAPAN-TUBSAT

Secara blok diagram dapat digambarkan sebagai berikut:

Gambar 3: Blok Diagram Level 0 LAPAN-TUBSAT

No.	Komponen	Keterangan
1	Solar Panel	4 panel sisi
2	Baterey	5 baterey
3	Power Control
4	Transmiter TT & C	UHF
5	OBDH	1 UNIT
6	Air Coil
7	Reaction Wheels	4 buah, for three axes stabilization
8	Wheel Drive Electronics	7 buah
9	Gyro Star Sensor	3 buah
10	Transmiter and Antenna for Payload	S-Band
11	Payload System	Panchromatic Camera / Color Camera
12	Adapter Ground Stasiun	1 UNIT

5. Peluncur Dan Operasi Terbang

5.1 Peluncur

Peluncur merupakan salah satu batasan sekaligus driver bagi beberapa subsistem. Peluncur akan menjadi masukan dalam proses perancangan wahana dan pemilihan orbit.

Pada program ini, peluncur yang akan digunakan adalah peluncur milik ISRO, yaitu PSLV (Polar Satellite Launch Vehicle). Hal ini didasarkan pada pengalaman ISRO dalam meluncurkan satelit, serta adanya hubungan baik antara LAPAN dan ISRO.

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

Gambar 4: Adapter PSLV

Misalnya adalah masalah pemilihanadapter, karena terkait erat dengan desain struktur sejak awal. Adapter PSLV dapat dilihat sebagai berikut:

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 penum-pang 1 setelah diputar -40°
3. Separasi

Gambar 5: Proses separasi pada PSLV

Selain separasi, urutan terbang atau flight sequence peluncur juga menjadi batasan dan persyaratan yang harus diperhatikan. Tabel berikut adalah urutan terbang PSLV:

Tabel 1.

Perasi 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 penerimaan data di stasiun bumi akan dimulai dengan cara melakukan command aktif ke wahana terbang, dan pada saat itu data yang akan dikover maupun data yang akan di-download dapat diproses. Tracking dan command akan dilakukan melalui transmiter dengan band UHF (436,075 MHz), sedangkan payload data akan ditransmisikan melalui S-band (2,2 - 2,3) GHz.

top