Memahami Erupsi Freatik 18 November 2013 di Gunung Merapi

Mount Merapi

Gunung Merapi meletus! Begitu kabar yang berseliweran pada Senin pagi 18 November 2013 lalu. Dari arah kota Yogyakarta, pemandangan pagi hari itu memang menggidikkan. Di utara, tempat Merapi menjulang tinggi, kepulan asap hitam bergumpal-gumpal nampak menjulur menembus langit dari kawah baru Merapi, produk letusan besar 2010, yang lebar dan ‘robek’ di sisi tenggaranya. Kolom debu menyembur hingga setinggi sekitar 2.000 meter dari puncak. Debu vulkanik pun berjatuhan di sisi timur gunung dan terbawa hembusan angin hingga sejauh hampir 70 km. Debu pun menyelimuti suasana pagi kota-kota Boyolali, Kartasura, Surakarta, Karanganyar dan Sragen. Kota Boyolali direjam oleh debu yang paling pekat, yang dalam simulasi sanggup membentuk endapan setebal antara 1 hingga 10 mm. Bandara Adisumarmo pun turut dihujani debu, meski dengan ketebalan lebih tipis yakni antara 0,3 hingga 1 mm. Sehingga aktivitas penerbangan pagi itu tak terganggu.

Tak pelak kehebohan besar pun tercipta. Arus pengungsian sempat mengalir dari desa-desa yang berdekatan…

Lihat pos aslinya 2.440 kata lagi

Detik-Detik Terakhir Satelit GOCE

Satelit penyelidik medan gravitasi Bumi pada ketelitian yang belum pernah dijumpai sebelumnya yang bertajuk GOCE (Gravity-field and steady-state Ocean Circulation Explorer) akhirnya purna dari tugasnya setelah lebih dari empat tahun mengangkasa. US Strategic Command merilis GOCE memasuki lapisan atmosfer yang lebih padat (atmospheric reentry) di atas Samudera Atlantik selatan di sekitar Kepulauan Falklands (Inggris) pada Senin 11 November 2013 pukul 00:16 UTC +/- 1 menit, atau pukul 07:16 waktu Indonesia (WIB) +/- 1 menit kala ketinggiannya telah menembus batas 80 kilometer dari paras air laut. Kejatuhan satelit GOCE sempat diabadikan Bill Chater di Falklands timur sekitar pukul 09:20 waktu setempat (00:20 UTC) lewat kamera dan videonya.

Gambar 1. Bangkai satelit GOCE melintas, memijar dan terpecah-belah di langit senja Kepulauan Falklands pada saat kejatuhannya, diabadikan oleh Bill Chater. Sumber: Chater, 2013.

Gambar 1. Bangkai satelit GOCE melintas, memijar dan terpecah-belah di langit senja Kepulauan Falklands pada saat kejatuhannya, diabadikan oleh Bill Chater. Sumber: Chater, 2013.

Citra hasil bidikan kamera lantas diunggahnya ke media sosial, namun tidak demikian dengan rekaman videonya seiring terbatasnya akses internet di Falklands. Dalam citra tersebut GOCE terlihat melintas dari selatan ke utara, awalnya sebagai bintik cahaya terang yang melesat cepat dan menghasilkan bentukan mirip ekor di langit senja Falklands. Tak lama berselang GOCE terpecah dalam dua bagian besar dan lalu terpecah-pecah kembali menjadi kepingan-kepingan yang lebih kecil. Bila ada bagian-bagian GOCE yang masih tersisa setelah menembus atmosfer, nampaknya semuanya jatuh tercebur ke Samudera Atlantik.

Ferrari

Jatuhnya GOCE memang kian menambah panjang daftar benda-benda angkasa buatan manusia yang berjatuhan tanpa terkontrol (uncontrolled reentry). Beberapa diantaranya sempat menimbulkan ancaman terhadap kualitas kehidupan manusia. Misalnya jatuhnya bangkai satelit mata-mata Kosmos 954 (Uni Soviet) di Canada pada 21 Januari 1978 yang menghamburkan bahan radioaktif Uranium-235 dari reaktornya dan mencemari lintasan sepanjang sekitar 600 kilometer. Pun jatuhnya bangkai stasiun antariksa Skylab (AS) pada 11 Juli 1979 di sekitar kota Esperance, Balladonia dan Rawlina (Australia). Demikian pula jatuhnya bangkai stasiun antariksa Salyut 7 (Uni Soviet) di kota kecil Capitan Bermudez, 400 kilometer dari Buenos Aires (Argentina) pada 7 Februari 1991. Namun begitu tulisan ini tak bertujuan untuk mengupas dampak sampah antariksa yang berjatuhan ke Bumi, melainkan pada bagaimana proses tersebut terjadi. Dan proses jatuhnya GOCE memberikan kesempatan unik yang menambah pengetahuan kita tentang bagaimana proses jatuhnya sebuah sampah antariksa yang dikendalikan.

Gambar 2. Salah satu frame video rekaman jatuhnya bangkai satelit GOCE, diabadikan oleh Bill Chater. Nampak jejak asap mirip jejak kondensasi (contrail) di sepanjang lintasan GOCE. Sumber: Chater, 2013.

Gambar 2. Salah satu frame video rekaman jatuhnya bangkai satelit GOCE, diabadikan oleh Bill Chater. Nampak jejak asap mirip jejak kondensasi (contrail) di sepanjang lintasan GOCE. Sumber: Chater, 2013.

GOCE adalah satelit unik. Agar bisa memetakan medan gravitasi Bumi dalam resolusi yang dikehendaki (yakni kurang dari 100 kilometer), maka satelit ini harus mengorbit Bumi pada ketinggian kurang dari 270 kilometer terhadap paras air laut rata-rata. Dengan begitu orbit GOCE jauh lebih rendah dibanding satelit-satelit orbit rendah pada umumnya. Di sisi lain, pembatasan tersebut membuat satelit GOCE bakal mengalami gaya hambat lebih besar karena berada di lingkungan yang molekul-molekul udaranya lebih padat dibanding orbit lebih tinggi. Pada saat yang sama ketinggian satelit GOCE bakal berfluktuasi sedikit mengikuti dinamika konsentrasi massa di bagian Bumi yang sedang dilintasinya. Kedua tantangan berbeda itu membuat badan antariksa Eropa (ESA) merancang satelit GOCE dengan struktur yang aerodinamis, sehingga berbentuk panjang, ramping, bersayap (panel surya) dengan tonjolan permukaan yang minimal. Struktur aerodinamis ini membuat gaya gesek molekul-molekul udara yang dialami GOCE pun minim. Sedangkan untuk mengompensasi penurunan ketinggian (akibat penurunan kecepatan oleh gaya gesek molekul-molekul udara) dan fluktuasi ketinggian akibat distribusi konsentrasi massa bagian Bumi yang tak merata, maka satelit GOCE dilengkapi mesin ion dengan Xenon sebagai bahan bakarnya. Untuk itu satelit GOCE membawa hingga 40 kilogram Xenon yang dikenal ramah lingkungan. Desain yang futuristik dengan bahan bakar yang tak kalah futuristiknya membuat satelit GOCE pun dijuluki ‘satelit Ferrari’.

Gambar 3. Gambaran artis tentang dimensi satelit GOCE saat masih bekerja di orbit operasionalnya dan sedang menyalakan salah satu dari sepasang mesin ion-nya. Struktur dan bahan bakar satelit yang futuristis membuat GOCE dijuluki satelit Ferrari. Sumber: ESA, 2013.

Gambar 3. Gambaran artis tentang dimensi satelit GOCE saat masih bekerja di orbit operasionalnya dan sedang menyalakan salah satu dari sepasang mesin ion-nya. Struktur dan bahan bakar satelit yang futuristis membuat GOCE dijuluki satelit Ferrari. Sumber: ESA, 2013.

Setelah mengangkasa semenjak 17 Maret 2009, satelit GOCE kehabisan bahan bakar Xenon-nya pada 18 Oktober 2013 lalu sehingga dalam tiga hari kemudian ESA mendeklarasikan berakhirnya misi GOCE. Praktis setelah itu satelit GOCE pun menyandang status sampah antariksa. Namun satelit GOCE masih tetap aktif hingga saat-saat terakhir kehidupannya, berbeda dengan satelit-satelit lainnya yang pernah berstatus serupa dan telah mati jauh hari sebelumnya. Maka peluang unik pun tercipta dalam memahami lebih lanjut proses jatuhnya sampah antariksa yang tak terkontrol.

Unik

Pada saat diluncurkan, awalnya satelit GOCE berada di orbit setinggi 280 kilometer untuk kemudian berangsur-angsur diturunkan ke orbit operasional di ketinggian 260 kilometer yang bertahan hingga hampir tiga tahun kemudian. Pertengahan 2012, untuk mengantisipasi habisnya bahan bakar, satelit GOCE pun diturunkan lagi secara gradual hingga akhirnya berada di ketinggian 223 kilometer yang terus bertahan hingga 18 Oktober 2013. Meski menderita gaya gesek lebih besar, yakni hingga mendekati 8 mN (miliNewton) ketimbang saat berada di orbit 260 kilometer yang lebih kecil yakni antara 2 hingga 4 mN, namun pada orbit 223 kilometer ini seluruh instrumen GOCE masih tetap bekerja normal.

Begitu satelit GOCE kehabisan bahan bakarnya, ketinggiannya pun menurun drastis meski semua instrumennya tetap bekerja normal. Observasi awal menunjukkan meskipun ketinggiannya mulai menurun, namun dengan bentuknya yang aerodinamis maka GOCE tetap stabil dalam sikapnya. Sehingga komunikasi dan telemetri data tetap berlangsung dengan baik. Situasi berubah semenjak 9 November 2013, saat gaya gesek yang diderita satelit ini telah melampaui 90 mN. Gaya gesek yang kian meninggi membuat akselerometer GOCE tersaturasi yang membuat kinerja Electrostatic Gravity Gradiometer terganggu. Maka instrumen utama GOCE ini pun dimatikan sejak 10 November 2013. Saat itu satelit GOCE telah kian menurun dengan ketinggian tinggal 133 kilometer (pukul 15:30 UTC) dengan orbit telah berubah menjadi 131 x 142 kilometer. GOCE mengalami penurunan ketinggian hingga 1,5 kilometer/jam namun dengan sikap (attitude) yang stabil sehingga instrumen GPS-nya tetap berfungsi dengan baik.

Gambar 4. Satelit GOCE diabadikan dari muka Bumi oleh Ralf Vandebergh (Belanda) dengan teleskop dan kamera khusus pada 22 September 2013, sebulan sebelum misinya dinyatakan berakhir (atas dan bawah), dibandingkan dengan gambaran artis ESA mengenai satelit tersebut (tengah). Garis kuning menunjukkan posisi sayap GOCE.Sumber: Vandebergh, 2013.

Gambar 4. Satelit GOCE diabadikan dari muka Bumi oleh Ralf Vandebergh (Belanda) dengan teleskop dan kamera khusus pada 22 September 2013, sebulan sebelum misinya dinyatakan berakhir (atas dan bawah), dibandingkan dengan gambaran artis ESA mengenai satelit tersebut (tengah). Garis kuning menunjukkan posisi sayap GOCE.Sumber: Vandebergh, 2013.

Pada pukul 17:30 UTC satelit GOCE masih tetap menjalin komunikasi dengan stasiun bumi Kiruna meskipun ketinggiannya kian merosot dan sudah menembus batas 130 kilometer. Imbas dari lapisan udara yang lebih padat mulai dirasakan dengan naiknya suhu komputer dan baterei menjadi 45 derajat Celcius. Pukul 19:50 UTC satelit GOCE kembali menjalin komunikasi, kali ini dengan stasiun bumi Troll (Antartika) dan melaporkan ketinggiannya tinggal 126 kilometer dan kian memanas sehingga suhu baterei dan komputernya melonjak ke 54 derajat Celcius. Komunikasi dengan Troll kembali berulang pada pukul 21:26 UTC, saat satelit GOCE tinggal setinggi 122 kilometer dengan suhu baterei dan komputernya terus meningkat hingga 64 sebesar derajat Celcius. Komunikasi terakhir berlangsung pukul 22:42 UTC saat satelit telah menempati orbit baru 118 x 127 kilometer dengan suhu komputer setinggi 80 derajat Celcius sementara suhu batereinya 84 derajat Celcius.

Pasca komunikasi terakhir ini satelit masih beredar mengelilingi Bumi sekali lagi dengan orbit kian menurun, kini tinggal 109 x 121 kilometer. Lintasan terakhir ini melewati Indonesia dari arah timur-timur laut menuju barat-barat daya, tepatnya melintas di atas Selat Makassar berdekatan dengan garis pantai pulau Kalimantan, Laut Flores dan pulau Lombok. Sempat muncul dugaan ia akan jatuh di wilayah Indonesia, mengingat ESA sempat memprediksi titik kejatuhan satelit ini di selatan pulau Lombok. Namun rupanya satelit GOCE masih tetap melaju tanpa terganggu dan lantas menyusuri Samudera Hindia sebelah barat Australia hingga Antartika. Pantauan radar US Strategic Command menunjukkan akhirnya satelit GOCE benar-benar jatuh pada pukul 00:16 UTC dengan mengambil lokasi di dekat Kepulauan Falklands, ujung selatan benua Amerika. Pada saat itu ketinggiannya telah merosot jauh hingga tinggal 80 kilometer, yang membuatnya tak sanggup bertahan lagi.

Pelajaran

Jatuhnya bangkai satelit buatan yang tak terkontrol telah dikenal semenjak fajar abad antariksa, tepatnya semenjak satelit buatan pertama yakni Sputnik-1 jatuh dalam waktu tiga bulan setelah mengangkasa. Namun sayangnya bagaimana kejadiannya dan faktor-faktor yang mengontrolnya masih belum bisa diketahui dengan pasti. Pada dasarnya kita baru bisa mengetahui dimana lokasi jatuhnya sebuah satelit buatan yang tak terkontrol hanya dalam menit-menit terakhir. Dengan kian meningkatnya aktivitas pengiriman armada satelit-satelit buatan ke orbit Bumi yang berujung pada kian membengkaknya jumlah sampah antariksa yang bertebaran di atas sana, situasinya pun kian mengkhawatirkan mengingat pada umumnya tak seluruh bagian satelit buatan tersebut yang hancur menguap di atmosfer. Bagian-bagian yang tahan panas umumnya akan bertahan dan jatuh mencium paras Bumi dengan kecepatan tertentu. Selain potensi kerusakan bangunan/benda yang dikenai tumbukannya, potensi cemaran lingkungan akibat eksistensi bahan toksik (seperti hidrazin) ataupun bahan radioaktif tertentu pun terbuka. Belum lagi bagaimana interaksi keping-keping satelit buatan yang jatuh dengan penerbangan komersial seperti diperlihatkan kasus Airbus A340 LAN Airlines (Chile) berpenumpang 270 orang yang hampir bertabrakan dengan keping-keping satelit mata-mata Russia di atas Samudera Pasifik pada 27 Maret 2007 saat menerbangi rute Santiago (Chile) – Auckland (Selandia Baru).

Gambar 5. Titik jatuhnya satelit GOCE di dekat Kepulauan Falklands (kiri) dan lintasan terakhirnya di atas Indonesia berdasarkan data TLE (two-line element) GOCE epoch 10 November 2013 23:03 UTC (kanan). Sumber; Sudibyo, 2013 berdasarkan data USSTRATCOM dan ESA, 2013.

Gambar 5. Titik jatuhnya satelit GOCE di dekat Kepulauan Falklands (kiri) dan lintasan terakhirnya di atas Indonesia berdasarkan data TLE (two-line element) GOCE epoch 10 November 2013 23:03 UTC (kanan). Sumber; Sudibyo, 2013 berdasarkan data USSTRATCOM dan ESA, 2013.

Jatuhnya satelit GOCE membuat kita selangkah lebih maju dalam memahami proses tersebut. Kini kita tahu pemanasan akibat gaya gesek satelit dengan udara mulai dirasakan pada ketinggian sekitar 130 kilometer. Kini kita pun tahu bahwa jika satelit memiliki bentuk yang aerodinamik, maka sikapnya akan tetap stabil sehingga telemetri data bisa terus berlangsung. Dan kini kita pun tahu bahwa satelit yang aerodinamik masih tetap bertahan meskipun telah menembus batas ketinggian 122 kilometer, batas yang selama ini diyakini sebagai titik awal proses jatuhnya satelit buatan.

Catatan: juga ditulis di langitselatan.

Lintasan Bangkai Satelit GOCE di atas Indonesia pada 10-11 November 2013

Seperti diketahui, satelit penyelidik Bumi bernama GOCE (Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer) telah berakhir masa tugasnya dan berubah menjadi bangkai satelit mulai 21 Oktober 2013 lalu seiring habisnya bahan bakar Xenon-nya. Semenjak itu orbit bangsa satelit ini mulai berubah secara gradual dan terus menurun dari hari ke hari sehingga bakal segera jatuh ke paras Bumi dalam waktu dekat. Karena tak dirancang untuk menjalani penjatuhan terkendali, maka kapan dan dimana bangkai satelit ini bakal jatuh menjadi sangat sulit diprediksi. Paling tidak baru dalam 24 jam sebelum kejadiannya, barulah titik kejatuhannya bisa diprediksi dengan lebih baik.

Gambar 1. Sebuah bangkai satelit dalam tahap awal kejatuhannya, nampak pijaran api terang menyala laksana meteor. Sumber: NASA/ESA, 2013.

Gambar 1. Sebuah bangkai satelit dalam tahap awal kejatuhannya, nampak pijaran api terang menyala laksana meteor. Sumber: NASA/ESA, 2013.

Sebuah satelit buatan yang mengorbit Bumi senantiasa memiliki mesin roket internal untuk beragam keperluan, mulai dari kendali sikap hingga menjaga ketinggian orbitnya tetap stabil. Pada umumnya mesin roket tersebut merupakan mesin konvensional dengan bahan bakar hidrazin yang dikenal sangat beracun dan bisa menyebabkan kematian bila seseorang terpapar, meski dalam jumlah kecil. Hidrazin inilah yang membuat peristiwa jatuhnya sebuah bangkai satelit menjadi cukup berbahaya bagi manusia, terutama bila ada bagian yang masih tersisa dan menumbuk paras Bumi setelah menembus atmosfer sehingga potensi kontaminasi lingkungan oleh hidrazin terbuka lebar. Untungnya bangkai satelit GOCE tidak demikian. Ia menggunakan mesin roket futuristis yakni mesin ion yang ditenagai bahan bakar eksotik yang tak kalah futuristis-nya, yakni Xenon. Dan tak seperti hidrazin, Xenon tidak bersifat racun. Sebagai unsur anggota golongan gas mulia, Xenon dikenal sangat sulit bereaksi dengan substansi lain terkecuali dalam kondisi khusus yang sangat sulit terjadi secara alamiah. Karena itu tak ada bahaya peracunan dari bangkai GOCE.

Dalam persepsi umum, jatuhnya sebuah bangkai satelit ke paras Bumi adalah sangat mengerikan. Namun sesungguhnya tidak demikian. Saat bangkai satelit berjuang menembus atmosfer Bumi, ia akan mengalami nasib serupa dengan meteoroid. Melejit pada kecepatan yang sangat tinggi (yakni lebih dari 8 kilometer/detik), bangkai satelit akan terpanaskan hebat dan terpecah-belah menampilkan panorama mirip meteor di langit. Namun begitu tetap tersisa bagian-bagian yang tahan panas sehingga mampu bertahan dan selanjutnya bakal mencium Bumi dengan kecepatan masih terhitung tinggi, sekitar 100 meter/detik atau lebih. Bangkai satelit GOCE pun bakal demikian. Dengan massa 1 ton lebih, diperkirakan ada sekitar 250 kilogram bagian GOCE yang tetap bertahan kala menembus atmosfer dalam wujud kepingan-kepingan sebanyak setidaknya 50 keping, sehingga setiap keping bermassa rata-rata 5 kilogram. Dengan menerapkan persamaan energi kinetik, maka kita akan mendapatkan energi tumbuk rata-rata tiap keping ke paras Bumi sebesar 25 kiloJoule. Energi ini setara dengan yang terkandung dalam 6 gram bahan peledak, sehingga cukup mampu mengagetkan manusia namun masih jauh dari cukup guna menghancurkan bangunan. Jadi hantaman tiap keping bangkai GOCE mungkin bisa disetarakan dengan ledakan sebutir petasan besar. Maka sepanjang tidak menghantam tubuh manusia secara langsung, sejatinya potensi kerusakan akibat jatuhnya keping-keping bangkai GOCE adalah kecil.

Gambar 2. Bangkai satelit saat kejatuhannya dalam tahap lebih kemudian, nampak pijaran api telah berubah menjadi hamburan keping-keping berpijar laksana semburan debu menyala-nyala. Kecuali bagian yang tahan panas, seluruh keping berpijar ini bakal musnah di atmosfer Bumi. Sumber: NASA/ESA, 2013.

Gambar 2. Bangkai satelit saat kejatuhannya dalam tahap lebih kemudian, nampak pijaran api telah berubah menjadi hamburan keping-keping berpijar laksana semburan debu menyala-nyala. Kecuali bagian yang tahan panas, seluruh keping berpijar ini bakal musnah di atmosfer Bumi. Sumber: NASA/ESA, 2013.

Indonesia

Berdasarkan data TLE (two line element) GOCE hasil observasi terhadap bangkai satelit ini hingga 8 November 2013, maka Corbellini memperkirakan bangkai GOCE bakal memasuki lapisan atmosfer pada titik setinggi 120 kilometer dari paras Bumi pada 10 November 2013 pukul 18:42 WIB, namun dengan ketidakpastian hingga 20 jam. Sehingga bangkai GOCE pada galibnya dapat memasuki titik tersebut dalam rentang waktu kapan saja di antara Sabtu 9 November 2013 pukul 22:42 WIB hingga Senin 11 November 2013 pukul 07:42 WIB. Pada 10 November 2013 pukul 18:42 WIB, bangkai GOCE akan berposisi di atas koordinat 64,4 LU 105 BT yang secara geografis terletak di pedalaman Rusia bagian tengah. Namun dengan ketidakpastian yang masih merentang hingga 20 jam, pada dasarnya bangkai GOCE dapat jatuh dimana saja di antara garis lintang 83,5 LU (dekat kutub utara) hingga 83,5 LS (dekat kutub selatan).

Bagaimana dengan Indonesia? Sepanjang rentang waktu 9 November 2013 22:42 WIB hingga 11 November 2013 07:42 WIB, bangkai GOCE akan lewat di atas Indonesia hingga tujuh kali. Setiap perlintasan hanya berlangsung dalam waktu 5-6 menit. Pada dasarnya hanya di titik-titik yang berada di dalam lintasan inilah bangkai GOCE berpeluang jatuh di Indonesia. Beberapa kota penting yang dilintasinya adalah Ambon (Maluku) pada 10 November 2013 pagi, Samarinda (Kalimantan Timur) dan Denpasar (Bali) pada 11 November 2013 pagi masing-masing hanya berselisih 2 menit, serta Gorontalo (Gorontalo) pada 10 November 2013 malam. Berikut petanya.

Gambar 4. Peta lintasan bangkai GOCE di atas Indonesia pada 10 hingga 11 November 2013 pagi berdasarkan TLE GOCE 8 November 2013. Lintasan bangkai satelit GOCE diperlihatkan oleh garis merah. Dalam tiap lintasannya, bangkai GOCE bakal bergerak cepat dari timurlaut ke barat daya. Tiap lintasan memiliki label, misalnya "10/11/2013; 5:58" berarti lintasan dimulai pada 10  November 2013 pukul 05:58 WIB di titik utara (garis lintang 10 LU) dan berakhir di titik selatan (garis lintang 12 LS) pada 5-6 menit kemudian. Sumber : Sudibyo, 2013 dengan data dari Corbellini, 2013.

Gambar 3. Peta lintasan bangkai GOCE di atas Indonesia pada 10 hingga 11 November 2013 pagi berdasarkan TLE GOCE 8 November 2013. Lintasan bangkai satelit GOCE diperlihatkan oleh garis merah. Dalam tiap lintasannya, bangkai GOCE bakal bergerak cepat dari timurlaut ke barat daya. Tiap lintasan memiliki label, misalnya “10/11/2013; 5:58” berarti lintasan dimulai pada 10 November 2013 pukul 05:58 WIB di titik utara (garis lintang 10 LU) dan berakhir di titik selatan (garis lintang 12 LS) pada 5-6 menit kemudian. Sumber : Sudibyo, 2013 dengan data dari Corbellini, 2013.

z

Gambar 5. Peta lintasan bangkai GOCE di atas Indonesia pada 10 November 2013 malam berdasarkan TLE GOCE 8 November 2013. Lintasan bangkai satelit GOCE diperlihatkan oleh garis biru. Dalam tiap lintasannya, bangkai GOCE bakal bergerak cepat dari timurlaut ke barat daya. Tiap lintasan memiliki label, misalnya "10/11/2013; 19:50" berarti lintasan dimulai pada 10  November 2013 pukul 19:50 WIB di titik selatan (garis lintang 12 LS) dan berakhir di titik utara (garis lintang 10 LU) pada 5-6 menit kemudian. Sumber : Sudibyo, 2013 dengan data dari Corbellini, 2013.

Gambar 5. Peta lintasan bangkai GOCE di atas Indonesia pada 10 November 2013 malam berdasarkan TLE GOCE 8 November 2013. Lintasan bangkai satelit GOCE diperlihatkan oleh garis biru. Dalam tiap lintasannya, bangkai GOCE bakal bergerak cepat dari timurlaut ke barat daya. Tiap lintasan memiliki label, misalnya “10/11/2013; 19:50” berarti lintasan dimulai pada 10 November 2013 pukul 19:50 WIB di titik selatan (garis lintang 12 LS) dan berakhir di titik utara (garis lintang 10 LU) pada 5-6 menit kemudian. Sumber : Sudibyo, 2013 dengan data dari Corbellini, 2013.

Catatan : peta dibuat berdasarkan data TLE (two-line element) bangkai GOCE per 8 November 2013. Seiring waktu, maka prediksi lintasan bangkai satelit GOCE dengan data TLE baru bakal bergeser sedikit di sebelah barat/timur dari prediksi lintasan yang disajikan dalam peta ini.

November, Bulannya Komet ISON (Bagian 1)

Jika pada Kamis dan Jumat 28 dan 29 November 2013 mendatang langit cerah dan tatapan anda ke cakrawala timur menjelang terbitnya Mentari mendadak bersirobok dengan garis cahaya tebal berwarna keputih-putihan yang menjulang tinggi dari kaki langit, jangan kaget. Apalagi buru-buru mengganggap langit sedang terbelah dan hendak runtuh. Apa yang anda lihat adalah fenomena langit yang telah ditunggu-tunggu dunia dalam setahun terakhir. Itulah bagian dari benda langit yang dikenal sebagai bintang berekor atau komet. Dan komet tersebut menyandang nama komet ISON, (mantan) kandidat komet abad ini. Ya, komet ISON memang diprediksikan bakal sangat benderang saat hendak menjangkau titik terdekat orbitnya terhadap Matahari (perihelion), yang bakal terjadi Jumat 29 November 2013 dinihari mendatang. Kecemerlangan komet ISON memang tak bakal melampaui terangnya Bulan purnama seperti prediksi semula, namun sejauh ini komet ISON tetap bakal menjadi komet paling benderang yang pernah disaksikan umat manusia dalam kurun tujuh tahun terakhir.

Komet

Gambar 1. Komet ISON, diabadikan dengan teleskop Celestron + instrumen CCD oleh Muhammad Yusuf di Observatorium Bosscha pada 8 Oktober 2013 pukul 04:15 WIB dengan total waktu bukaan kamera 120 detik, sehingga langit di latar belakang nampak berbintik-bintik cukup kasar (grainy). Atas adalah utara dan kiri adalah barat. Sumber: Observatorium Bosscha, 2013.

Gambar 1. Komet ISON, diabadikan dengan teleskop Celestron + instrumen CCD oleh Muhammad Yusuf di Observatorium Bosscha pada 8 Oktober 2013 pukul 04:15 WIB dengan total waktu bukaan kamera 120 detik, sehingga langit di latar belakang nampak berbintik-bintik cukup kasar (grainy). Atas adalah utara dan kiri adalah barat. Sumber: Observatorium Bosscha, 2013.

Kata komet berasal dari “kometes” dalam bahasa Yunani yang bermakna “rambut panjang.” Kata ini kemudian mengalami latinisasi menjadi “cometa” atau “cometes” yang lalu bertransliterasi ke dalam bahasa Inggris (kuna) sebagai “cometa” dengan arti baru: “bintang berambut panjang.” Istilah komet kini disematkan bagi benda-benda langit mirip bintang namun mempunyai bentukan memanjang melebar menyerupai helaian rambut yang panjang, atau mirip ekor, dan bergerak secara relatif terhadap kedudukan bintang-bintang di latarbelakangnya. Makanya komet kadang disebut pula sebagai bintang berekor.

Dalam astronomi, komet merupakan benda langit anggota tata surya sebagaimana planet-planet dan satelit (alami)-nya, namun berukuran jauh lebih kecil
dengan diameter berkisar antara beberapa puluh meter hingga beberapa puluh kilometer saja. Jika komet disandingkan dengan planet, katakanlah dengan Merkurius yang merupakan planet terkecil dalam tata surya, maka mereka ibarat kutu berdampingan dengan gajah. Komet baru relatif setara saat disandingkan dengan asteroid. Hanya bedanya, komet rajin memuntahkan gas (yakni uap air dan karbonmonoksida) bercampur debu dari permukaannya, yang disemburkan ke lingkungan sekitarnya layaknya letusan gunung berapi. Butir-butir debu lantas tertinggal di orbitnya dengan kepekatan tertentu dan menampakkan bentuk mirip ekor kala tersinari Matahari. Sementara asteroid tidak demikian. Namun belakangan garis batas ini nampaknya meluntur, sebab kini ditemukan beberapa asteroid yang ternyata hobi menyembur-nyemburkan gas dan debu layaknya komet.

Baik komet maupun asteroid dikenal sebagai anggota tata surya yang ‘binal.’ Dibanding planet, orbit sebuah komet umumnya lebih lonjong, atau dalam bahasa astronomi memiliki nilai eksentrisitas lebih tinggi. Banyak komet yang orbitnya bahkan demikian ekstrim sehingga tak lagi lonjong, melainkan berupa parabola atau hiperbola, yang menjadikan komet bersangkutan tak bakal bertahan lama di tata surya dan bakal segera dihentakkan keluar menuju ruang antar bintang oleh gravitasi Matahari. Bidang orbit komet juga membentuk sudut yang lebih besar terhadap ekliptika, yakni bidang edar Bumi mengelilingi Matahari, atau dengan kata lain memiliki inklinasi lebih besar. Banyak komet juga memiliki inklinasi sedemikian ekstrim sehingga ia berevolusi secara retrograde, atau berkebalikan arah dibanding pola pergerakan planet-planet mengelilingi Matahari. Kombinasi eksentrisitas dan inklinasi yang besar atau bahkan ekstrim membuat komet tak pernah stabil dalam sebuah orbitnya. Dia terus menerus menderita gangguan gravitasi dari planet-planet raksasa, terutama Jupiter dan Saturnus, sehingga orbitnya pun terus-menerus berubah secara perlahan-lahan. Inilah yang membuat komet menjadi ‘binal’, karena pada akhirnya ia akan lenyap dari tata surya akibat salah satu dari keempat faktor berikut: hancur akibat berbenturan dengan sesama komet, hancur akibat bertumbukan dengan planet/satelit alami, terusir keluar dari tata surya dan menguap sepenuhnya akibat terlalu dekat/bertumbukan dengan Matahari.

Gambar 2. Observasi teleskop antariksa Hubble akan komet ISON pada 9 Oktober 2013, dengan resolusi 55 km/piksel. Struktur inti komet, yang berdiameter sekitar 2 kilometer, tidak terungkap. Namun berdasarkan lingkungan coma (kepala komet) dan tidak terdeteksinya semburan-semburan jet berukuran besar, maka inti komet ISON disimpulkan dalam keadaan utuh dan berotasi cukup lambat. Sumber: STScI, 2013.

Gambar 2. Observasi teleskop antariksa Hubble akan komet ISON pada 9 Oktober 2013, dengan resolusi 55 km/piksel. Struktur inti komet, yang berdiameter sekitar 2 kilometer, tidak terungkap. Namun berdasarkan lingkungan coma (kepala komet) dan tidak terdeteksinya semburan-semburan jet berukuran besar, maka inti komet ISON disimpulkan dalam keadaan utuh dan berotasi cukup lambat. Sumber: STScI, 2013.

Hubungan komet dan umat manusia berayun di antara kutub benci dan cinta. Semenjak awal sejarah, komet dipandang dengan rasa benci teramat sangat karena dianggap sebagai benda langit pembawa bencana dan kesialan. Biang keladi anggapan ini boleh jadi Aristoteles, si filsuf besar itu. Pada 2.300 tahun silam langit Yunani dihiasi bintang berekor yang sangat terang hingga menarik perhatian Ephorus dari Cymea dan Callisthenes dari Olynthus. Berselang beberapa waktu kemudian terjadilah gempa besar yang menghancurkan kota-kota kuno Helice dan Buris (Boura) di Semenanjung Achaea. Peristiwa ini yang menjadi dasar bagi Aristoteles untuk menarik hubungan sebab-akibat antara kemunculan bintang berekor di langit dengan terjadinya bencana di muka Bumi. Pemikiran serupa pun berkembang di berbagai peradaban yang terpisah dengan benua Eropa. Misalnya pada peradaban Aztec (Amerika Selatan) pada abad pertengahan, kala maharaja Montezuma mengaitkan komet dengan ramalan kejatuhan imperiumnya, yang benar-benar terjadi akibat serbuan penakluk-penakluk Spanyol.

Namun dalam astronomi modern, anggapan ini tak dihiraukan lagi. Komet lantas hanya dianggap sebagai sejenis benda langit eksotik anggota tata surya saja dan tak berhubungan dengan kejadian apapun di Bumi. Para pecinta komet pun bermunculan. Apalagi benda langit yang satu ini menawarkan ‘keabadian’, jika anda menjadi orang pertama yang berhasil mengamati sebuah komet baru yang tak dikenal sebelumnya, maka besar kemungkinan nama anda akan ditabalkan menjadi nama abadi bagi komet baru tersebut. Jika komet tersebut adalah komet periodik, maka nama anda akan terus terbawa setiap kali komet yang bersangkutan bergerak mendekati Matahari dalam orbitnya sehingga terlihat dari Bumi, tak peduli meski anda sudah berpulang.

Perasaan cinta ini bertahan hingga setengah abad silam, tatkala salah satu rahasia terbesar komet terungkap seiring tercelupnya umat manusia ke dalam era nuklir. Komet ternyata bisa bertumbukan dengan Bumi, sebagaimana asteroid. Dan karena kecepatannya yang sangat tinggi, peristiwa tumbukan komet mampu melepaskan energi teramat besar yang bisa menjadikannya bencana global dengan skala kedahsyatan yang tak terperi untuk manusia, bahkan di zaman modern sekalipun. Punahnya kawanan dinosaurus beserta 75 % kelimpahan makhluk hidup sezaman pada 65 juta tahun silam merupakan ulah komet. Pun demikian dengan bencana 250 juta tahun silam, yang bahkan jauh lebih dahsyat lagi karena menyapu bersih 96 % kelimpahan spesies makhluk hidup saat itu.

Seterang Bulan Purnama ?

Gambar 3. Orbit komet ISON di antara planet-planet dalam di tata surya Garis merah tak terputus menunjukkan lintasan komet sebelum perihelionnya, sebaliknya garis putus-putus adalah lintasan pasca perihelion. Sumber: Kelley, 2013.

Gambar 3. Orbit komet ISON di antara planet-planet dalam di tata surya Garis merah tak terputus menunjukkan lintasan komet sebelum perihelionnya, sebaliknya garis putus-putus adalah lintasan pasca perihelion. Sumber: Kelley, 2013.

21 September 2012, astronom Vitali Nevski dan Artyom Novichonok sedang menjalankan rutinitas hariannya di fasilitas ISON (International Scientific Optical Network) yang terletak di Kislovodsk, kawasan Kaukasia (Russia) saat mata keduanya bersirobok dengan sebuah bintik cahaya tak biasa. Bintik itu amat sangat redup, 250 kali lebih redup dibanding planet kerdil Pluto, namun dapat diabadikan dengan baik melalui teleskop pemantul yang cermin obyektifnya berdiameter 40 cm. Bintik cahaya yang sama ternyata sempat terekam sebelumnya oleh Observatorium Mt Lemmon, Arizona (28 Desember 2011) dan Teleskop Pan-STARRS 1, Hawaii (28 Januari 2012). Berdasar data-data tersebut maka diketahui bintik cahaya redup itu ternyata sebuah komet baru yang belum pernah terdata sebelumnya.

Secara resmi komet baru itu kemudian dinamakan komet C/2012 S1 ISON atau disebut komet ISON (saja), sesuai dengan nama fasilitas tempat Nevski dan Novichonok pertama kali melihatnya. Nama komet ini sempat menjadi kontroversi, karena ada yang beranggapan seharusnya komet baru itu menyandang nama komet Nevski-Novichonok. Namun tata nama komet yang sudah diperbaharui dalam IAU (International Astronomical Union) menegaskan bahwa komet bisa dinamakan dengan nama orang penemunya jika fasilitas yang digunakan (teleskop dan perlengkapannya) merupakan milik pribadi, bukan milik sebuah institusi/lembaga.

Ada dua kejutan yang menyertai penemuan komet yang orbitnya berbentuk parabola dengan inklinasi 61 derajat ini. Yang pertama, komet ISON ditemukan kala jaraknya ke Bumi masih cukup jauh dan komet berada di antara orbit Jupiter dan orbit Saturnus. Sangat jarang sebuah komet baru ditemukan di lokasi sejauh ini. Satu di antaranya adalah komet Hale-Bopp, yang ditemukan pada 1995 dan memesona penduduk Bumi dalam dua tahun kemudian sebagai salah satu komet terang (great comet) dalam sejarah modern.

Dan yang kedua, komet ISON bakal berjarak sangat dekat dengan Matahari saat tiba di perihelionnya, yakni dalam jarak hanya 1,25 juta kilometer dari permukaan fotosfera Matahari. Pada umumnya komet yang berjarak terlalu dekat dengan Matahari akan menjadi komet terang atau bahkan sangat terang. Data-data awal observasi komet ISON menguatkan hal tersebut. Saat berada di perihelionnya pada 29 November 2013 dinihari waktu Indonesia, komet ini diprediksi bakal sangat terang, bahkan dikatakan lebih terang dibanding Bulan purnama !

Gambar 4. Komet ISON saat  melintasi orbit Mars, diabadikan oleh wahana antariksa Mars Reconaissance Orbiter. Sumber: NASA, 2013.

Gambar 4. Komet ISON saat
melintasi orbit Mars, diabadikan oleh wahana antariksa Mars Reconaissance Orbiter. Sumber: NASA, 2013.

Tingkat terang sebuah benda langit dinyatakan dalam besaran magnitudo semu yang bersifat relatif. Semakin besar nilai magnitudo semunya maka semakin redup benda langit tersebut dan sebaliknya semakin kecil nilainya maka semakin terang ia. Matahari merupakan benda langit terterang bagi kita di Bumi dan memiliki magnitudo semu -26. Sementara magnitudo semu Bulan purnama adalah -12, yang menjadikannya benda langit terterang kedua bagi manusia. Dan Venus menduduki peringkat ketiga dengan magnitudo semu -4. Bintang-bintang di langit pada umumnya memiliki magnitudo semu 0, +1, +2, +3 dan seterusnya. Mata manusia mampu mendeteksi benda langit dengan magnitudo semu +6, asalkan jauh dari pemukiman penduduk dan berada di lingkungan yang betul-betul gelap. Namun di kota-kota besar, pada umumnya mata manusia hanya mampu mendeteksi benda langit dengan magnitudo semu maksimum +1 atau bahkan 0, akibat polusi cahaya yang teramat parah.

Hingga Februari 2013 komet ISON diprediksi bakal memiliki magnitudo semu maksimum -13,5 saat berada di perihelionnya, berdasarkan ribuan data observasi. Prediksi paling optimistik bahkan mengatakan komet ISON bakal mencapai magnitudo semu maksimum -17. Dengan demikian ia bakal 4 hingga 100 kali lebih benderang dibanding Bulan purnama. Jika prediksi ini benar dan menjumpai kenyataan, maka komet ISON bakal menjadi paling benderang yang disaksikan penduduk Bumi sepanjang setengah abad terakhir pasca kemunculan komet Ikeya-Seki pada 1965-1966. Karena itu komet ISON sempat disebut-sebut sebagai kandidat “komet abad ini”. Namun pasca Maret 2013, observasi demi observasi membuahkan data-data terbaru yang menunjukkan komet ISON sedang mengalami perlambatan peningkatan kecemerlangan. Sehingga belakangan muncul revisi yang mencoba lebih realistis, yang menempatkan komet ISON bakal memiliki magnitudo semu maksimum lebih rendah dibanding prediksi semula, yakni ‘hanya’ -6. Predikat kandidat “komet abad ini” pun dicabut. Namun setidaknya ISON masih tetap cukup terang yang mungkin menyamai kecemerlangan komet McNaught pada 2006 silam. Prediksi magnitudo semu maksimum yang lebih pesimistik dibarengi dengan pesimisnya masa depan komet ini. Sebab dengan jarak yang terlalu dekat terhadap Matahari, ada kemungkinan bahwa komet ISON akan hancur/pecah sehingga takkan menghiasi langit lagi selepas November 2013.

Indonesia

Pada awal Oktober 2013, komet ISON mulai menyeberangi orbit Mars dan berhasil diabadikan wahana antariksa MRO (Mars Reconaissance Orbiter). Semenjak itu komet ISON terus bergerak menyeberangi ruang di antara orbit Mars dan orbit Bumi dan akhirnya mulai menyeberangi orbit Bumi di awal November 2013 ini. Meski telah menyeberangi orbit Bumi, namun konfigurasi orbit komet ISON terhadap orbit Bumi adalah demikian rupa sehingga di awal November ini jarak Bumi ke komet ISON (yakni 1,2 SA) masih lebih besar dibanding jarak rata-rata Bumi-Matahari (yakni 1 SA). Dengan terus mendekatnya komet ISON ke Matahari, maka perlahan namun pasti komet ini kian benderang hingga akhirnya bakal mencapai puncaknya di 29 November 2013 mendatang.

Gambar 5. Kurva prediksi magnitudo semu komet ISON sepanjang November 2013. Garis putus-putus menunjukkan ambang batas kemampuan mata manusia mengidentifikasi benda-benda langit dalam lingkungan yang betul-betul gelap. Sumber: Sudibyo, 2013 dengan data dari Starry Night & Seichi Yoshida.

Gambar 5. Kurva prediksi magnitudo semu komet ISON sepanjang November 2013. Garis putus-putus menunjukkan ambang batas kemampuan mata manusia mengidentifikasi benda-benda langit dalam lingkungan yang betul-betul gelap. Sumber: Sudibyo, 2013 dengan data dari Starry Night & Seichi Yoshida.

Indonesia mendapat keuntungan terkait posisinya yang berada di sekitar khatulistiwa. Semenjak awal November 2013 komet ISON mulai menyeberangi ekliptika ke selatan, sehingga mayoritas wilayah Indonesia mampu menyaksikannya di langit timur kala fajar sebelum Matahari terbit. Pada awal November, magnitudo semu komet ISON masih berada di kisaran +8 hingga +7, sehingga masih terlalu redup untuk bisa disaksikan mata tanpa alat bantu, kecuali dengan teleskop atau binokuler. Mulai 17 November 2013, magnitudo semu komet ISON secara teoritis mulai melampaui +6 sehingga mata manusia mulai mampu mendeteksinya. Namun dalam langit yang mulai benderang oleh cahaya fajar, maka komet ISON boleh jadi bakal mulai bisa disaksikan publik secara luas sejak 24 November 2013, saat komet mulai melampaui magnitudo semu +4. Pada saat itu komet masih berupa bintik cahaya redup layaknya bintang-bintang disekelilingnya.

Gambar 6. Kurva prediksi magnitudo semu komet ISON sepanjang 20-30 November 2013. Garis putus-putus menunjukkan magnitudo semu 0. Sumber: Sudibyo, 2013 dengan data dari Starry Night & Seichi Yoshida.

Gambar 6. Kurva prediksi magnitudo semu komet ISON sepanjang 20-30 November 2013. Garis putus-putus menunjukkan magnitudo semu 0. Sumber: Sudibyo, 2013 dengan data dari Starry Night & Seichi Yoshida.

Pada puncaknya, komet ISON bakal menyajikan panorama menakjubkan sepanjang 28 hingga 30 November 2013, saat magnitudo semunya bernilai negatif. Selain sangat terang, komet ISON pada sat itu juga diperkirakan telah menampakkan ekornya secara kasat mata. Dan pada saat komet ISON mencapai perihelionnya, yakni Jumat 29 November 2013, komet ini bahkan diprediksikan bakal terlihat di kala siang mengingat magnitudo semunya melampaui -4. Sepanjang hari itu komet dapat disaksikan dengan mudah, sepanjang kita tidak menatap langsung ke arah Matahari.

Nah, bagaimana komet ISON pasca November 2013? Ikuti bagian kedua dari tulisan ini.

(Satelit) “Gravity” Bersiap Mencium Bumi

Sudah nonton film “Gravity”? Jika belum, silahkan pergi ke bioskop terdekat dan tontonlah film fiksi ilmiah menarik yang dibintangi aktris senior Sandra Bullock dan George Clooney ini. Singkatnya, “Gravity” adalah film psikologis yang berkisah akan perjuangan hidup mati sepasang astronot kala bertugas memperbaiki teleskop antariksa Hubble namun mendadak menjumpai dirinya harus terkatung-katung di langit seiring rusaknya pesawat ulang alik mereka akibat gempuran sampah antariksa. Kehilangan jalur komunikasi dengan Bumi, mereka melayang ke stasiun antariksa terdekat, yakni stasiun antariksa internasional (ISS), dengan harapan bisa mendapat tumpangan pulang. Apa lacur, ISS ikut rusak oleh gempuran sampah antariksa dan sekoci antariksanya, yakni wahana Soyuz, telah penuh dimuati astronot lain. Sementara sekoci satunya lagi rusak sebagian sehingga tak bisa dipakai mendarat ke Bumi, namun masih berfungsi untuk pergi ke stasiun antariksa Cina: Tiangong. Dan beruntung Tiangong masih menggandeng wahana Shenzou yang bisa digunakan sebagai sekoci. Dengan Shenzou inilah Dr. Stone (diperankan Sandra Bullock) kembali lagi ke Bumi meski harus mendarat di danau terpencil di pedalaman Asia.

Geodesi

Meski baru dirilis awal Oktober 2013, “Gravity” sontak mendunia dan mencatatkan diri dalam box office. Film ini mencatatkan pendapatan hingga sebesar US $ 368,8 juta dalam tempo sebulan saja dan melampaui biaya pembuatannya yang ‘hanya’ US $ 100 juta. Meski lebih merupakan film psikologis yang menekankan perjuangan manusia untuk bertahan hidup dan tetap tabah di tengah kerasnya semesta pasca sebuah bencana, “Gravity” memberikan perspektif baru terkait potensi bahaya yang menghadang manusia kala terbang ke langit, yakni sampah antariksa. Ironisnya, sampah antariksa terjadi akibat ulah manusia pula khususnya dalam setengah abad terakhir yang gemar mengirim beraneka ragam satelit dan wahana antariksa lainnya ke langit, terutama ke lingkungan dekat Bumi, namun enggan memikirkan bagaimana membuang bangkainya saat usia pakainya sudah habis.

Gambar 1. Gambaran artis saat satelit GOCE bertugas di orbitnya dan sedang menyalakan salah satu dari kedua mesin ionnya. Sumber: Spaceflight101.com, 2013.

Gambar 1. Gambaran artis saat satelit GOCE bertugas di orbitnya dan sedang menyalakan salah satu dari kedua mesin ionnya. Sumber: Spaceflight101.com, 2013.

Entah kebetulan atau tidak, bersamaan dengan melambungnya “Gravity”, sebuah satelit yang menyandang namanya telah menjadi sampah antariksa dan sedang bersiap untuk jatuh dari langit. Satelit itu bernama lengkap GOCE, akronim dari Gravity-field and steady-state Ocean Circulation Explorer. Penyelidik medan gravitasi Bumi dengan akurasi yang belum pernah dicapai program antariksa lainnya ini tak bisa lagi dikendalikan manusia setelah kehabisan bahan bakar Xenon-nya semenjak 21 Oktober 2013 lalu. Dan karena mengorbit Bumi pada ketinggian cukup rendah dibanding satelit-satelit orbit rendah lainnya, maka tak butuh waktu lama baginya untuk kembali jatuh ke Bumi. Saat ini diprediksikan bahwa GOCE bakal memasuki bagian atmosfer Bumi yang lebih padat pada 8 November 2013 mendatang dan seperempat bagian GOCE bakal tetap utuh untuk kemudian jatuh mencium permukaan Bumi.

Satelit GOCE dibangun badan antariksa Eropa (ESA) dengan tujuan untuk menyelidiki medan gravitasi Bumi dalam lingkup global pada akurasi yang tak pernah diperoleh sebelumnya. GOCE dilengkapi dengan instrumen gradiometer dan pemantul laser guna memetakan medan gravitasi hingga tingkat akurasi 1 miliGal (0,00001 g, g = percepatan gravitasi Bumi rata-rata) pada resolusi spasial kurang dari 100 km. Selain itu GOCE juga bertujuan untuk membantu menentukan model geoid, yakni model bentuk Bumi yang khas dengan mendasarkan pada permukaan laut rata-rata, dengan tingkat akurasi hingga 1 atau 2 cm, juga pada resolusi spasial kurang dari 100 km. Dengan tujuan seperti itu jelas bahwa GOCE adalah satelit geodesi yang bakal membantu kita memahami dinamika interior Bumi dengan lebih baik khususnya yang terkait lapisan litosfer dan selubung (mantel) Bumi. Misalnya komposisi selubung serta proses subduksi dan pengangkatan (uplift) lempeng-lempeng tektonik. Selain itu GOCE juga bakal membantu kita lebih memahami dinamika arus laut global dan ketebalan lembaran-lembaran es di kutub berikut pergerakannya.

GOCE dirakit oleh perusahaan Thales AleniaSpace dan EADS Astrium dalam bentuk tabung sepanjang 5,3 meter yang dilengkapi sayap-sayap panel surya sehingga lebarnya 2,3 meter. Panel surya tersebut mampu memasok tenaga listrik hingga 1.600 watt. Secara keseluruhan GOCE berbobot 1.077 kilogram dan memuat 40 kilogram Xenon sebagai bahan bakar bagi mesin ion-nya. Untuk kepentingan komunikasi, GOCE memiliki kemampuan untuk mengirim data ke Bumi hingga 1,2 Mbit/detik dengan menggunakan frekuensi 2 GHz. Sebaliknya kemampuannya untuk menerima data dari pengendalinya di Bumi hanya maksimum 4 kbit/detik. Agar misinya berjalan dengan lancar, GOCE harus mengorbit Bumi pada di bawah ketinggian 270 kilometer. Ini jauh lebih rendah ketimbang ketinggian satelit-satelit orbit rendah lainnya yang umumnya antara 300 hingga 600 kilometer. Agar panel suryanya berfungsi maksimal, GOCE pun harus mengorbit Bumi dalam kondisi tersinkron dengan Matahari, sehingga terus mendapat pancaran sinarnya tanpa terputus. Pada ketinggian itu molekul-molekul udaranya masih lebih rapat ketimbang di ketinggian lebih dari 300 km. Akibatnya GOCE mengalami pergesekan dengan molekul-molekul udara lebih intensif dan terus-menerus sehingga kecepatannya terus berkurang, yang berimbas pada turunnya orbitnya. Karena itu GOCE harus menyalakan mesin ionnya secara teratur guna mempertahankan kecepatannya sehingga tetap bertahan di orbitnya. Sebagai konsekuensinya GOCE dirancang hanya bekerja efektif selama 20 bulan saja.

Jatuh

Gambar 2. Bumi mirip kentang, gambaran model geoid terkini berdasarkan data-data medan gravitasi Bumi hasil observasi satelit GOCE. Sumber: Spaceflight101.com, 2013.

Gambar 2. Bumi mirip kentang, gambaran model geoid terkini berdasarkan data-data medan gravitasi Bumi hasil observasi satelit GOCE. Sumber: Spaceflight101.com, 2013.

Pada kenyataannya satelit GOCE akhirnya diterbangkan melalui kosmodrom Plesetsk (Rusia) pada 17 Maret 2009 dengan digendong roket Rockot. GOCE lantas mengorbit Bumi dengan orbit setinggi antara 223 hingga 232 kilometer pada inklinasi (sudut antara bidang orbit GOCE dan bidang ekuator Bumi) sebesar 96,5 derajat sehingga tersinkron dengan Matahari. Dengan orbit tersebut, satelit ini mengelilingi Bumi setiap 89 menit sekali. Dan setiap 61 hari sekali satelit GOCE melintasi titik yang sama di muka Bumi. Dan berbeda dengan perencanaannya, satelit GOCE ternyata mampu bertahan hingga 55 bulan di orbitnya, atau dua kali lipat lebih lama dibanding rencananya. Sepanjang waktu itu GOCE berhasil memproduksi model medan gravitasi Bumi dalam lingkup global dan peta arus laut yang lebih detil. namun pencapaian GOCE yang paling mengesankan adalah keberhasilannya mendeteksi gelombang gempa akbar Jepang 11 Maret 2011 yang merambat ke udara pada kecepatan 300 hingga 1.500 meter/detik. Ini memberikan pemahaman baru tentang gempa sekaligus menjadikan GOCE sebagai seismometer pertama di antariksa.

Pada 18 Oktober 2013 ESA menyatakan bahan bakar Xenon di GOCE telah amat menipis sehingga tekanannya sudah turun di bawah batas 2,5 bar. Akibatnya mesin ion GOCE tak lagi mendapat suplai bahan bakar mencukupi. Maka dalam tiga hari berikutnya ESA pun mendeklarasikan berakhirnya tugas GOCE sehingga satelit itu berubah menjadi bangkai satelit, bagian dari sampah antariksa. Tanpa kerja mesin ion, bangkai GOCE kian melambat sehingga orbitnya terus menurun menuju lapisan-lapisan atmosfer yang lebih rendah dan lebih padat. Akibatnya gesekan yang dideritanya kian membesar sehingga penurunan kecepatannya kian meningkat yang berakibat pada kian intensifnya penurunan ketinggiannya. Jika ketinggian orbit bangkai GOCE telah menyentuh angka 120 km, maka gesekan udara spontan melonjak hebat sehingga ia bakal memasuki lapisan atmosfer yang lebih rendah dengan kecepatan tinggi sehingga berpijar membara layaknya meteor. Sebagian besar struktur bangkai GOCE bakal menguap, namun seperempat bagian diantaranya (dengan massa sekitar 250 kilogram) bakal tetap utuh dan mencium muka Bumi dalam 40 hingga 50 keping. Sehingga berat rata-rata tiap keping sampah antariksa yang diproduksinya antara 5 hingga 6 kilogram.

Sedihnya, karena tergolong peristiwa jatuhnya sampah antariksa yang tak terkendali (uncontrolled re-entry), maka kapan waktu kejatuhan bangkai GOCE dan dimana koordinat titik jatuhnya tak bisa diketahui secara pasti sejak dini, kecuali pada saat-saat terakhir. Kapan sebuah sampah antariksa bakal jatuh kembali ke Bumi memang sangat bergantung pada dinamika lapisan atmosfer, khususnya pada ketinggian lebih dari 120 kilometer. Secara umum dinamika itu bergantung kepada aktivitas Matahari. Sehingga kala aktivitas Matahari memuncak dalam setiap siklusnya maka jatuhnya sampah antariksa akan lebih cepat terjadi seiring mengembangnya lapisan atmosfer. Dan sebaliknya kala aktivitas Matahari minimal, maka sampah antariksa bakal lebih lambat jatuh karena atmosfer mengempis. Namun bagaimana sebenarnya faktor-faktor yang mempengaruhi jatuhnya sampah antariksa sehingga prediksi bisa dilakukan dengan ketelitian tinggi dari detik ke detik belum jelas benar. Sejauh ini prediksi lokasi jatuhnya sebuah sampah antariksa dengan tingkat ketelitian tinggi hanya bisa diperoleh dalam 24 jam sebelum sampah tersebut benar-benar jatuh.

Indonesia

Gambar 3. Sampah antariksa yang terpecah belah dan terbakar saat sedang menembus atmosfer Bumi yang lebih padat. Bangkai satelit GOCE pun bakal bernasib seperti ini. Namun seperempat bagiannya cukup tahan panas sehingga bakal tetap bertahan saat menembus atmosfer dan bakal jatuh mencium muka Bumi di titik kejatuhannya. Sumber: Spaceflight101.com, 2013.

Gambar 3. Sampah antariksa yang terpecah belah dan terbakar saat sedang menembus atmosfer Bumi yang lebih padat. Bangkai satelit GOCE pun bakal bernasib seperti ini. Namun seperempat bagiannya cukup tahan panas sehingga bakal tetap bertahan saat menembus atmosfer dan bakal jatuh mencium muka Bumi di titik kejatuhannya. Sumber: Spaceflight101.com, 2013.

Hal yang sama juga berlaku bagi bangkai GOCE. Kita bisa melihat bagaimana prediksi jatuhnya satelit ini benar-benar bervariasi dari waktu ke waktu. Pada 27 Oktober 2013, simulasi Simone Corbellini melalui elemen posisi satelit (TLE : two-line element) GOCE berdasarkan hasil pengamatan saat itu menunjukkan bangkai GOCE bakal jatuh per 8 November 2013 pukul 06:10 WIB dengan titik jatuh di Australia bagian tengah, namun dengan nilai ketidakpastian hingga 84 jam. Simulasi serupa dengan TLE hasil pengamatan hingga 29 Oktober 2013 menghasilkan prediksi berbeda, dimana bangkai GOCE diperkirakan bakal jatuh pada 10 November 2013 pukul 14:50 WIB di Rusia bagian utara, dengan ketidakpastian sedikit mengecil menjadi 78 jam. Dan prediksi terbaru di 1 November 2013, menggunakan data hasil pengamatan pada tanggal yang sama, menunjukkan bangkai GOCE mungkin bakal jatuh pada 8 November 2013 pukul 13:38 WIB di tengah-tengah Samudera Pasifik, dengan ketidakpastian lebih menyempit lagi menjadi 45 jam.

Jika menggunakan prediksi 1 November 2013 tersebut, maka bangkai GOCE berpotensi jatuh ke Bumi pada waktu kapan saja di antara 6 November 2013 16:38 WIB hingga 10 November 2013 03:38 WIB. Titik jatuhnya bangkai GOCE bisa terjadi dimanapun di muka Bumi yang terletak di antara garis lintang 83,LU (dekat kutub utara) hingga 83,5 LS (dekat kutub selatan), khususnya di titik-titik yang terletak di sepanjang lintasan satelit tersebut.

Bagaimana dengan Indonesia? Sepanjang rentang waktu itu, bangkai GOCE bakal melintas di atas Indonesia sebanyak 14 kali, dimulai pada 6 November 2013 pukul 1:37 WIB dan berakhir pada 9 November 2013 pukul 19:29 WIB. Setiap perlintasan hanya berlangsung dalam waktu 5-6 menit. maka pada hakikatnya hanya di titik-titik yang berada di dalam lintasan inilah bangkai GOCE berpeluang jatuh di Indonesia. Berikut petanya.

Gambar 4. Peta lintasan bangkai GOCE di atas Indonesia pada 7 hingga 9 November 2013 pagi berdasarkan TLE GOCE 1 November 2013. Lintasan bangkai satelit GOCE diperlihatkan oleh garis merah. Dalam tiap lintasannya, bangkai GOCE bakal bergerak cepat dari timurlaut ke barat daya. Tiap lintasan memiliki label, misalnya "8/11/2013; 5:39" berarti lintasan dimulai pada tanggal 8 November 2013 pukul 05:39 WIB di titik utara (garis lintang 10 LU) dan berakhir di titik selatan (garis lintang 12 LS) pada 5-6 menit kemudian. Sumber : Sudibyo, 2013 dengan data dari Corbellini, 2013.

Gambar 4. Peta lintasan bangkai GOCE di atas Indonesia pada 7 hingga 9 November 2013 pagi berdasarkan TLE GOCE 1 November 2013. Lintasan bangkai satelit GOCE diperlihatkan oleh garis merah. Dalam tiap lintasannya, bangkai GOCE bakal bergerak cepat dari timurlaut ke barat daya. Tiap lintasan memiliki label, misalnya “8/11/2013; 5:39” berarti lintasan dimulai pada tanggal 8 November 2013 pukul 05:39 WIB di titik utara (garis lintang 10 LU) dan berakhir di titik selatan (garis lintang 12 LS) pada 5-6 menit kemudian. Sumber : Sudibyo, 2013 dengan data dari Corbellini, 2013.

Gambar 5. Peta lintasan bangkai GOCE di atas Indonesia pada 6 hingga 9 November 2013 malam berdasarkan TLE GOCE 1 November 2013. Lintasan bangkai satelit GOCE diperlihatkan oleh garis biru. Dalam tiap lintasannya, bangkai GOCE bakal bergerak cepat dari tenggara ke barat laut. Tiap lintasan memiliki label, misalnya "6/11/2013; 17:37" berarti lintasan dimulai pada tanggal 6 November 2013 pukul 17:37 WIB di titik selatan (garis lintang 12 LS) dan berakhir di titik utara (garis lintang 10 LU) pada 5-6 menit kemudian. Sumber : Sudibyo, 2013 dengan data dari Corbellini, 2013.

Gambar 5. Peta lintasan bangkai GOCE di atas Indonesia pada 6 hingga 9 November 2013 malam berdasarkan TLE GOCE 1 November 2013. Lintasan bangkai satelit GOCE diperlihatkan oleh garis biru. Dalam tiap lintasannya, bangkai GOCE bakal bergerak cepat dari tenggara ke barat laut. Tiap lintasan memiliki label, misalnya “6/11/2013; 17:37” berarti lintasan dimulai pada tanggal 6 November 2013 pukul 17:37 WIB di titik selatan (garis lintang 12 LS) dan berakhir di titik utara (garis lintang 10 LU) pada 5-6 menit kemudian. Sumber : Sudibyo, 2013 dengan data dari Corbellini, 2013.

Catatan : peta dibuat berdasarkan data TLE (two-line element) bangkai GOCE per 1 November 2013. Seiring waktu, maka prediksi lintasan bangkai satelit GOCE dengan data TLE baru bakal bergeser sedikit di sebelah barat/timur dari prediksi lintasan yang disajikan dalam peta ini.

Referensi :

1. TLE GOCE satellite, per 1 Nov 2013, http://www.tle.info.
2. Corbellini, 2013, http://satflare.com.
3. GOCE Re-entry, http://www.spaceflight101.com.