Bila Cassini Menjadi Bola Api (di Saturnus)

Saat terakhir itu terjadi pada Jumat 15 September 2017 TU (Tarikh Umum) pukul 17:32:20 WIB. Yakni kala Cassini, salah satu wantariksa (wahana antariksa) penyelidik planet nan legendaris, mengakhiri masa tugasnya. Pada saat itulah Cassini mulai menjadi kobaran api kala tiba di ketinggian 1.650 kilometer dari paras Saturnus pada garis 10º LU. Inilah perjalanan terakhir Cassini yang dilakukannya terjun bebas menembus lapisan demi lapisan udara Saturnus, planet raksasa gas bercincin eksotis yang telah dikawalnya dengan setia dalam 13 tahun terakhir. Namun gelombang elektromagnetik terakhirnya baru diterima Bumi pukul 18:55:46 WIB, seiring demikian jauhnya jarak Saturnus ke Bumi (yakni 1.500 juta kilometer).

Gambar 1. Sepasang foto terakhir hasil bidikan wantariksa Cassini dalam beberapa belas jam sebelum terjun bebasnya ke Saturnus. Kiri: Enceladus yang berfasa sabit hampir terbenam dengan Saturnus di latar depan. Kanan: bayangan struktur cincin Saturnus (sebagai jalur kehitaman di tengah foto) di badan planet raksasa tersebut. Di sebelah utara (atas) pita hitam itulah Cassini menerjunkan dirinya. Sumber: NASA/JPL/SSI, 2017.

Saat terjun bebas sebagai bola api, Cassini mencatatkan diri sebagai salah satu penyelidik planet bermasa tugas cukup lama. Ia tiba di lingkungan Saturnus pada 1 Juli 2004 TU dan terus bertahan dengan kinerja nyaris sempurna hingga 15 September 2017 TU. Jika dihitung sejak lepas landasnya, yakni pada 15 Oktober 1997 TU, maka Cassini telah berada di antariksa selama hampir 20 tahun. Sebagai pembanding Galileo, wantariksa ‘saudara’-nya yang bertugas menyelidiki Jupiter, hanya bertahan hampir 14 tahun saja di antariksa.

Purna tugasnya Cassini juga menjadi penanda bagi berakhirnya satu era menggelegak dalam khasanah penjelajahan antariksa. Yakni era wantariksa berukuran besar (dan sangat mahal) sekaligus wantariksa penyelidik planet yang lebih jauh ketimbang Mars. Era yang dipelopori oleh Pioneer 10 dan Pioneer 11 (meluncur tahun 1972 TU dan 1973 TU) dan mencapai puncaknya dengan Voyager 1 dan Voyager 2 nan fenomenal (keduanya meluncur tahun 1977 TU). Lewat dua Voyager ini praktis tak hanya Jupiter dan Saturnus yang ‘diaduk-aduk’ tetapi juga dua planet besar lainnya yakni Uranus dan Neptunus. Dalam hal ini baik Cassini maupun Galileo merupakan ‘keturunan langsung’ Voyager.

Zuhal nan Ganjil

Gambar 2. Saturnus dalam bidikan teleskop refraktor berdiameter 70 mm dari Bumi pada 4 Agustus 2014 TU silam. Meski terlihat kecil, namun bentuk cincin yang menjadi ciri khasnya terlihat jelas. Sumber: Sudibyo, 2014

Saturnus telah dikenal umat manusia sejak peradaban bermula karena dapat dilihat mata tanpa bantuan alat optik apapun. Mitologi Yunani menyebutnya Kronus dan dianggap pelindung dunia pertanian mereka, mungkin karena tampilan warna kekuningannya yang mengingatkan akan gandum. Bangsa Romawi kuno melabelinya sebagai Saturnus, dengan fungsi mirip Kronus. Di Timur, Bangsa Cina menyebutnya Tu-xing yang bermakna ‘bintang tanah.’ Tanah merupakan salah satu dari lima elemen dasar semesta dalam filosofi Cina selain air, api, logam dan kayu. Bagi bangsa Jepang kuno, planet ini dinamakan Do-sei yang juga adalah ‘bintang tanah.’ Di India kuno, Saturnus dinamakan Shani dan dikaitkan dengan pengadil segala perbuatan baik dan buruk. Dan bagi bangsa Arab, Saturnus memiliki nama Zuhal atau Zohal yang berkaitan dengan otoritas dan kekuasaan.

Meski demikian sifat-sifat fisis Saturnus baru mulai diketahui dalam empat abad terakhir. Tepatnya setelah Galileo Galilei (Italia) mengarahkan teleskop panggung rakitannya pada tahun 1610 TU. Apa yang dilihatnya mengejutkan. Saturnus seakan-akan dihiasi sepasang telinga di kiri dan kanannya. Butuh setengah abad lebih untuk menguak misteri ‘sepasang telinga’ tersebut, yakni lewat tangan Christiaan Huygens (Belanda) dengan teleskop rakitan berkemampuan pembesaran 50 kali pada tahun 1665 TU. ‘Sepasang telinga’ itu ternyata struktur cincin raksasa, sehingga kosakata planet bercincin pun sontak melekat pada Saturnus. Meski di kemudian hari, tepatnya jelang akhir abad ke-20 TU diketahui bahwa seluruh planet raksasa dalam tata surya kita (Jupiter, Saturnus, Uranus dan Neptunus) ternyata memiliki cincinnya masing-masing. Huygens juga menemukan satelit alamiah terbesar Saturnus, yang dinamakan Titan. Satelit-satelit lainnya seperti Iapetus, Rhea, Tethys dan Dione ditemukan secara berturut-turut oleh Giovanni Domenico Cassini (Italia).

Gambar 3. Saturnus dalam pandangan mata inframerah Cassini. Warna biru dan hijau masing-masing menunjukkan sinar inframerah yang berasal dari Matahari pada panjang gelombang 2 dan 3 mikron. Sementara warna merah adalah pancaran panas dari interior Saturnus, yang hanya bisa dilihat pada panjang gelombang 5 mikron. Diabadikan pada 1 November 2008 TU. Sumber: NASA/JPL/SSI, 2008.

Akan tetapi hampir semua informasi detil tentang Saturnus dan lingkungannya baru diperoleh dalam setengah abad terakhir. Yakni dalam era penerbangan antariksa, tepatnya melalui wantariksa Pioneer 11, Voyager 1 dan Voyager 2. Meski ketiganya hanya sempat berada di dekat Saturnus dalam tempo sangat singkat karena sifat misi antariksanya sebagai misi terbang-lintas dekat (flyby). Barulah Cassini, lengkapnya misi antariksa Cassini-Huygens, yang menjalankan peran sebagai misi pengorbit Saturnus dengan beredar mengelilingi planet bercincin itu lewat orbit yang senantiasa berubah seiring waktu sesuai dengan desain observasi yang telah ditentukan. Cassini-Huygens menyajikan informasi luar biasa besarnya, sehingga mendorong lahirnya lebih dari 1.000 makalah ilmiah dan sejumlah buku.

Kini kita tahu planet Saturnus adalah 9 kali lebih besar dan 95 kali lebih massif ketimbang Bumi. Ia butuh waktu 29,46 tahun untuk menyelesaikan gerak mengelilingi Matahari sekali putaran. Maka setahun bagi Saturnus setara dengan 29,46 tahun di Bumi. Akan tetapi planet ini berputar pada sumbunya pada kecepatan yang jauh lebih besar ketimbang Bumi, yakni hanya dalam tempo 10,55 jam. Jadi sehari di Saturnus adalah kurang dari setengah hari di Bumi.

Banyak hal ganjil di Saturnus. Salah satunya adalah kerapatan (densitas)-nya yang sangat kecil, yakni 690 kilogram/meter3 (rata-rata). Sebagai pembanding, densitas air murni 1.000 kilogram/meter3. Karenanya Saturnus akan terapung bilamana diletakkan dengan hati-hati di sebuah samudera mahaluas. Rendahnya densitas Saturnus disebabkan oleh dominannya Hidrogen dan Helium sebagai penyusun planet ini. Bagian yang relatif padat hanyalah inti Saturnus, berupa gumpalan padat berbatu yang 2 kali lebih besar dan 9 hingga 22 kali lebih massif ketimbang Bumi. Inti ini bersuhu sangat tinggi, hingga 11.700º C.

Gambar 4. Saturnus dan lingkungannya diabadikan Cassini jauh tinggi di atas kutub utaranya. Nampak badai raksasa unik berbentuk segienam yang mengamuk di area kutub utara Saturnus. Badai permanen ini diperkirakan telah berhembus sejak masa bayi Saturnus dengan pasokan tenaga berlimpah dari interior Saturnus. Diabadikan pada 10 Oktober 2013 TU. Sumber: NASA/JPL/SSI, 2013.

Inti Saturnus dikelilingi lapisan es dan Hidrogen/Helium metalik. Yakni lapisan dengan tekanan sangat tinggi sehingga Hidrogen/Helium tertekan hebat, membuatnya berbentuk cair dan bisa menghantarkan listrik layaknya logam. Dari lapisan inilah medan magnet Saturnus bermula. Lapisan ini diselubungi lagi oleh lapisan tebal berisi Hidrogen/Helium cair tanpa sifat metalik. Dan lapisan terluar Saturnus adalah lapisan gas Hidrogen (dengan sangat sedikit Helium) yang mempunyai ketebalan 1.000 kilometer. Interior seperti ini adalah hal yang umum pada planet raksasa gas. Jadi tidak ada permukaan padat layaknya Bumi. Apa yang disebut sebagai paras (permukaan) Saturnus merupakan himpunan titik-titik pada lapisan terluar yang memiliki tekanan 1 bar (100 kPa atau 100 kN/m2), yakni tekanan yang hampir sama dengan tekanan 1 atmosfer di Bumi.

Tekanan luar biasa besar yang diderita inti Saturnus memproduksi mekanisme Kelvin-Helmholtz yang menghasilkan panas. Pada lapisan lebih luar, tepatnya di batas antara lapisan Hidrogen/Helium metalik dengan lapisan Hidrogen/Helium cair, panas juga muncul melalui hujan Helium. Yakni saat butir-butir Helum cair dari lapisan luar jatuh (turun) menembusi Hidrogen dibawahnya, sehingga saling bergesekan. Lewat dua sumber panas ini Saturnus memancarkan energi luar biasa besar ke lingkungan sekitarnya, dalam jumlah 2,5 kali lipat lebih besar dari energi sinar Matahari yang diterimanya. Badai unik di Saturnus, yakni badai raksasa heksagonal (berbentuk segienam) permanen yang ada di kutub utara Saturnus, demikian halnya badai raksasa di kutub selatannya, diyakini mendapatkan tenaganya dari panas internal ini. Hal serupa juga dijumpai pada Jupiter. Bedanya pancaran energi dari interior Saturnus tidak berdampak pada meraksasanya medan magnet Saturnus.

Lautan Minyak dan Air Mancur Raksasa

Gambar 5. Sejumlah satelit alamiah Saturnus berada dalam satu medan pandang mata tajam Cassini. Mulai dari Titan yang terbesar, Janus (diameter 181 kilometer), Prometheus (diameter 102 kilometer) dan Mimas (diameter 397 kilometer). Sebagian Saturnus nampak di sisi kanan, dengan bayang-bayang struktur cincin dengan beberapa bagiannya tercetak jelas dibadannya. Diabadikan pada 26 Oktober 2007 TU. NASA/JPL/SSI, 2007.

Keganjilan berikutnya adalah Saturnus memiliki satelit alamiah luar biasa banyak, yakni 62 buah. Ini menjadikannya planet terkaya kedua akan satelit alamiah setelah Jupiter (dengan 69 satelit alamiah). Tetapi Saturnus juga dikitari oleh ratusan bongkahan-bongkahan berdimensi 40 hingga 500 meter yang terselip di dalam cincinnya. Mereka disebut satelit alamiah mini atau satelit mini atau moonlet. Namun diyakini moonlet tidak tergolong ke dalam satelit alamiah yang sesungguhnya. Dimensi moonlet demikian kecil sehingga mata tajam Cassini sekalipun tak dapat menyaksikannya. Moonlet hanya bisa dideteksi berdasarkan gangguannya terhadap bagian cincin Saturnus disekelilingnya, yang menampakkan panorama baling-baling (propeller).

Gambar 6. Cincin A Saturnus dalam pandangan tajam Cassini dari jarak dekat. Nampak sejumlah gejala eksistensi satelit alamiah mini (moonlet) dalam wujud panorama mirip baling-baling (propeller). Diabadikan pada 19 April 2017. Sumber: NASA/JPL/SSI, 2017.

Dari 62 satelit alamiah itu 53 diantaranya telah bernama dan 48 diantaranya memiliki diameter kurang dari 50 kilometer. Titan adalah yang paling gede (diameter 5.150 kilometer), bahkan sedikit lebih gede ketimbang Merkurius. Karenanya memiliki cukup gravitasi untuk menyekap atmosfer, menjadikannya satu-satunya satelit alamiah yang beratmosfer di tata surya kita. Atmosfer Titan cukup tebal, dua kali lipat tebal atmosfer Bumi, dan dijejali kabut merah kekuningan tak tembus pandang. Sehingga upaya eksplorasi Titan, baik dengan teleskop dari Bumi maupun dengan penerbangan antariksa sebelumnya, tidak sanggup menguak paras Titan. Barulah setelah Cassini meluncurkan pendarat Huygens ke benda langit ini di awal 2005 TU serta berulang-ulang melintasinya sembari mengamatinya dengan gelombang radar dan pencahayaan inframerah maka rahasia Titan mulai terkuak.

Gambar 7. Panorama salah satu bagian bentanglahan Titan dari dua ketinggian berbeda, diabadikan pendarat Huygens dalam perjalanannnya menuju daratan Titan. Nampak lembah besar dengan bekas delta (muara sungai) yang diapit dua perbukitan di kedua sisinya. Pada salah satu dasar anak sungai dalam bekas delta inilah Huygens mendarat. Diabadikan pada 14 Januari 2005 TU. Sumber: ESA/Huygens, 2005.

Titan ternyata memiliki paras yang mencengangkan mirip Bumi kita, bergunung-gunung dan berlembah-lembah. Sebagian lembah raksasanya terisi cairan sebagai laut dan danau yang luasnya beragam. Ada juga sungai yang panjangnya hampir menyamai Bengawan Solo. Cairan pengisi laut, danau dan sungai Titan bukanlah air, melainkan metana dan etana cair. Di Bumi kedua senyawa itu dikenal sebagai komponen minyak (bumi). Laut, danau dan sungai Titan disokong daur hidrologis mirip di Bumi, bedanya di sini melibatkan metana cair. Hujan deras yang megguyurkan metana cair kerap terjadi, juga disertai sambaran petir. Hujan membasahi daratan Titan yang tersusun dari bongkahan es bercampur minyak. Cairan minyak di Titan demikian berlimpah, sekitar 300 kali lebih banyak ketimbang cadangan minyak yang kita miliki di Bumi.

Gambar 8. Pemandangan daratan Titan di lokasi mendaratnya Huygens. Nampak bongkahan-bongkahan batu yang tersusun dari es bercapur minyak dan menampakkan tanda-tanda erosi, jejak dari aliran fluida permukaan di masa silam. Lokasi pendaratan Huygens adalah dasar sebuah sungai kering. Diabadikan pada 14 Januari 2005 TU. Sumber: ESA/Huygens, 2005.

Selain Titan, Enceladus juga cukup menarik. Dimensinya hanyalah sepersepuluh Titan, namun sajian fenomenanya tak kalah mencengangkan. Pada 2005 TU Cassini mengungkap adanya semburan luar biasa laksana air mancur raksasa, yang muncrat dari kawasan kutub selatan secara terus menerus. Materi semburan melesat secepat 4.500 kilometer/jam hingga ke ketinggian 500 kilometer. Materi tersebut adalah adalah air (sebanyak 250 kilogram/detik) berbentuk uap yang bercampur dengan karbondioksida dan beberapa senyawa karbon seperti metana, propana, asetilena dan formaldehida. Semburan raksasa ini adalah pertanda adanya samudera bawahtanah di interior Enceladus. Samudera berair asin (kadar Natrium antara 0,5 hingga 2 %) itu bagian dari lapisan selubung yang berada di bawah lapisan kerak es, yakni pada kedalaman 30 hingga 40 kilometer dari paras Enceladus. Tebal lapisan selubung ini diperkirakan 30 kilometer.

Gambar 9. Semburan dahsyat yang menyeruak dari kutub selatan Enceladus, laksana air mancur raksasa yang memuntahkan 250 kilogram air per detik secara terus menerus. Selain jejak aktivitas vulkanisme dingin, semburan ini juga pertanda eksistensi samudra bawahtanah berair asin di satelit alamiah Saturnus yang satu ini. Nampak pula daratan di lokasi semburan yang penuh retakan di sana sini. Diabadikan pada 30 November 2010 TU. Sumber: NASA/JPL/SSI, 2010.

Semburan raksasa di Enceladus merupakan pertanda aktivitas vulkanisme dingin. Selain Enceladus, jejak vulkanisme dingin juga berhasil diungkap Cassini di tempat lain. Yakni di Titan, tepatnya pada Gunung Doom dengan kaldera Sotra Patera di kakinya (lebar kaldera 7 kilometer dan kedalaman 1,7 kilometer). Di lerengnya dijumpai jejak aliran mirip lava yang berstruktur menjemari dengan ketebalan sekitar 100 meter. Lava tersebut mungkin tersusun dari air bercampur amonia dan senyawa karbon kompleks seperti polietilena, parafin dan aspal.

Planet Bercincin

Struktur cincin raksasa adalah keganjilan Saturnus yang paling menonjol. Cassini berkesempatan mengamatinya dari jarak dekat secara berulang-ulang selama bertahun-tahun. Dan di tahun terakhirnya bahkan berkesempatan lewat di antara sela-sela cincin maupun di bagian yang paling tipis.

Cincin Saturnus merentang dari ketinggian 7.000 kilometer hingga 420.000 kilometer di atas khatulistiwa’. Namun bagian terpadat hanya sampai ketinggian 80.000 kilometer. Cincin Saturnus terbagi menjadi 9 bagian berbeda. Dari yang terdekat hingga terjauh dari Saturnus masing-masing adalah cincin D (lebar 7.500 kilometer), cincin C (lebar 17.500 kilometer), cincin B (lebar 25.500 kilometer), cincin A (lebar 14.600 kilometer), cincin F (lebar 30 – 500 kilometer), cincin Janus-Epimetheus (lebar 5.000 kilometer), cincin G (lebar 9.000 kilometer), cincin Pallene (lebar 2.500 kilometer) dan yang terluar sekaligus terlebar adalah cincin E (lebar 300.000 kilometer). Cincin B dan cincin A dipisahkan oleh ruang selebar 4.700 kilometer yang disebut divisi Cassini, sementara antara cincin A dan cincin F terdapat divisi Roche (lebar 2.600 kilometer).

Gambar 10. Bumi dalam mata tajam Cassini saat mengabadikan Saturnus dan Matahari dalam garis syzygy. Saat itu Cassini berposisi 2,2 juta kilometer di ‘belakang’ Saturnus. Sehingga mampu menguak pemandangan segenap lingkungan Saturnus termasuk hampir seluruh cincinnya. Diabadikan pada 15 September 2006 TU. Sumber: NASA/JPL/SSI, 2006.

Pada dasarnya cincin Saturnus merupakan cakram raksasa yang ketebalannya bervariasi mulai dari 10 meter hingga 1.000 meter. Cakram raksasa ini didominasi oleh butir-butir es yang ukurannya mulai dari sekecil butir pasir hingga sebesar kerikil (diameter 1 hingga 10 sentimeter). Namun di tempat-tempat tertentu terdapat pula bongkahan besar lonjong mirip jarum raksasa dengan panjang hingga 2,5 kilometer. Komposisi cincin Saturnus didominasi air (99,9 %) dengan sedikit senyawa pengotor seperti silikat. Meski strukturnya luar biasa besar massa keseluruhan materi cincin Saturnus cukup kecil. Yakni hanya seper 820 massa Bulan kita.

Sebagian besar cincin Saturnus diperkirakan terbentuk pada masa bayi Saturnus. Dulu diduga ada satu satelit alamiah sebesar Titan atau lebih besar lagi. Karena orbitnya tak stabil, ia terus bergeser hingga akhirnya terlalu dekat ke Saturnus. Segera gaya tidal Saturnus meremukkannya menjadi kerikil dan debu. Bagian yang lebih ringan, yakni butir-butir es, terserak dan seiring waktu perlahan-lahan membentuk struktur cincin Saturnus. Sementara bagian lebih padat, yakni butir-butir batuan, juga terserak layaknya butir-butir esnya. Namun mereka perlahan-lahan saling menempel kembali, menggumpal hingga akhirnya membentuk gumpalan besar. Di kemudian hari gumpalan-gumpalan besar itu adalah segenap satelit alamiah yang jaraknya lebih jauh dari Tethys.

Gambar 11. Struktur unik dalam cincin Saturnus, tepatnya di tepi cincin B. Yakni jajaran bongkahan besar sangat lonjong mirip jarum-jarum raksasa yang menjulang hingga setinggi 2,5 kilometer sehingga menampakkan bayang-bayangnya di bagian cincin lainnya kala tersinari Matahari. Nampak celah Huygens dan celah Herschel yang menjadi bagian dari divisi Cassini. Diabadikan pada 26 Juli 2009 TU. Sumber: NASA/JPL/SSI, 2009.

Sementara sebagian kecil cincin Saturnus dibentuk oleh materi yang tersembur dari satelit-satelit alamiahnya. Misalnya cincin E, mendapatkan pasokan debu dari semburan Enceladus. Juga cincin Janus-Epimetheus, ditemukan pada 2006 TU, dengan pasokan debu dari Janus (diameter 200 kilometer) dan Epimetheus (diameter 130 kilometer). Janus dan Epimetheus adalah sepasang satelit alamiah yang menempati orbit yang sama sehingga bisa saling bertukar posisi. Benturan mikrometeoroid dengan Janus dan Epimetheus melesatkan debu yang membentuk cincin ini. Demikian halnya cincin G, khususnya bagian dalam, dengan pasokan debu dari Aegaeon. Baru ditemukan pada 2008 TU, Aegaeon adalah satelit alamiah Saturnus yang terkecil sekaligus terganjil karena sangat lonjong (panjang 1,4 kilometer lebar 0,5 kilometer).

Begitu pula cincin Pallene dengan pasokan debu dari Pallene (diameter 6 kilometer), satelit alamiah yang baru ditemukan pada 2004 TU. Cincin F pun demikian. Perhitungan menunjukkan cincin ini dibentuk oleh debu-debu produk benturan kosmik antara Prometheus dan Pandora di masa silam. Akibat benturan tersebut, maka baik Prometheus maupun Pandora dipahat hingga menjadi berbentuk lonjong (masing-masing memiliki panjang 136 kilometer dan 104 kilometer. Prometheus lantas berperan sebagai ‘penggembala’ agar cincin ini tetap utuh di lokasinya.

Gambar 12. Transparannya cincin Saturnus, sebagai konsekuensi dari ketebalan cincin yang kecil (sekitar 10 meter), materi yang kecil (seukuran butir pasir hingga kerikil) dan tembus pandang (air yang membeku) terlihat di sini. Bagian Saturnus di latar belakangnya pun dapat dilihat dengan mudah. Diabadikan pada 4 November 2006 TU. Sumber: NASA/JPL/SSI, 2006.

Campurtangan satelit-satelit alamiah Saturnus juga berperan membentuk keganjilan lainnya. Yakni busur cincin, bentangan materi mirip bagian cincin namun tidak sampai membentuk kurva tertutup seperti lingkaran. Cassini mengungkap Saturnus memiliki sedikitnya dua busur cincin. Yang pertama adalah busur cincin Methone, ditemukan pada September 2006 TU dengan panjang bentangan 34.000 kilometer. Busur cincin ini dibentuk oleh debu yang dilepaskan Methone (diameter 3,9 kilometer) seiring tumbukan dengan mikrometeoroid. Methone sendiri baru ditemukan saat Cassini baru tiba di Saturnus. Dan yang kedua adalah busur cincin Anthe yang jauh lebih panjang (69.000 kilometer) dan ditemukan pada Juni 2007 TU. Ia bersumber dari Anthe (diameter 2 kilometer) yang juga ditemukan pada 2007 TU. Baik busur cincin Methone maupun Anthe dikontrol sepenuhnya oleh gravitasi Mimas (diameter 396 kilometer) sehingga bentuknya tetap terjaga meski dipaksa berayun-ayun ke utara dan ke selatan secara teratur.

Opsi Uranus

Layaknya Saturnus, perjalanan Cassini menuju planet bercincin tujuannya pun tak kalah ganjilnya. Dibangun bersama oleh tiga badan antariksa, masing-masing dari Amerika Serikat (NASA), gabungan negara Eropa (ESA) dan Italia (ASI), Cassini mewujudkan diri sebagai wantariksa terberat kedua yang pernah diluncurkan. Massa Cassini adalah 2.125 kilogram dan pendarat Huygens 319 kilogram. Ditambah dengan 3.132 kilogram bahan bakar dan 132 kilogram adapter, maka massa total Cassini-Huygens mencapai 5.712 kilogram. Cassini sekaligus menjadi wantariksa termahal. Mulai dari tahap pembangunan hingga peluncurannya saja Cassini-Huygens menelan ongkos Rp 42,5 trilyun (berdasar kurs 2017 TU) dengan 80 % diantaranya ditanggung NASA.

Gambar 13. Wantariksa Cassini dan pendarat Huygens saat hendak menjalani rangkaian tes getaran dan panas di fasilitas Jet Propulsion Laboratory NASA, negara bagian California (AS) pada 31 Oktober 1996 TU. Tes ini wajib dilakukan sebelum Cassini-Huygens didorong ke langit. Sumber: NASA/JPL/SSI, 1996.

Hanya roket angkut terkuatlah yang bisa mendorong Cassini ke antariksa dan pada dekade 1990-an TU itu hanya berarti satu: roket Titan IV. Begitupun Titan IV tak cukup bertenaga untuk melontarkan Cassini langsung ke Saturnus. Kombinasi Titan IV dan upperstage Centaur hanya sanggup menghasilkan tambahan kecepatan heliosentris 4 kilometer/detik (relatif ke Matahari). Padahal untuk bisa langsung ke Saturnus butuh tambahan kecepatan heliosentris hingga 17 kilometer/detik (relatif ke Matahari). Agar bisa melejit secepat itu, maka Cassini harus mengonsumsi tak kurang 75.000 kilogram bahan bakar. Ini teramat berat sehingga tak mungkin untuk diangkut berdasarkan teknologi peroketan saat ini. Sebab untuk mengangkat massa seberat itu butuh roket angkut yang berkali lipat lebih jumbo ketimbang roket raksasa Saturnus V, roket terbesar sepanjang sejarah (kini telah pensiun). Dan jelas membuat biaya peluncuran menjadi ‘menyentuh langit’ (sangat mahal).

Untung tersedia solusi alamiah yang jauh lebih murah: daya lontar gravitasi atau ketapel gravitasi (gravity assist). Saat sebuah benda kecil (misalnya komet, asteroid atau wantariksa) lewat dalam jarak sangat dekat ke sebuah planet dan arah kedatangannya sejajar dengan arah gerak planet itu dalam mengelilingi Matahari, maka terjadi transfer momentum yang membuat kecepatan benda kecil itu (relatif ke Matahari) meningkat pesat. Ketapel ini memungkinkan sebuah wantariksa melesat cepat dengan meminjam tenaga Bumi (dan planet-planet lain) tanpa harus menyalakan mesin roketnya. Penjelajahan Cassini membutuhkan ketapel berganda yang melibatkan tiga planet: Bumi, Venus dan Jupiter. Sehingga lahirlah istilah VVEJGA (Venus-Venus-Earth-Jupiter Gravity Assist) karena Cassini harus menjalani empat daya lontar berbeda, yakni dua kali dengan Venus, satu kali dengan Bumi dan satu kali dengan Jupiter.

Maka saat Cassini meluncur dengan roket Titan IV dari Cape Canaveral, negara bagian Florida (Amerika Serikat) pada 15 Oktober 1997 TU pukul 15:43 WIB, ia justru diarahkan menuju Venus. Cassini pun melintas dalam jarak hanya 284 kilometer dari paras Venus pada 26 April 1998 TU. Daya lontar gravitasi Venus membuat Cassini kini melaju 6 kilometer/detik (relatif ke Matahari). Selanjutnya pada 24 Juni 1999 TU, Cassini kembali lewat di dekat Venus dalam jarak hanya 623 kilometer. Kembali daya lontar gravitasi Venus bekerja dan Cassini dipercepat melaju 9,5 kilometer/detik (relatif ke Matahari) sekaligus menempuh lintasan lonjong menuju Bumi. Pada 18 Agustus 1999 TU, Cassini lewat hanya dalam jarak 1.171 kilometer dari paras Bumi dan mengalami daya lontar gravitasi. Kini tambahan kecepatan heliosentrisnya meningkat pesat hingga 16 kilometer/detik dan menempuh lintasan baru ke Jupiter. Akhirnya saat melintas pada jarak 9,7 juta kilometer dari Jupiter pada 30 Desember 2000 TU, bekerjalah ketapel gravitasi yang terakhir yakni dari Jupiter. Sehingga pada akhirnya Cassini memiliki kecepatan akhir mencukupi untuk terbang ke Saturnus.

Gambar 14. Lintasan rumit yang harus ditempuh Cassini semenjak meluncur dari Bumi (1997 TU) hingga akhirnya tiba di Saturnus (2004 TU). Lintasan ini harus dijalani agar Cassini tak harus mengangkut 75.000 klogram bahan bakar, hal yang mustahil dalam teknologi peroketan saat ini. Dengan lintasan ini maka Cassini memanfaatkan daya lontar gravitasi dari tiga planet sekaligus: Venus, Bumi dan Jupiter. Sumber: NASA/JPL, 1998.

Ketapel gravitasi memang tak membutuhkan apapun. Namun agar teknik ini bekerja baik hingga ke ambang batas teknis yang diperkenankan, dibutuhkan serangkaian manuver. Dan itu mengonsumsi bahan bakar Cassini karena mesin roketnya harus dinyalakan sesuai kebutuhan. Sehingga saat tiba di Saturnus, Cassini telah menghabiskan 1.135 kilogram bahan bakarnya untuk rangkaian manuver itu. Selanjutnya agar gravitasi Saturnus bisa menangkap dan memaksanya beredar mengelilingi planet cincin itu dengan orbit tertentu, Cassini kembali harus menyalakan roketnya dan kali ini untuk mengerem. Pengeremen ini mengonsumsi sekitar 1.200 kilogram bahan bakar. Sehingga pada awal 2005 TU sisa persediaan bahan bakar Cassini tinggal sekitar seperempatnya saja (sekitar 800 kilogram).

Beruntung Saturnus memiliki Titan. Lewat teknik daya lontar gravitasi pula, Cassini berulang-ulang dilewatkan di dekat Titan. Selain menambah kecepatan dan sangat menghemat penggunaan bahan bakar, Cassini juga bisa mengubah orbitnya mengikuti desain observasi yang dibebankan padanya. Sehingga meski hanya dirancang untuk bertugas selama empat tahun, sisa bahan bakar yang masih cukup banyak memungkinkan masa tugas Cassini diperpanjang. Awalnya selama dua tahun dalam misi Cassini Equinox Mission (2008-2010 TU), dimana Cassini memusatkan perhatiannya pada momen eukinoks Saturnus (Matahari tepat di atas khatulistiwa’ Saturnus) yang terjadi pada 9 Agustus 2009 TU. Lalu diperpanjang tujuh tahun lagi di bawah tajuk Cassini Solstice Mission (2010-2017 TU) guna menyongsong momen titik balik musim panas (solstice) Saturnus yang terjadi pada 23 Mei 2017 TU. Selama dua misi tambahan itu berlangsung, Cassini lebih banyak memusatkan perhatiannya pada Titan dan Enceladus.

Gambar 15. Salah satu usulan opsi untuk perjalaan Cassini selanjutnya pasca menjalani misi utamanya di Saturnus. Dengan memanfaatkan daya lontar gravitasi Titan dan Jupiter, maka Cassini bisa diarahkan untuk meneliti Uranus dan Neptunus. Namun opsi ini ditolak NASA. Sumber: Kloster dkk, 2009.

Sejak misi utamanya berakhir pada 2008 TU, NASA telah mendiskusikan bagaimana mengoptimalkan Cassini hingga bahan bakarnya habis kelak. Beragam opsi disajikan. Salah satunya, yang paling menantang, adalah bagaimana memanfaatkan Cassini untuk mengeksplorasi dua planet raksasa terluar: Uranus dan Neptunus. Dalam opsi ini, bilamana Cassini bisa meninggalkan Saturnus pada 19 Februari 2014 TU (dengan kombinasi penyalaan mesin dan daya lontar gravitasi Titan) menuju Jupiter guna memanfaatkan daya lontar gravitasinya (yang akan terjadi pada 10 Agustus 2021 TU), maka Cassini tiba di lingkungan Uranus pada 2 Agustus 2029 TU. Dan selanjutnya dengan memanfaatkan daya lontar gravitasi Uranus, maka Cassini bisa tiba di Neptunus pada 12 Februari 2061 TU. Opsi ini membutuhkan serangkaian manuver sudah harus dilakukan sejak 2,4 hingga 1,4 tahun sebelum 19 Februari 2014 TU.

Meski sangat menantang, terlebih hingga saat ini belum ada rencana baru penerbangan antariksa untuk mengeksplorasi Uranus dan Neptunus pasca Voyager 2, namun opsi ini tidak dipilih. Dengan pertimbangan nilai ilmiah, biaya dan ketersediaan waktu, maka NASA memilih opsi untuk menjatuhkan Cassini secara terkontrol (controlled reentry) ke Saturnus. Opsi ini juga dipilih sebagai bentuk kepatuhan atas etika penerbangan antariksa yang ditegakkan Planetary Protocol, yakni agar tidak mengontaminasi benda langit yang memiliki kemungkinan untuk menyemaikan kehidupan. Untuk lingkungan Saturnus, benda langit tersebut adalah Enceladus. Jika Cassini dibiarkan terus beredar dalam orbitnya mengelilingi Saturnus dengan bahan bakar yang sudah habis, maka ia takkan lagi bisa dikendalikan dan berpeluang jatuh ke Titan maupun Enceladus (uncontrolled reentry).

Referensi :

NASA. 2017. The Saturn System Through The Eyes of Cassini.

Goodson dkk. 1998. Cassini Manuver Experience, Launch and Early Cruise. Guidance, Navigation and Control Conference, American Institute of Aeronautics and Astronautics, 10-12 August 1998.

Kloster dkk. 2009. Saturn Escape Options for Cassini Encore Missions. Journal of Spacecraft and Rockets, vol. 46 (2009) no.4, 874-882.

Iklan

Bagaimana Nasibmu, (Satelit) Telkom-1 ?

Menit demi menit semburan itu terekam oleh sebuah teleskop optis dari Australia bagian timur. Teleskop itu bagian dari sebuah jaringan pemantau satelit yang beranggotakan 165 teleskop dari berbagai observatorium di segenap penjuru paras Bumi, yang dikelola oleh sebuah perusahaan pelacak satelit dari Amerika Serikat bernama ExoAnalytic Solutions. Apa yang direkamnya menakjubkan, memperlihatkan sebintik cahaya (yang adalah satelit Telkom-1) berdampingan dengan bintik cahaya lain (yang adalah satelit NSS-11, tetangga terdekat Telkom-1 pada orbit yang sama) dengan latar belakang bintang-bintang yang nampak bergaris-garis, pertanda setiap citra (foto) yang membentuk video rekaman ini dihasilkan dari pemotretan dengan waktu paparan (exposure) yang relatif panjang.

Gambar 1. Momen peristiwa semburan yang dialami satelit Telkom-1 pada 25 Agustus 2017 TU lalu seperti direkam oleh jaringan teleskop pemantau satelit di Australia timur dan dianalisis ExoAnalytic Solutions. Nampak tetangganya, satelit komunikasi NSS-11 yang juga sama-sama berusia tua. Sumber: ExoAnalytic Solutions, 2017.

Dalam satu kesempatan, yang bertepatan dengan Jumat 25 Agustus 2017 TU (Tarikh Umum) sore waktu Indonesia, bintik cahaya satelit Telkom-1 mempertontonkan perilaku ganjil. Sesuatu mendadak tersembur darinya, awalnya melejit ke dua arah berbeda namun untuk selanjutnya hanya ke satu arah. Semburan itu mirip kabut yang selanjutnya menyelubungi bintik cahaya Telkom-1 hingga membuatnya lebih redup ketimbang tetangganya. Di paras Bumi khususnya di Indonesia, momen tersebut ditandai oleh sekitar 8.000 buah titik ATM (anjungan tunai mandiri) dari beberapa bank yang mendadak keluar dari jaringan (offline) dan tak bisa digunakan, mulai pukul 18:00 WIB. Tiga hari kemudian manajemen PT Telkom Indonesia, selaku pemilik satelit, merilis kabar satelit Telkom-1 telah mengalami gangguan (anomali) yang membuat antenna-nya tidak lagi mengarah ke kawasan yang selama ini dilayaninya.

Berdasarkan rekamannya, ExoAnalytic Solutions tak hanya menegaskan terjadinya gangguan pada satelit Telkom-1 namun juga mengklaim satelit itu telah berkeping di langit. Klaim tersebut belakangan dibantah PT Telkom, terutama karena stasiun bumi Cibinong masih dapat berkomunikasi dengan satelit ini meski tak lagi bisa mengontrol gerakannya.

Orbit Geostasioner

Satelit Telkom-1 adalah sebuah satelit buatan yang dibangun untuk tujuan memperlancar telekomunikasi. Satelit ini ditempatkan pada orbit geostasioner di garis bujur 108º BT. Orbit geostasioner adalah wilayah khayali yang menghubungkan titik-titik yang yang terbentang tepat di atas garis khatulistiwa’ pada ketinggian 35.792 kilometer dari paras air laut rata-rata (dpl). Sebuah satelit buatan yang ditempatkan persis pada salah satu dari titik-titik ini akan memiliki periode revolusi (periode orbit) yang tepat sama dengan periode rotasi Bumi yakni 23 jam 56 menit 4,0906 detik (1.436,068 menit). Sehingga satelit buatan tersebut terlihat seakan-akan berada pada satu titik yang tetap (stasioner) di langit, dilihat dari paras Bumi manapun. Kondisi ini sangat menguntungkan karena antenna-antenna komunikasi yang diarahkan ke satelit buatan itu bisa diset untuk hanya menuju satu arah yang tetap, tak perlu berubah-ubah. Ini menjadikan orbit geostasioner sebagai salah satu sumberdaya antariksa yang paling berharga bagi umat manusia di era ini.

Gambar 2. Gambaran sederhana orbit geostasioner, yakni wilayah khayali dengan titik-titik yang bila ditempati oleh satelit buatan maka satelit tersebut akan memiliki periode revolusi yang tepat sama dengan periode rotasi Bumi. Sumber: Anonim.

Satelit Telkom-1 dirancang sebagai satelit geostasioner yang melanjutkan tugas satelit Palapa nan legendaris, khususnya satelit Palapa B2R. Satelit Palapa B2R, yang terkenal dengan sejarah dramatisnya dalam khasanah penerbangan antariksa, berakhir tugasnya pada bulan Desember 2000 TU setelah melayani Indonesia 10 tahun penuh. Sebagai penggantinya dibangunlah generasi satelit komunikasi yang baru yang juga mengemban nama baru. Pemilihan nama Telkom dan bukannya melanjutkan nama legendaris Palapa merupakan konsekuensi dari dialihkannya pengelolaan satelit ini dari manajemen Telkom ke Satelindo, yang di kemudian hari diakuisisi Indosat.

Berbeda dengan generasi satelit Palapa, generasi satelit Telkom ini (yang mendapat nama Telkom-1) dibangun dengan mengacu tren baru dunia persatelitan. Yakni dengan jumlah transponder lebih besar dan umur teknis lebih lama. Lockheed Martin membangun Telkom-1 dengan basis spacebus A2100A. Ia memiliki massa 2.763 kilogram dengan 1.063 kilogram diantaranya bahan bakar. Ia berbentuk kubus besar dengan sepasang ‘sayap’ di kiri-kanan, yang adalah panel surya untuk memasok 4.000 watt listrik. Ia memiliki 36 transponder berupa 24 transponder pada frekuensi C-band standar dan 12 transponder pada frekuensi C-band tambahan, dua pita frekuensi yang dikenal tangguh terhadap cuaca (khususnya hujan). Ia sengaja dirancang untuk bisa melayani titik-titik dengan antenna parabola berukuran kecil yang dikenal sebagai VSAT (very small apperture terminal), sehingga titik sekecil ATM pun dapat menggunakannya. Dan akhirnya, ia juga dirancang untuk bertugas lebih lama, dengan umur teknis 15 tahun.

Gambar 3. Satelit Telkom-1 saat selesai dibangun dan dites sebelum dikirim ke pusat peluncuran Kourou. Sumber: Lockheed Martin, 1998.

Satelit Telkom-1 meluncur ke langit dengan digendong oleh roket Ariane-42P pada 12 Agustus 1999 TU. Roket Ariane-42P meluncur mulus, mulai dari lepas landas di pangkalan peluncuran Kourou yang dikelola badan antariksa Eropa (ESA) di Guyana Perancis hingga mendorong Telkom-1 ke orbit transfer geosinkron yang bentuknya sangat lonjong. Dari titik apogee (titik terjauh dari pusat Bumi) orbit ini, Telkom-1 kemudian bermanuver dengan menggunakan mesin roketnya sendiri untuk menempati slot orbit geostasioner yang telah diatur.

Baru setelah tiba di slot lokasinya, dijumpai masalah. Yakni motor pada salah satu ‘sayap’ panel suryanya, tepatnya ‘sayap’ yang mengarah ke selatan, ternyata tidak berfungsi. Masalah yang berakar dari proses manufaktur satelit itu membuat ‘sayap’ panel surya sebelah selatan tak bisa mengikuti gerakan Matahari kala satelit beredar dalam orbitnya. Namun masalah ini tidak mengganggu pasokan daya listrik ke satelit, apalagi berdampak problem lain. Sehingga Telkom-1 pun tetap bisa berfungsi sesuai tujuan semula.

Telkom-1 berkedudukan tepat di atas titik koordinat 0º LU 108º BT (atau 0º LS 108º BT), titik yang secara geografis berada di Selat Karimata sejarak 160 kilometer sebelah barat kota Pontianak (Kalimantan Barat). Dengan demikian segenap Asia dan Australia serta sebagian kecil Afrika, Eropa dan Antartika dapat menyaksikan satelit ini di langitnya. Namun cakupan kerja Telkom-1 dibatasi hanya untuk kawasan Asia Tenggara, Papua Nugini serta sebagian Australia, sebagian India dan sebagian Cina.

Gambar 4. Saat roket Ariane-42P yang menggendong muatan satelit Telkom-1 di hidungnya mulai menyala dalam proses lepas landas di pangkalan peluncuran Kourou, pada 12 Agustus 1999 TU malam waktu setempat. Sumber: Arianespace, 1999.

Selain guna berpindah dari orbit transfer ke orbit geostasioner, bahan bakar pada Telkom-1 juga ditujukan untuk menjaga stabilitas satelit itu selama bertugas. Sebab setiap satelit buatan yang ditempatkan dalam orbit geostasioner sejatinya selalu mengalami gangguan dari tetangga Bumi kita, khususnya dari Bulan dan Matahari. Gangguan gravitasi Bulan dan Matahari menyebabkan satelit buatan di orbit geostasioner ‘berayun-ayun’ pada arah utara-selatan membentuk pola yang berulang setiap 24 jam. Gangguan juga datang dari bentuk Bumi yang menggelembung di area khatulistiwa’-nya (dan pepat di kedua kutubnya), medan gravitasi Bumi yang tidak homogen serta tekanan segala gelombang elektromagnetik dari Matahari. Tiga gangguan terakhir ini menyebabkan satelit ‘berayun-ayun’ dalam arah barat-timur, juga dalam pola yang berulang.

Telkom-1 pun menderita dua jenis ‘ayunan’ ini. Padahal secara teknis ia hanya boleh bergeser maksimal 0,05º saja dari posisinya. Artinya, Telkom-1 akan dikatakan stabil jika ia hanya bergeser-geser dalam sebuah kotak persegi yang dibatasi koordinat 0,05º LU 107,995º BT dan 0,05º LS 107,995º BT pada sisi barat serta koordinat 0,05º LU 108,05º BT dan 0,05º LS 108,05º BT di sisi timur. Menjaga stabilitas Telkom-1 membutuhkan manuver kendali sikap (attitude). Untuk itulah Telkom-1 dibekali juga dengan mesin-mesin roket mini (thruster) bagi keempat arah mataangin. Perhitungan menunjukkan setiap tahunnya Telkom-1 mengonsumsi ~ 45 kilogram bahan bakar Hidrazin untuk keperluan manuver tersebut.

Gambar 5. Cakupan tugas satelit Telkom-1 dalam frekuensi C-band standar dan C-band tambahan. Meski satelit bisa dilihat dari sepertiga belahan Bumi, namun cakupannya dibatasi hanya untuk kawasan Asia Tenggara, Papua Nugini serta sebagian Australia, sebagian India dan sebagian Cina. Sumber: SatBeam, 2017.


Perubahan Orbit

Jumlah bahan bakar Hidrazin inilah yang membatasi umur teknis sebuah satelit. Telkom-1 memiliki umur teknis 15 tahun, sebab khusus untuk melakukan manuver kendali sikap ia hanya dibekali ~ 650 kilogram bahan bakar Hidrazin. Saat tanki Hidrazin dalam Telkom-1 kosong, oleh sebab apapun, maka praktis satelit itu takank bermanfaat lagi karena tak bisa lagi dikendalikan sikapnya meskipun seluruh subsistem lainnya masih berfungsi.

Akan tetapi meski di atas kertas umur teknisnya ‘hanya’ 15 tahun, perhitungan bersama Lockheed Martin dan Telkom sebelum tahun 2014 TU berdasarkan data-data manuver kendali sikap Telkom-1 menunjukkan sisa bahan bakar Hidrazin ternyata masih banyak, yakni ~ 250 kilogram. Hal ini bisa terjadi karena dalam praktiknya konsumsi bahan bakar Hidrazin Telkom-1 lebih kecil. Sehingga disimpulkan satelit Telkom-1 masih bisa dimanfaatkan hingga tahun 2019 TU mendatang, sembari menunggu penggantinya (yakni satelit Telkom-4) yang rencananya akan diluncurkan pada 2018 TU mendatang.

Gambar 6. Bagaimana orbit satelit Telkom-1 berubah dramatis antara sebelum dan sesudah semburan. Selama 6 hari pertama (hingga 25 Agustus 2017 TU), satelit Telkom-1 sangat stabil di orbitnya dengan perigee 35.781 dan apogee 35.793 (masing-masing dalam kilometer dpl). Pasca semburan perigeenya menurun sementara apogeenya justru bertambah tinggi, indikasi bahwa orbit satelit telah lebih lonjong dan mulai takstabil. Sumber: Sudibyo, 2017 berdasar data Celestrak, 2017.

Sisa Hidrazin inilah yang menyembur keluar dalam kejadian 25 Agustus 2017 TU lalu. Semburan menandakan ada kebocoran, entah pada tanki bahan bakar, saluran bahan bakar maupun thruster satelit Telkom-1. Kebocoran ini praktis menamatkan riwayat satelit uzur tersebut. Sebab selain menghabiskan simpanan bahan bakarnya, kebocoran dalam wujud semburan juga menghasilkan dorongan gaya yang tak dikehendaki bagi satelit. Akibatnya Telkom-1 dibikin berguling-guling tanpa bisa distabilkan lagi. Tak hanya itu, gaya yang sama juga berakibat pada berubahnya orbit dan kedudukan satelit Telkom-1.

Sebelum 25 Agustus 2017 TU, satelit Telkom-1 memiliki orbit stabil dengan apogee 35.793 kilometer dpl dan perigee (titik terdekat dalam orbitnya ke Bumi) 35.781 kilometer dpl. Selisih ketinggian antara perigee dan apogee pun stabil pada angka 12 kilometer. Demikian halnya kedudukannya, yang stabil di atas koordinat 0º LU 108º BT. Namun pasca kejadian 25 Agustus 2017 TU, satelit ini mulai mengalami perubahan orbit dramatis. Sehingga delapan hari pasca kejadian, orbit Telkom-1 menjadi lebih lonjong dengan perigee lebih rendah, yakni pada 35.757 kilometer dpl. Sebaliknya apogee-nya melambung lebih tinggi, yakni setinggi 35.799 kilometer dpl. Selisih ketinggian perigee terhadap apogee pun membengkak hingga 84 kilometer. Kedudukan satelit ini juga telah bergeser jauh, kali ini di atas koordinat 0,03º LU 106,45º BT. Sehingga satelit telah bergeser 1,55º dari ke barat lokasi seharusnya. Jika dirata-ratakan maka satelit Telkom-1 telah ‘hanyut’ ke arah barat dengan kecepatan rata-rata 0,19º perhari.

Gambar 7. Perubahan kedudukan satelit Telkom-1 antara sebelum dan sesudah kejadian semburan. Pada 25 Agustus 2017 TU pagi, Telkom-1 berada lebih dekat ke pulau Kalimantan. Dalam delapan hari kemudian, satelit Telkom-1 bergeser perlahan-lahan ke barat sehingga lebih mendekat ke pulau Sumatra. Sumber: Sudibyo 2017 berdasar data Celestrak, 2017.

Maka, satelit Telkom-1 praktis sudah tak bisa diselamatkan lagi. Ia sudah menyandang status sampah antariksa. Dengan kecepatan ‘hanyut’-nya saat ini maka tinggal menunggu waktu saja bagi bangkai satelit Telkom-1 untuk melintas di slot satelit geostasioner tetangga, yakni satelit penginderaan jauh Gaofen 4 dan satelit komunikasi AsiaSat 7 (keduanya milik Cina), yang masing-masing berada di atas garis bujur 105,7º BT dan 105,45º BT pada orbit geostasioner.

Masih harus dilakukan evaluasi lebih lanjut apakah sampah antariksa terbaru ini berpotensi mengganggu satelit-satelit aktif yang ada dalam orbit geostasioner. Sebab orbit yang sangat bernilai ini seharusnya bebas dari sampah antariksa. Di sisi lain, butuh waktu hingga ribuan tahun lagi sebelum sampah antariksa Telkom-1 ini jatuh kembali ke Bumi.

Referensi :

Celestrak. 2017. Telkom-1 (Object 25580), 19 Aug 2017 to 2 Sep 2017. komunikasi pribadi.

Spaceflight101. 2017. More Trouble in GEO, Indonesia’s Telkom 1 Satellite Shed Debris Start Drifting, diakses 30 Agustus 2017 TU.

SatBeam. 2017. Telkom-1 (25580), diakses 2 September 2017.

Mari Simak Gerhana Bulan Seperempat 15 Zulqaidah 1438 H

Silahkan tandai waktunya dalam kalender maupun gawai (gadget) anda: Senin-Selasa dinihari, 7-8 Agustus 2017 TU (Tarikh Umum). Atau bertepatan dengan tanggal 15 Zulqaidah 1438 H dalam penanggalan Hijriyyah. Bilamana langit cerah, kita akan menyaksikan Bulan berkedudukan cukup tinggi di langit dengan wajah bundar penuh sebagai purnama. Namun sesuatu akan terjadi sejak pukul 22:50 WIB hingga lima jam kemudian. Sisi selatan Bulan akan ‘robek’ yang berangsur-angsur kian membesar saja hingga mencapai puncaknya sekitar pukul 01:20 WIB. Selepas itu ‘robekan’ yang samasedikit demi sedikit mengecil kembali hingga menghilang. Pada puncaknya, ‘robekan’ tersebut akan memiliki luasan setara dengan seperempat bundaran Bulan. Inilah Gerhana Bulan Seperempat 7-8 Agustus 2017.

Gerhana Bulan Seperempat ini sejatinya adalah peristiwa Gerhana Bulan Sebagian (Parsial). Ia masih menjadi bagian dari musim gerhana tahun 2017 TU ini yang terdiri dari empat gerhana, masing-masing dua Gerhana Matahari dan dua Gerhana Bulan. Seluruh Gerhana Bulan tersebut dapat disaksikan dari Indonesia, karena negeri ini berada dalam cakupan wilayah kedua gerhana. Sebaliknya seluruh Gerhana Matahari tersebut tak berkesempatan ‘menyentuh’ wilayah Indonesia. Dalam hal Gerhana Bulan, hanya saja gerhana Bulan pertama di musim ini adalah gerhana Bulan yang pemalu karena bersifat Gerhana Bulan Penumbral. Sehingga sangat sulit untuk disaksikan secara kasat mata.

Gambar 1. Wajah Bulan purnama yang tinggal separo dengan separo sisanya telah ‘robek’ dalam sebuah peristiwa Gerhana Bulan. Diabadikan pada Gerhana Bulan Total 16 Juni 2011 di Gombong, Kebumen (Jawa Tengah). Pada puncak Gerhana Bulan Seperempat 7-8 Agustus 2017, wajah Bulan akan seperti ini hanya bagian yang ‘robek’ lebih kecil. Sumber: Sudibyo, 2011.

Dalam Gerhana Bulan Seperempat ini cakram Bulan takkan sepenuhnya menghilang. Ia masih ada, hanya ‘kehilangan’ seperempat bagian wajahnya saja. Bagian yang ‘menghilang’ itu pun sejatinya juga tak sepenuhnya gelap. Karena dalam kondisi yang tepat bagian tersebut akan nampak kemerah-merahan (merah darah). Sebab meski bagian yang ‘menghilang’ itu tak terpapar cahaya Matahari sepenuhnya, ia tetap mendapatkan pencahayaan dari sinar Matahari yang dibiaskan atmosfer Bumi. Khususnya cahaya dalam spektrum warna merah atau inframerah.

Sebagian

Konfigurasi benda langit yang membentuk peristiwa Gerhana Bulan Seperempat ini identik dengan yang memproduksi Gerhana Bulan pada umumnya. Gerhana Bulan terjadi tatkala Matahari, Bulan dan Bumi tepat berada dalam satu garis lurus dalam konfigurasi yang menghasilkan fase Bulan purnama. Namun konfigurasi tersebut bersifat syzygy, yakni segaris lurus ditinjau dari segenap arah tiga dimensi. Di tengah-tengah konfigurasi tersebut bertenggerlah Bumi. Sementara Bulan menempati salah satu dari dua titik nodal, yakni titik potong orbit Bulan dengan ekliptika (bidang orbit Bumi mengelilingi Matahari). Akibatnya pancaran sinar Matahari yang seharusnya tiba di paras Bulan menjadi terhalangi Bumi.

Mengingat diameter Matahari jauh lebih besar ketimbang Bumi kita, yakni 109 kali lipat lebih besar, maka Bumi tak sepenuhnya menghalangi pancaran cahaya Matahari. Sehingga terbentuk umbra dan penumbra. Umbra adalah kerucut bayangan inti, yakni kerucut imajiner di belakang Bumi yang sepenuhnya tak mendapat pencahayaan Matahari. Sedangkan penumbra adalah kerucut bayangan samar/tambahan, yakni kerucut imajiner di belakang Bumi kita yang ukurannya jauh lebih besar ketimbang umbra dan masih mendapatkan cukup banyak pencahayaan Matahari.

Gambar 2. Bulan dalam peristiwa Gerhana Bulan Penumbral (Gerhana Bulan Samar), yang hanya bisa disaksikan secara leluasa dengan menggunakan teleskop. Diabadikan dalam momen Gerhana Bulan Penumbral 16-17 September 2016. Dalam Gerhana Bulan Seperempat, sebagian tahap gerhana akan lebih mudah disaksikan kasat mata. Sumber: Sudibyo, 2016.

Pada dasarnya tidak setiap kejadian Bulan purnama bersamaan dengan peristiwa Gerhana Bulan. Sebaliknya suatu peristiwa Gerhana Bulan pasti terjadi bertepatan dengan saat Bulan purnama. Musababnya adalah orbit Bulan yang tak berimpit dengan bidang edar Bumi mengelilingi Matahar), melainkan menyudut sebesar 5o. Hanya ada dua titik dimana Bulan berpeluang tepat segaris lurus syzygy dengan Bumi dan Matahari, yakni di titik nodal naik dan titik nodal turun. Dan dalam kejadian Bulan purnama, mayoritas terjadi tatkala Bulan tak berdekatan ataupun berada dalam salah satu dari dua titik nodal tersebut. Inilah sebabnya mengapa tak setiap saat Bulan purnama kita bersua dengan Gerhana Bulan.

Bagaimana Bulan berperilaku terhadap umbra dan penumbra Bumi menentukan jenis gerhananya. Ada tiga jenis Gerhana Bulan. Pertama ialah Gerhana Bulan Total (GBT), terjadi kala cakram Bulan sepenuhnya memasuki umbra Bumi tanpa terkecuali. Kedua adalah Gerhana Bulan Sebagian (GBS), terjadi kala umbra tak sepenuhnya menutupi cakram Bulan. Akibatnya pada puncak gerhananya Bulan hanya akan lebih redup (ketimbang saat GBT) dan ‘robek’ di salah satu sisinya. Dan yang terakhir adalah Gerhana Bulan Penumbral (GBP) atau gerhana Bulan samar, yang bisa terjadi kala hanya penumbra Bumi yang menutupi cakram Bulan baik sepenuhnya maupun hanya separuhnya. Tiada umbra Bumi yang turut menutupi. Dalam gerhana Bulan yang terakhir ini, Bulan masih tetap mendapatkan sinar Matahari sehingga sekilas nampak tak berbeda dibanding Bulan purnama umumnya.

Tahap dan Wilayah

Dalam kasus Gerhana Bulan Seperempat ini, pada puncaknya sebanyak 24,6 % wajah Bulan berada dalam umbra. Sebagai akibatnya Bulan yang sejatinya sedang berada dalam fase purnama pun menjadi temaram dan ‘robek’ seperempat bagiannya. Gerhana Bulan Seperempat ini terdiri dari lima tahap. Tahap pertama adalah awal gerhana atau kontak awal penumbra (P1) yang akan terjadi pada 7 Agustus 2017 TU pukul 22:50 WIB. Lalu tahap kedua adalah awal gerhana kasat mata atau kontak awal umbra (U1) yang terjadi pada pukul 00:23 WIB. Berikutnya adalah tahap ketiga yang berupa puncak gerhana, terjadi pada pukul 01:20 WIB. Selanjutnya tahap keempat berupa kontak akhir umbra (U4) atau akhir gerhana kasat mata, yang terjadi pada pukul 02:18 WIB. Dan yang terakhir adalah kontak akhir penumbra (P4) atau akhir gerhana, terjadi pada pukul 03:51 WIB.

Satu aspek istimewa dari Gerhana Bulan adalah bahwa tahap-tahap gerhananya secara umum terjadi pada waktu yang sama di setiap titik yang berada dalam wilayah gerhana. Jika ada perbedaan antara satu titik dengan titik lainnya hanyalah dalam orde detik. Dengan demikian durasi gerhana Bulan di setiap titik pun dapat dikatakan adalah sama. Durasi Gerhana Bulan Seperempat ini adalah 5 jam 1 menit. Namun durasi gerhana yang kasat mata lebih singkat, yakni hanya 1 jam 55 menit.

Sedikit berbeda dengan Gerhana Matahari, Gerhana Bulan memiliki wilayah gerhana cukup luas meliputi lebih dari separuh bola Bumi yang sedang berada dalam situasi malam hari. Wilayah Gerhana Bulan Sebagian 7-8 Agustus 2017 melingkupi seluruh benua Asia, Australia, Afrika, Eropa dan sebagian kecil Brazil di benua Amerika. Hanya mayoritas benua Amerika yang tak tercakup ke dalam wilayah gerhana ini. Wilayah gerhana terbagi menjadi tiga, yakni wilayah yang mengalami gerhana secara utuh, wilayah yang mengalami gerhana secara tak utuh (saat Bulan mulai terbenam maupun mulai terbit) dan yang terakhir wilayah yang tak mengalami gerhana sama sekali.

Gambar 3. Peta wilayah Gerhana Bulan Seperempat 15 Zulqaidah 1438 H dalam lingkup global. Perhatikan bahwa segenap Indonesia merupakan bagian dari wilayah yang mengalami gerhana secara utuh. Sehingga seluruh tahap gerhana bisa disaksikan, sepanjang langit cerah. Sumber: Sudibyo, 2017.

Segenap tanah Indonesia juga tercakup ke dalam wilayah gerhana ini. Kabar baiknya, segenap Indonesia merupakan bagian dari wilayah yang mengalami gerhana secara utuh, kecuali kota Jayapura (propinsi Papua). Di Jayapura, Matahari telah terbit dalam waktu 3 menit sebelum gerhana berakhir (tepatnya sebelum tahap P4 berakhir).

Shalat Gerhana

Gerhana Bulan Seperempat ini merupakan gerhana Bulan yang kasat mata. Sehingga dapat kita amati tanpa bantuan alat optik apapun, sepanjang langit cerah. Namun penggunaan alat bantu optik seperti kamera dan teleskop akan menyajikan hasil yang lebih baik. Sepanjang dilakukan dengan pengaturan (setting) yang tepat sesuai dengan tahap-tahap gerhana. Detail teknis pemotretan untuk mengabadikan gerhana ini dengan menggunakan kamera DSLR (digital single lens reflex) tersaji berikut ini :

Bagi Umat Islam terdapat anjuran untuk menyelenggarakan shalat gerhana baik di kala terjadi peristiwa Gerhana Matahari maupun Gerhana Bulan. Hal tersebut juga berlaku dalam kejadian Gerhana Bulan Seperempat ini. Musababnya gerhana Bulan ini dapat diindra dengan mata manusia secara langsung. Sementara dasar penyelenggaraan shalat gerhana adalah saat peristiwa tersebut dapat disaksikan (kasat mata), seperti dinyatakan dalam hadits Bukhari, Muslim dan Malik yang bersumber dari Aisyah RA. Pendapat ini pula yang dipegang oleh dua ormas Islam terbesar di Indonesia, yakni Nahdlatul ‘Ulama dan Muhammadiyah. Mengingat durasi gerhana yang kasatmata adalah dari tahap U1 hingga tahap U4, yakni dari pukul 00:23 WIB hingga pukul 02:18 WIB, maka shalat Gerhana Bulan seyogyanya juga diselenggarakan pada rentang waktu tersebut. Berikut adalah infografis tatacara pelaksanaan shalat gerhana

Tatacara shalat gerhana Bulan. Sumber: RM Khotib Asmuni, 2017

Dalam peristiwa Gerhana Matahari dan Gerhana Bulan dianjurkan untuk mengerjakan shalat gerhana, karena baik Matahari maupun Bulan merupakan dua benda langit yang menjadi bagian dari tanda-tanda kekuasaan Alloh SWT. Dan peristiwa gerhana merupakan peristiwa langit yang menakjubkan (sekaligus menerbitkan rasa takut) bagi sebagian kalangan. Namun peristiwa ini adalah bagian dari tanda-tanda kekuasaan-Nya dan tidak terkait dengan kematian seseorang. Di sisi lain, shalat gerhana mendorong umat Islam untuk lebih dekat dengan-Nya. Terlebih mengingat peristiwa Gerhana pada khususnya (baik Gerhana Bulan maupun gerhana Matahari) serta fase Bulan baru dan Bulan purnama pada umumnya ternyata mampu memicu salah satu gaya endogen dalam sistem kerja Bumi kita, yakni gempa bumi tektonik.

Sampah Antariksa yang Jatuh di Tepi Kaldera Purba

Sebuah benda logam yang aneh dilaporkan jatuh dari langit pada Selasa 18 Juli 2017 Tarikh Umum (TU) pada satu tempat di pesisir timur Danau Maninjau. Danau Maninjau adalah kaldera purba Gunung Maninjau yang terbentuk sekitar 52.000 tahun silam dalam letusan dahsyat yang memuntahkan material letusan sebanyak 200 hingga 250 kilometer3, letusan terdahsyat kedua di tanah Sumatera sepanjang sejarahnya setelah Letusan Toba Muda74.500 tahun silam.

Gambar 1. Ketampakan benda logam aneh yang jatuh dari langit di nagari Sungai Batang, Kec. Tanjungraya Kab. Agam (Sumatra Barat) pada Selasa 18 Juli 2017 TU sekitar pukul 09:30 WIB. Terlihat ada bagian yang mirip pangkal sebuah pipa, yang mengesankan bahwa benda ini adalah sebuah tanki. Sumber: Andri Piliang, 2017.


Titik lokasi jatuhnya benda langit aneh tersebut terletak di sekitar koordinat 0º 27′ 07″ LS 100º 13′ 16″ BT. Titik ini secara fisik terletak di depan Kantor pos Jorong Kubu, yang secara administratif menjadi bagian nagari Sungai Batang, kecamatan Tanjungraya, Kabupaten Agam (propinsi Sumatra Barat). Lokasi ini terletak tepat di jalan raya yang relatif ramai, sehingga peristiwa jatuhnya benda logam aneh tersebut sontak menggamit perhatian banyak insan. Foto-foto yang dipublikasikan di media sosial, misalnya oleh Andri Piliang (diunggah pukul 09:39 WIB) menyajikan kesan bahwa benda tersebut jatuh mencium Bumi sebelum pukul 09:30 WIB.

Benda logam aneh tersebut berbentuk sferis (membulat), atau lebih tepatnya ellipsoid (mirip telur). Sumbu panjangnya adalah 110 sentimeter sementara sumbu pendeknya 55 sentimeter. Bagian dalamnya berongga sementara di salah satu ujungnya terdapat lubang pipa, yang mengesankan bahwa benda logam ini adalah sejenis tanki. Bobotnya ringan, yakni hanya 7,4 kilogram. Saat menimpa titik jatuhnya, terbentuk sebuah cekungan kecil di tanah namun tanpa adanya bekas-bekas terbakar.

Gambar 2. Lokasi jatuhnya benda logam aneh di tepi Danau Maninjau, yakni pada pinggiran jalan beraspal di depan kantor pos Jorong Kubu, nagari Sungai Batang. Titik jatuh ditandai oleh cekungan kecil produk benturan yang memperlihatkan jejak tekanan kuat pada lapisan aspal disekelilingnya tanpa ada jejak terbakar. Sumber: Andri Piliang, 2017.


Ciri-ciri benda logam aneh tersebut tak konsisten dengan komponen pesawat terbang umumnya. Sebaliknya saat dibandingkan dengan sejumlah komponen roket, terdapat kemiripan. Sepintas lalu benda logam aneh ini menyerupai bagian roket Soyuz A-2/SL-4 milik Rusia yang jatuh sebagai sampah antariksa di Lampung pada 16 April 1988 TU silam dan kini di-display di Pusat Sains dan Teknologi Antariksa LAPAN Bandung. Dengan kemiripan ini dapat diduga bahwa benda logam aneh yang jatuh dari langit dan mendarat di tepi Danau Maninjau itu adalah sebuah sampah antariksa. Dalam kosakata resmi di Indonesia, peristiwa ini disebut sebagai kejadian benda jatuh antariksa (BJA).

Kejadian ini merupakan peristiwa BJA kedua di Indonesia dalam kurun setahun terakhir. Sebelumnya pada 26 September 2016 TU silam terjadi peristiwa BJA di Kabupaten Sumenep (propinsi Jawa Timur), tepatnya di dua pulau kecil yakni Pulau Giligenting dan Pulau Giliraja. Analisis lebih lanjut memperlihatkan bahwa BJA di Pulau Madura tersebut disebabkan oleh jatuhnya roket Falcon 9 Full Thrust, tepatnya roket tingkat teratas (upperstage), setelah sukses mengantarkan satelit komunikasi JCSAT-16 (Jepang) ke orbit geostasioner dalam Penerbangan 28 pada 14 Agustus 2016 TU.

Gambar 3. Perbandingan antara BJA (benda jatuh antariksa) komponen roket Soyuz A-2/SL-4 (Russia) di Lampung 16 April 1988 TU (kini tersimpan di Bandung) dengan benda logam aneh yang jatuh di tepi Danau Maninjau 18 Juli 2017 TU. Analisis lebih lanjut mengindikasikan benda logam aneh di tepi Danau Maninjau adalah BJA juga. Sumber: Sudibyo, 2013 & Andri Piliang, 2017.

Bagian Roket Long March-3A

Darimana asal sampah antariksa dalam kejadian BJA tepi Danau Maninjau?

Karena lokasi titik jatuh BJA dan waktu kejadian BJA telah diketahui, maka kita bisa melacak sampah antariksa mana yang bertanggung jawab atasnya. Yakni dengan melihat adakah sampah antariksa yang lewat di sekitar titik jatuh pada waktu kejadian. Pelacakan dengan menggunakan laman SatFlare menyajikan indikasi bahwa sampah antariksa tersebut adalah obyek 31116 dalam katalog NORAD (obyek 2007-011B dalam katalog internasional). Obyek ini secara fisik adalah tingkat teratas (upperstage) dari roket Long March-3A (Chang Zeng-3A) milik badan penerbangan antariksa Cina. Laman SatFlare memperlihatkan bahwa pada pukul 09:09 WIB obyek 31116 lewat di atas koordinat 0,1º LU 99,89º BT. Terhadap titik jatuh BJA di tepi Danau Maninjau, koordinat ini berjarak horizontal 148 kilometer.

Obyek 31116 ini melintas dari arah barat daya menuju ke timur laut dengan orbit ellips yang cenderung menurun dari waktu ke waktu. Dua jam sebelum jatuh, obyek 31116 masih beredar mengelilingi Bumi dengan perigee (titik terdekat ke paras Bumi) 95 kilometer dan apogee (titik terjauh dari paras Bumi) 387 kilometer pada periode orbital 89 menit. Obyek ini memang telah diprediksi akan masuk kembali ke atmosfer Bumi (reentry) dan jatuh pada sekitar tanggal 18 Juli 2017 TU. Joseph Remis misalnya, memprakirakan obyek 31116 akan jatuh pada pukul 09:40 WIB dengan prakiraan titik jatuh di lepas pantai pesisir barat Amerika Serikat. Namun seperti umumnya prediksi reentry benda langit buatan, senantiasa terdapat ketidakpastian yang cukup besar bahkan hingga jam-jam terakhir sebelum benar-benar terjadi. Dalam prediksi Remis, ketidakpastian itu bernilai 4 jam. Sehingga obyek 31116 akan jatuh kapan saja di antara pukul 05:40 hingga pukul 13:40 WIB dengan lokasi jatuh dimana saja di antara garis lintang 53º LU hingga 53º LS yang berada di bawah lintasan benda tersebut.

Gambar 4. BJA di Sumenep, pulau Madura, pada 26 September 2016 TU silam. Analisis memperlihatkan BJA ini merupakan sampah antariksa yang semula adalah tabung COPV (composite overwrapped pressure vessel), komponen upperstage roket Falcon 9 Full Thrust. Sumber: Tribunnews, 2016.


Obyek 31116 mengangkasa sejak 14 April 2007 TU silam sebagai bagian dari roket Long March-3A/Chang Zheng-3A (CZ-3A). Roket ini adalah roket angkut berat yang menjadi kuda kerja Cina sejak 1994 TU dalam mengarungi antariksa. Roket ini memiliki tiga tingkat dan secara keseluruhan menjulang setinggi 52,5 meter, berdiameter 3,4 meter dengan bobot total 241 ton. Khusus untuk upperstage-nya memiliki panjang 12,4 meter dengan diameter 3 meter dan massa total 20,9 ton.

Long March-3A membutuhkan tiga tingkat agar bisa mencapai kecepatan yang mencukupi sejak lepas landas dari paras Bumi dan terbang hingga ke ketinggian 200 hingga 300 kilometer untuk kemudian mengubah arah guna mencapai tujuan akhir sesuai dengan hukum-hukum peroketan. Baik menuju ke orbit rendah (ketinggian kurang dari 1.000 kilometer), menengah hingga geostasioner/geosinkron (ketinggian 35.780 kilometer). Roket Long March-3A memiliki kemampuan mengangkut muatan dengan bobot hingga 6.000 kilogram ke orbit rendah dan 2.650 kilogram ke orbit geostasioner/geosinkron.

Berbeda dengan tingkat pertama dan kedua yang mesin-mesin roketnya ditenagai oleh bahan bakar Hidrazin (N2H4) dengan pengoksid Nitrogen Tetroksida (N2O4), tingkat ketiga yang juga tingkat teratas (upperstage) roket Long March-3A mengonsumsi bahan bakar Hidrogen cair (LH2) dengan pengoksid Oksigen cair (LO2). Sepasang mesin roket kriogenik terpasang rapi di pantatnya dengan daya dorong total sebesar 16 ton dalam ruang hampa dan memiliki kemampuan untuk dimatikan dan dinyalakan kembali sesuai kebutuhan. Selain sepasang mesin roket utamanya, tingkat ketiga juga dilengkapi dengan sistem kemudi arah dan sikap yang bertumpu pada mesin-mesin roket kecil. Mesin-mesin roket kemudi tersebut bertumpu pada bahan bakar tunggal Hidrazin yang tersimpan dalam dua tanki kecil sferis bertekanan tinggi.

Gambar 5. Lintasan obyek 31116 pada jam-jam terakhirnya di antariksa beserta prakiraan lokasi dan waktu jatuhnya menurut Joseph Remis. Lokasi jatuh aktual ditambahkan kemudian. Sumber: Remis, 2017.


Beidou

Misi antariksa yang diemban oleh roket Long March-3A dalam peluncuran 13 April 2007 TU itu adalah mengorbitkan satelit Compass-M1 atau dikenal juga sebagai satelit Beidou-M1. Satelit ini adalah satelit eksperimental, bagian dari rencana ambisius Cina untuk mengembangkan sistem navigasi tersendiri yang dinamakan Beidou. Sistem navigasi berbasis satelit ini seperti halnya sistem GPS (Amerika Serikat) maupun GLONASS (Russia) yang mendunia, namun murni milik bangsa Cina sendiri. Berbeda dengan GPS dan GLONASS, konfigurasi satelit-satelit Beidou menggunakan baik orbit geostasioner, orbit geosinkron dengan inklinasi 55º dan orbit menengah.

Jika di awal mula hanya ada 3 satelit dalam sistem Beidou dan lebih ditujukan untuk kepentingan bangsa Cina sendiri, maka kini telah terdapat 10 satelit aktif dalam sistem Beidou dan bisa digunakan untuk kepentingan navigasi di segenap penjuru manapun. Cina telah menargetkan hingga tahun 2020 TU mendatang konstelasi satelit-satelit Beidou terdiri dari 5 satelit di orbit geostasioner, 3 satelit di orbit geosinkron berinklinasi 55º dan 27 satelit di orbit menengah. Untuk kepentingan sipil, Beidou menyajikan akurasi hingga 10 meter. Sebaliknya untuk kepentingan militer Cina, Beidou memberikan akurasi sampai 10 sentimeter.

Satelit Compass-M1 merupakan bagian dari sistem awal Beidou dan menjadi satelit orbit menengah pertama yang diluncurkan untuk sistem tersebut. Satelit ini memiliki massa 2.200 kilogram yang dilengkapi sepasang panel surya mirip sepasang sayap sebagai pemasok tenaga. Badan satelitnya berbentuk kubus dengan panjang 2,25 meter, lebar 1 meter dan tinggi 2,2 meter. Roket Long March-3A beserta Compass-M1 mengangkasa dari landasan peluncuran Xichang di propinsi Sichuan, Cina barat daya, pada 14 April 2007 TU dinihari waktu Cina (pukul 03:11 WIB). Kombinasi kinerja roket tingkat pertama dan kedua mendorong tingkat ketiga dan muatan satelitnya hingga ke ketinggian 200 kilometer.

Gambar 6. Struktur roket Long March-3A (Chang Zheng-3A) yang telah disederhanakan beserta bagian-bagian pentingnya. Roket ini adalah roket bertingkat tiga. BJA di tepi Danau Maninjau merupakan komponen dari tingkat ketiga/upperstage roket tersebut. Sumber: Spaceflight101, 2017.


Dari ketinggian ini pekerjaan diambil alih upperstage, setelah tingkat pertama dan kedua masing-masing dilepaskan secara berturut-turut untuk menjaga rasio massa bahan bakar dan massa total roket tetap mematuhi hukum-hukum peroketan.Upperstage Long March-3A kemudian dinyalakan hingga membentuk orbit sangat lonjong dengan perigee 200 kilometer dan apogee 21.500 kilometer. Begitu tiba di titik apogeenya, satelit Compass-M1 memisahkan diri dan menyalakan pendorong internalnya untuk memasuki orbitnya sendiri (perigee 21.519 kilometer, apogee 21.545 kilometer dan inklinasi 55,3º). Saat proses ini terjadi maka praktis upperstage Long March-3A itu tidak dibutuhkan lagi dan berubah peran menjadi sampah antariksa nomor 31116 menurut kataog NORAD.

Pada awal mulanya, sampah antariksa ini menempati orbit sangat lonjong. Data posisi pada 14 April 2007 TU pukul 14:00 WIB menunjukkan obyek 31116 ini berada pada orbit dengan perigee 245 kilometer, apogee 21.459 kilometer, inklinasi 54,9º dan periode orbital 375 menit (6 jam 15 menit). Namun orbit ini sangat takstabil, terutama karena sebagian diantaranya (yakni yang berada di sekitar titik perigee) sejatinya berada di lapisan atmosfer bagian atas. Sehingga obyek 31116 senantiasa bergesekan dengan molekul-molekul udara saat melintas dengan kecepatan 7,76 km/detik di titik perigee-nya. Pergesekan ini lambat laun menurunkan kecepatan obyek 31116, sehingga berimplikasi pada berubahnya orbit menjadi cenderung lebih sirkular dengan ketinggian kian menurun. Hal ini berlangsung terus-menerus, sehingga lebih dari sepuluh tahun kemudian tepatnya pada 12 Juli 2017 TU pukul 22:00 WIB, orbitnya telah berubah total dengan perigee 110 kilometer, apogee 2.607 kilometer, inklinasi 54,7º dan periode orbital 113 menit (1 jam 53 menit).

Gambar 7. Saat-saat roket Long March-3A yang mengangkut satelit Compass-M1 untuk sistem navigasi Beidou mengangkasa dari landasan peluncuran Xichang pada 14 April 2007 TU fajar waktu Cina (pukul 03:11 WIB). Nampak upperstage, yang di kemudian hari mengalami reentry di atas Indonesia bagian barat. Sumber: Cina Satellite Navigation Office, 2010.


Reentry

Seperti halnya yang dialami sampah-sampah antariksa sebelumnya, obyek 31116 juga menjalani proses reentry serupa. Begitu mulai menyentuh ketinggian 104 kilometer, reentry pun terjadilah. Sampah antariksa itu sontak mengalami deselerasi (perlambatan) yang besar sehingga ketinggiannya kian menurun. Pada saat yang sama besarnya deselerasi, yang bisa mencapai 20G, membuat struktur obyek 31116 pun hancur berantakan. Komponen-komponennya terlepas dan melejit sendiri-sendiri.

Pada saat yang sama, masih tingginya kecepatan obyek 31116 menghasilkan tekanan ram yang sangat kuat, persis seperti halnya yang diciptakan bongkahan pecahan asteroid maupun remah-remah komet. Komponen yang lemah dihancurkan oleh besarnya tekanan ram dan dipaksa mengalami sublimasi hingga berubah menjadi uap. Sementara komponen yang lebih kuat lebih mampu bertahan. Inilah yang mendarat di paras Bumi sebagai BJA di tepi Danau Maninjau. Perbandingan dengan komponen upperstage Long March-3A mengindikasikan bahwa BJA ini merupakan tanki Hidrazin. Tanki ini memasok bahan untuk sistem kemudi arah dan sikap.

Upperstage Long March-3A memiliki massa kosong (tanpa bahan bakar) 2.740 kilogram. Pada umumnya 10 % dari massa sebuah sampah antariksa akan bertahan selama melewati proses reentry dan mendarat di paras Bumi. Dengan demikian terdapat setidaknya 20 kilogram massa yang selamat dari jatuhnya obyek 31116. BJA di tepi Danau Maninjau memiliki massa 7,4 kilogram, angka yang cukup dekat dengan perkiraan tersebut. Pada umumnya sisa-sisa sampah antariksa yang jatuh ke paras Bumi menempati sebuah daerah sempit sangat lonjong yang bentuknya mirip cerutu dengan panjang 200 hingga 250 kilometer. Dengan demikian komponen-komponen obyek 31116 mungkin berjatuhan ke arah timur laut dari Danau Maninjau, yakni hingga ke sebelah utara kota Pekanbaru (propinsi Riau).

Gambar 8. Kiri: prakiraan lintasan sampah antariksa obyek 31116 dalam jam-jam terakhirnya menurut data posisi terakhir sebelum mengalami reentry (garis putus-putus). Bandingkan dengan lintasan aktualnya (garis takputus berpanah) hingga jatuh di tepi Danau Maninjau (tanda bintang). Kurva ellips putus-putus menunjukkan prakiraan area tempat sisa-sisa obyek 31116 kemungkinan jatuh, khususnya bagian-bagian yang lebih ringan. Kanan: titik jatuh tanki Hidrazin bagian dari obyek 31116. Diolah berdasarkan data SatFlare. Sumber: Sudibyo, 2017 dengan basis Google Earth dan Google Maps.


Sampah antariksa merupakan efek samping yang belum bisa dielakkan dari teknologi eksplorasi dan eksploitasi antariksa. Dan khusus untuk Indonesia, sebagai negara terbesar di kawasan khatulistiwa’, resiko dijatuhi sampah antariksa relatif tinggi. Sebab lebih banyak satelit yang ditempatkan di orbit geostasioner dibanding orbit yang lain. Sementara orbit ini terletak tepat di atas garis khatulistiwa’. Hingga umat manusia bisa menemukan cara untuk mereduksi jumlah sampah antariksa tanpa harus mengurangi intensitas eksplorasi dan eksploitasi antariksa, maka problem semacam ini akan selalu menghantui Indonesia.

Referensi :

Pribadi dkk. 2007. Mekanisme Erupsi Ignimbrit Kaldera Maninjau. Jurnal Geologi Indonesia, vol. 2 no. 1 Maret 2007, hal. 31-41.

Facebook Andri Piliang, diakses 18 Juli 2017.

Joseph Remis. 2017. Update: object 31116 BEIDOU M1 CZ-3A R/B Decay Prediction: July 18, 2017 UTC 02h40mn ± 4h. Twitter, diakses 17 Juli 2017.

Cina Satellite Navigation Office. 2010. Beidou (Compass) Navigation Satellite System Development. Munich Satellite Navigation Summit 2010, March 9th – 10 th, 2010.

Spaceflight101. Long March 3A Launch Vehicle, diakses 18 Juli 2017.

Gunter. 2017. BD-2M (Beidou-2M) / BD-2I (Beidou-2I). Gunter SpacePage, diakses 18 Juli 2017.

Satflare. 2017. CZ-3A R/B – NORAD 31116.

Ngaji Falak Ramadhan: Durasi Puasa di Bulan Ramadhan

Bulan Ramadhan 1438 H sudah kita jalani hampir separuhnya. Salah satu pertanyaan menarik yang senantiasa muncul manakala Umat Islam memasuki suatu bulan Ramadhan adalah durasi puasa (atau lamanya berpuasa dalam satu hari) di bulan yang suci ini?

Ibadah puasa, baik yang wajib seperti halnya di bulan Ramadhan maupun yang sunat, memiliki batasan awal dan akhir yang tegas. Untuk setiap harinya, puasa dimulai saat awal Shubuh dan berakhir kala awal Maghrib. Awal Shubuh disepakati didefinisikan sebagai saat dimana cahaya fajar yang nyata (fajar shadiq) tepat mulai muncul dan merembang di kaki langit timur, jauh sebelum terbitnya Matahari. Sebaliknya disepakati pula bahwa awal Maghrib adalah saat kala Matahari tepat telah terbenam (ghurub). Ilmu falak kemudian menguraikan batasan tersebut lebih lanjut. Di Indonesia, cahaya fajar yang nyata disepakati mulai muncul manakala Matahari tepat menyentuh ketinggian minus 20º dari kaki langit timur. Sementara terbenamnya Matahari disepakati sebagai situasi saat sisi teratas cakram Matahari tepat mulai meninggalkan kaki langit barat, dimana kedudukan kaki langit barat ini bergantung kepada elevasi lokasi (terhitung dari paras air laut rata-rata).

Dengan definisi demikian, jelas bahwa durasi puasa Ramadhan pun dikendalikan sepenuhnya oleh kedudukan Matahari untuk suatu tempat. Hal ini menjadi lebih menarik lagi bilamana dikaitkan dengan ‘kelakuan’ Matahari. Yakni gerak semu tahunan Matahari, satu kondisi dimana Matahari seakan-akan bergeser ke utara dan ke selatan secara teratur sepanjang waktu dalam tahun Tarikh Umum (TU). Dalam ilmu falak, gerak semu tahunan itu ditandai dengan perubahan deklinasi Matahari dari 0º (terjadi pada sekitar tanggal 21 Maret) untuk kemudian secara berangsur-angsur meningkat menjadi +23,5º (terjadi pada sekitar tanggal 21 Juni) lalu berangsung-angsur menurun kembali ke 0º (terjadi pada sekitar tanggal 23 September) dan lalu beranjak terus hingga menjadi -23,5º (terjadi pada sekitar tanggal 22 Desember).

Dikombinasikan dengan fakta bahwa kalender Hijriyyah memiliki umur 354 hari (kalender basitah) dan 355 hari (kalender kabisat), sementara kalender Tarikh Umum memiliki umur 365 hari (basitah) dan 366 hari (kabisat), maka akan dijumpai fenomena unik. Yakni dari tahun ke tahun durasi puasa Ramadhan bagi sebuah lokasi selalu berubah-ubah secara dinamis, .

Dunia

Gambar 1. Peta durasi puasa Ramadhan 1438 H untuk tanggal 27 Mei 2017 TU bagi seluruh permukaan Bumi. Durasi puasa senilai 24 jam terjadi di garis lintang 57º LU. Sumber: Sudibyo, 2017.

Bulan Ramadhan tahun 1438 H (2017 TU) ini pun demikian. Bulan suci ini menjadi bagian dari situasi yang dialami bulan Ramadhan sejak tahun 1430 H (2009 TU) hingga kelak tahun 1445 H (2024 TU). Yakni terjadi manakala Matahari berkedudukan di atas hemisfer (belahan Bumi) utara. Sebagai konsekuensinya maka durasi puasa Ramadhan di hemisfer utara pun menjadi yang paling panjang. Sebaliknya durasi puasa Ramadhan bagi hemisfer selatan menjadi yang terpendek.

Saya mencoba memetakan durasi puasa Ramadhan 1438 H untuk seluruh permukaan Bumi ini pada dua saat. Yang pertama adalah pada tanggal 27 Mei 2017 TU, yang di Indonesia bertepatan dengan 1 Ramadhan 1438 H. Sementara yang kedua adalah pada tanggal 24 Juni 2017 TU kelak, yang juga bertepatan dengan tanggal 29 Ramadhan 1438 H bagi Indonesia. Pemetaan dibatasi pada kawasan yang terbentang di antara garis lintang 60º LU hingga 60º LS. Jadi kedua kawasan lingkaran kutub tak tercakup di sini.

Perhitungan dilaksanakan dengan program pemetaan, dalam hal ini saya menggunakan Surfer. Untuk lebih mempermudah, maka tinggi setiap titik kordinat yang disertakan dalam perhitungan ini diberi nilai nol (0) meter dpl.

Gambar 2. Peta durasi puasa Ramadhan 1438 H untuk tanggal 24 Juni 2017 TU bagi seluruh permukaan Bumi. Durasi puasa senilai 24 jam terjadi di garis lintang 48º LU hingga 51º LU. Sumber: Sudibyo, 2017.

Hasilnya, pada 27 Mei 2017 TU durasi puasa Ramadhan yang terpanjang ada di hemisfer utara berdekatan dengan garis 60º LU. Tepatnya pada sepanjang garis 57º LU. Disinilah durasi puasa tepat bernilai 24 jam. Sementara pada tanggal 24 Juni 2017 TU, durasi puasa Ramadhan yang terpanjang juga masih ada di hemisfer utara. Namun telah sedikit berpindah, yakni bervariasi di antara garis lintang 48º LU hingga garis lintang 51º LU.

Satu hari di Bumi memiliki durasi tepat 24 jam. Sehingga bilamana ada daerah yang memiliki durasi puasa Ramadhan tepat 24 jam, maka Umat Islam yang bertempat di sana ‘musti’ berpuasa sehari semalam suntuk jika mengacu pada kedudukan Matahari. Hal ini tentu sangat memberatkan. Makanya untuk negara-negara yang berada di batas kawasan subtropis dengan lingkar kutub (demikian halnya kawasan lingkar kutub itu sendiri) terdapat kekhususan dalam hal berpuasa Ramadhan bagi Umat Islam.

Indonesia

Bagaimana dengan Indonesia ?

Berbeda dengan negara-negara di dekat batas subtropis-lingkar kutub, Indonesia terletak di kawasan tropis. Bahkan negeri ini dibelah oleh garis khatulistiwa. Maka disini awal waktu Shubuh dan awal waktu Maghrib-nya masih tergolong normal, yakni tidak terlalu panjang namun juga tidak terlalu pendek. Pertanyaannya, apakah kedudukan Matahari berpengaruh terhadap durasi puasa Ramadhan 1438 H di Indonesia

Gambar 3. Peta durasi puasa Ramadhan 1438 H untuk tanggal 27 Mei 2017 TU bagi Indonesia. Durasi puasa rata-rata adalah 13 jam 21 menit. Durasi puasa terpendek terjadi di titik paling selatan sementara yang terpanjang terjadi di dekat titik paling utara (lintang 4º 43′ LU). Sumber: Sudibyo, 2017.

Seperti halnya langkah di atas, saya mencoba memetakan durasi puasa Ramadhan 1438 H untuk Indonesia pada dua saat. Yang pertama pada tanggal 27 Mei 2017 TU dan yang kedua pada tanggal 24 Juni 2017 TU. Pemetaan dibatasi pada kawasan yang terbentang di antara garis lintang 6º LU hingga 11º LS. Sebagai kuda kerja, juga digunakan program pemetaan berupa Surfer.

Berbeda dengan sebelumnya, maka di kali ini terdapat dua perhitungan. Pada perhitungan pertama, tinggi setiap titik kordinat yang disertakan dalam perhitungan diberi nilai nol (0) meter dpl untuk kemudian dipetakan. Sementara pada perhitungan kedua, digunakan titik-titik koordinat Masjid Agung di ibukota kabupaten/kota di seluruh Indonesia yang mencapai 520 buah itu. Data koordinat tersebut mencakup posisi lintang, bujur dan elevasi. Data bersumber dari BIG (Badan Informasi Geospasial) yang dipublikasikan terbatas di kalangan ahli falak Indonesia dalam momen Temu Kerja Hisab Rukyat Nasional 2017 kemarin. Hasil perhitungan kedua ini tidak dipetakan.

Gambar 4. Peta durasi puasa Ramadhan 1438 H untuk tanggal 24 Juni 2017 TU bagi Indonesia. Durasi puasa rata-rata adalah 13 jam 21 menit. Durasi puasa terpendek terjadi di titik paling selatan sementara yang terpanjang terjadi di titik paling utara. Sumber: Sudibyo, 2017.

Hasilnya, pada 27 Mei 2017 TU secara rata-rata durasi puasa untuk seluruh Indonesia adalah 13 jam 21 menit. Durasi puasa Ramadhan yang terpendek terjadi di Kabupaten Rote Ndao (Nusa Tenggara Timur), yakni 12 jam 57 menit. Lokasi ini merupakan daerah paling selatan di Indonesia, dengan Masjid al-Ikhwan di ibukota Baa terletak pada lintang 10º 43′ LS, hampir mendekati garis 11º LS. Sebaliknya durasi puasa terpanjang terjadi di Kabupaten Bener Meriah (Aceh) yakni 13 jam 51 menit. Meski bukan daerah paling utara di Indonesia, namun Masjid Babus Salaam di ibukota Simpang Tiga Redelong (lintang 4º 43′ LU) memiliki elevasi 1.392 meter dpl.

Sementara pada 24 Juni 2017 TU secara rata-rata durasi puasa untuk seluruh Indonesia adalah masih tetap bernilai 13 jam 21 menit. Durasi puasa Ramadhan yang terpendek juga tetap terjadi di Kabupaten Rote Ndao (Nusa Tenggara Timur), yakni 12 jam 55 menit. Namun lokasi dengan durasi puasa terpanjang berpindah tempat, yakni di Kota Sabang (Aceh) selama 13 jam 54 menit. Kota ini merupakan lokasi paling utara di Indonesia yang terletak pada garis lintang 5º 53′ LU.

Dapat dilihat, meski Indonesia terletak di kawasan tropis dan dibelah oleh garis khatulistiwa, pengaruh kedudukan Matahari terhadap durasi puasa Ramadhan 1438 H tetap terlihat. Durasi puasa terpendek berada di titik paling selatan, sementra durasi puasa terpanjang menempati titik paling utara. Selisih durasi puasa antara kedua tempat tersebut hampir mendekati sejam.

Kupas-Hoax: Ekuinoks dan Gelombang Panas di Indonesia

‘Kabar’ itu sudah menyeruak kemana-mana melalui aneka rupa media. Terutama media sosial. Kabar itu sudah menyebar liar tak terkendali, laksana api yang membakar ilalang kering kerontang. Bentuknya bermacam-macam, namun semuanya memiliki satu kemiripan. Intinya bakal terjadi bencana gelombang panas (heat wave) di negara-negara Asia Tenggara seiring bakal berlangsungnya peristiwa ekuinoks (equinox). Termasuk di Indonesia.

Lebih jelasnya, ‘kabar’ tersebut mewartakan bahwa selama lima hari berturut-turut, yakni sejak Selasa hingga Sabtu, 21-25 Maret 2017 TU (Tarikh Umum), gelombang panas akan melanda negara-negara seperti Indonesia, Malaysia dan Singapura. Suhu udara maksimum di siang hari akan meroket hingga mencapai angka fantastis, 40º Celcius ! Temperatur yang laksana panas membakar ini akan terjadi di hari-hari tersebut khususnya di antara rentang waktu pukul 12:00 hingga pukul 15:00 setempat. Dan semua itu terjadi karena peristiwa ekuinoks.

Tak ayal ‘kabar’ ini menggegerkan publik Indonesia. Horor akan petaka gelombang panas seperti yang meluluhlantakkan sebagian India di tahun 2015 TU pun segera membayang. Bencana gelombang panas India merenggut korban jiwa tak kurang dari 2.500 orang. Foto-foto aspal jalanan yang meleleh hingga membuat garis-garis marka jalan yang seharusnya lurus menjadi kusut masai tak keruan pun menjadi penanda ikonis bagi bencana gelombang panas India.

Gambar 1. Marka jalan di sudut kota New Delhi (India) yang kusut masai seiring melelehnya lapisan aspal jalan akibat paparan suhu tinggi dalam peristiwa gelombang panas India 2015. Bencana tersebut menewaskan tak kurang dari 2.500 orang. Sumber: Mail Online, 27 Mei 2015 TU.

Sayangnya ‘kabar’ tersebut ternyata tak benar. Ekuinoks memang akan terjadi di Indonesia, namun ia tak bakal disusul oleh peristiwa gelombang panas. Berikut penjelasannya.

Ekuinoks Musim Semi dan Musim Gugur

Ekuinoks adalah sebuah peristiwa langit teratur dimana kedudukan Matahari persis berada di atas garis khatulistiwa’. Dalam bahasa astronominya, ekuinoks adalah peristiwa pada saat Matahari ‘menyeberang’ dari hemisfer langit selatan menuju ke hemisfer langit utara atau sebaliknya dengan melintasi garis ekuator langit dalam gerak semu tahunannya. Ekuator langit adalah garis khayali yang lokasinya memang persis ada di atas garis khatulistiwa’. Karena Matahari sedang berkedudukan tepat di atas garis khatulistiwa’ pada saat ekuinoks, maka kita yang berdiri tegak di garis tersebut takkan memiliki bayang-bayang tepat pada saat Matahari mencapai titik kulminasi atasnya.

Astronomi menggolongkan ekuinoks sebagai peristiwa langit yang terjadi secara teratur dengan keistimewaan tersendiri. Karena hanya pada saat ekuinoks-lah hampir segenap paras Bumi, tepatnya yang terletak di antara garis lintang 80º LU hingga 80º LS, memiliki panjang durasi siang yang hampir sama dengan malam. Yakni sama-sama hampir 12 jam. Karena itulah ia mendapatkan nama ekuinoks, berasal dari kata aequinoctium dalam bahasa Latin (aequus = sama, nox = noctis = malam). Di luar peristiwa ekuinoks, panjang durasi siang dan malam bisa jauh berbeda khususnya di daerah yang tergolong kawasan subtropis dan lingkar kutub.

Sebagai peristiwa yang teratur, maka dalam setiap tahun Tarikh Umum selalu tersedia dua kejadian ekuinoks. Yakni ekuinoks pertama (vernal equinox), atau ekuinoks musim semi, yang terjadi di antara tanggal 19, 20 atau 21 Maret. Karena itu dinamakan pula sebagai Ekuinoks Maret. Ekuinoks Maret terjadi manakala Matahari bergerak dari hemisfer langit selatan menuju hemisfer langit utara dalam gerak semu tahunannya. Dan selanjutnya adalah peristiwa ekuinoks kedua (autumnal equinox), atau ekuinoks musim gugur, yang terjadi di antara tanggal 21, 22 atau 23 September. Sehingga disebut juga Ekuinoks September. Berkebalikan dengan Ekuinoks Maret, maka Ekuinoks September hanya terjadi bilamana Matahari bergerak dari hemisfer langit utara menuju hemisfer langit selatan dalam gerak semu tahunannya.

Gambar 2. Saya (menghadap ke selatan) di latar depan Tugu Khatulistiwa Pontianak yang ikonik. Garis khatulistiwa’ yang sesungguhnya adalah yang melintas tepat di tempat saya berdiri, berdasarkan pengukuran berbasis satelit. Pada saat ekuinoks terjadi maka Matahari akan tepat berada di atas garis khatulistiwa’ ini. Sumber: Sudibyo, 2012.

Penyebab terjadinya kedua peristiwa ekuinoks itu adalah kedudukan Bumi kita terhadap Matahari dalam konstelasi tata surya. Sebagai planet, Bumi berputar mengelilingi Matahari melewati orbitnya yang khas, yang disebut revolusi, dengan periode revolusi satu tahun. Bidang datar khayali tempat orbit Bumi mengelilingi Matahari dinamakan bidang ekliptika. Kita yang tinggal di paras Bumi akan melihat bidang ekliptika sebagai tempat berderetnya ketiga belas rasi zodiak. Revolusi Bumi membuat Matahari seakan-akan beringsut perlahan dalam masing-masing dari ketiga belas rasi bintang ini pada rentang tanggal tertentu sepanjang tahun.

Di saat yang sama Bumi juga berputar mengelilingi sumbunya sendiri, yang disebut rotasi, dengan periode rotasi 23 jam 56 menit. Namun sumbu rotasi Bumi tidaklah tegak lurus (membentuk sudut 90º), melainkan menyudut sebesar 66º 33′ terhadap bidang ekliptika. Kombinasi revolusi Bumi dan miringnya sumbu rotasi Bumi inilah yang menyebabkan Matahari seakan-akan berpindah-pindah tempat di antara garis lintang 23º 27′ LU dan 23º 27′ LS secara menerus dan konsisten. Sehingga nilai deklinasi Matahari pun bervariasi secara teratur dari -23º 27′ hingga yang terbesar +23º 27′ (tanda negatif menunjukkan di langit selatan sementara tanda positif di langit utara). Maka dalam istilah lain, ekuinoks adalah peristiwa dimana deklinasi Matahari tepat bernilai 0º.

Lokasi dimana Matahari berada pada saat ekuinoks terjadi pada hakikatnya merupakan titik potong antara bidang ekliptika dengan ekuator langit. Saat pertama kali diidentifikasi pada 20 abad silam, titik tersebut dinamakan titik Aries untuk peristiwa Ekuinoks Maret. Karena pada saat itu terletak di dalam rasi Aries, meski kini telah bergeser jauh ke dalam rasi Pisces seiring gerak presesi sumbu rotasi Bumi. Sementara bagi Ekuinoks September, titik itu diberi nama titik Libra meski sejatinya kini bertempat di di dalam rasi Virgo.

Perubahan Musim dan Gelombang Panas

Peristiwa ekuinoks telah dikenal umat manusia sejak fajar prasejarah dan telah digunakan sebagai penanda sistem penanggalan (kalender) pada sejumlah peradaban. Kini beberapa kalender masih menggunakan ekuinoks sebagai penanda awalnya, khususnya Ekuinoks Maret. Misalnya kalender Persia dan kalender India. Kalender global terpopuler pun, yakni kalender Tarikh Umum, masih mengandung jejak penanda yang terkait peristiwa ekuinoks, tepatnya Ekuinoks Maret.

Gambar 3. Peta penyinaran Matahari pada saat peristiwa Ekuinoks Maret. Area gelap merupakan bagian Bumi yang sepenuhnya telah memasuki malam hari. Sementara tiga area abu-abu yang mengelilinginya masing-masing adalah area dimana fajar/senja sipil (abu-abu terluar, terjadi kala Matahari terbenam hingga 6º di bawah horizon), fajar/senja nautikal (abu-abu tengah, terjadi kala Matahari terbenam hingga 12º di bawah horizon) dan fajar/senja astronomis (abu-abu terdalam, terjadi kala Matahari terbenam hingga 18º di bawah horizon) berlangsung. Sumber: Timeanddate.com, 2017.

Dalam sejarahnya sebelum dekrit Pontifex Maximus oleh kaisar Julius Caesar (tahun 46 STU), kalender Tarikh Umum adalah kalender Romawi. Awalnya kalender Romawi hanya terdiri dari 10 bulan kalender dengan Maret sebagai bulan kalender pertama seiring terjadinya peristiwa Ekuinoks Maret. Reformasi demi reformasi kalender berikutnya hingga dikeluarkannya dekrit Pontifex Maximus memberi dua bulan kalender tambahan (yakni Januari dan Februari) serta mengukuhkan peristiwa Ekuinoks Maret harus terjadi di sekitar tanggal 21 Maret. Inilah sistem penanggalan yang disebut kalender Julian. Dasar dari kalender Julian adalah periode tropis Matahari, yakni selang waktu yang dibutuhkan Matahari untuk menempati dua titik Aries yang berurutan.

Di kemudian hari muncul kesadaran bahwa perhitungan kalender Julian sedikit berbeda dengan nilai periode tropis Matahari yang sesungguhnya berdasarkan pengukuran yang lebih akurat. Maka menjelang tahun 1582 TU, terjadi situasi dimana peristiwa Ekuinoks Maret sesungguhnya telah terjadi pada tanggal 10 Maret. Bukan pada tanggal 21 Maret seperti yang menjadi patokan. Karena itu berlangsung reformasi Gregorian lewat sebuah dekrit Inter Gravissimas yang dikeluarkan Paus Gregoris XIII pada 24 Februari 1582 TU. Dekrit ini menekankan penghapusan 10 hari, sehingga setelah tanggal 4 Oktober 1582 TU maka keesokan harinya akan langsung melompat ke tanggal 15 Oktober 1582 TU. Inilah kalender Tarikh Umum yang kita gunakan hingga saat ini.

Selain sebagai penanda waktu dalam berbagai kalender, peristiwa ekuinoks juga menjadi penanda bagi rutinitas perubahan musim. Di kawasan subtropis khususnya di hemisfer utara (meliputi Eropa barat dan Timur, Asia utara dan Amerika utara), Ekuinoks Maret menjadi penanda bahwa musim semi akan segera tiba. Karena itu ia mendapatkan nama ekuinoks musim semi (sebaliknya kawasan subtropis di hemisfer selatan justru sedang bersiap-siap memasuki musim gugur). Sementara di negara tropis seperti Indonesia, peristiwa Ekuinoks Maret menjadi penanda bahwa musim kemarau akan segera tiba. Walaupun demikian harus digarisbawahi bahwa, meskipun posisi Matahari menjadi faktor utama penggerak cuaca di Indonesia, namun terdapat faktor-faktor lain yang menyebabkan cuaca menjadi dinamis. Seperti fenomena osilasi selatan el-Nino, osilasi dwikutub Samudera Indonesia, osilasi Madden-Julian.

Rutinitas perubahan musim terjadi karena gerak semu tahunan Matahari menyebabkan area yang terpanasi cahaya Matahari pun turut bergeser secara teratur. Di kawasan tropis, pergeseran teratur ini tecermin pada berpindah-pindahnya zona ITCZ (intertropical convergence zone). ITCZ adalah sebuah daerah sempit yang sama panjangnya dengan keliling Bumi dan menjadi tempat bertemunya angin pasat barat daya (dari hemisfer utara) dan angin pasat barat laut (dari hemisfer selatan). ITCZ sekaligus menjadi lokasi dimana udara membumbung ke atas seiring pemanasan Matahari. Gerakan tersebut adalah bagian dari sirkulasi udara dari kawasan khatulistiwa’ ke arah kawasan subtropis (baik utara maupun selatan) yang disebut sel Hadley. Sirkulasi konvektif ini menyebabkan daerah ITCZ menjadi padang subur bagi tumbuh kembangnya awan-awan badai dan hujan deras.

Kondisi berbeda terjadi di kawasan subtropis. Di hemisfer utara, penyinaran Matahari di antara peristiwa Ekuinoks Maret dan Ekuinoks September menciptakan musim semi dan musim panas. Sementara di sini terdapat daerah sempit mirip ITCZ, namun bedanya udara mengalir turun. Persis di atas puncak aliran udara yang menurun ini terdapat arus jet subtropis, yakni arus udara yang menderu ke arah timur pada ketinggian 9.000 hingga 12.000 meter membentuk lintasan melingkar dengan titik pusat di kawasan kutub utara. Seperti halnya ITCZ, posisi arus jet juga berpindah-pindah secara teratur mengikuti gerak semu tahunan Matahari.

Gambar 4. Gambaran sederhana mekanisme terjadinya peristiwa gelombang panas. Diawali dengan terbentuknya kawasan bertekanan udara tinggi (zona abu-abu) pada ketinggian 3 hingga 7,5 km. Kawasan ini menyebabkan udara mengalir ke bawah sembari menghangat dan mengering secara adiabatis sehingga membentuk kawasan tudung (zona jingga kekuningan) yang menyekap udara di bagian terbawah hingga sangat lembab, hangat dan tak mengalir. Sumber: NOAA, 2017

Kawasan di sisi selatan arus jet ini, tepatnya pada ketinggian 3.000 hingga 7.500 meter, merupakan area bertekanan udara lebih tinggi dibanding tekanan udara paras Bumi. Di bawah pengaruh tekanan tinggi ini, udara setempat bisa mengalir ke bawah menuju paras Bumi sembari menghangat dan mengering secara adiabatis. Aliran udara ke bawah yang menghangat ini lantas mengambil peran sebagai kubah raksasa tak kasat mata, yang berperan menyungkup kolom udara di lapisan terbawah.

Akibatnya kolom udara terbawah tidak bisa mengalami konveksi sehingga kelembaban udaranya meroket tinggi dengan suhu lebih hangat. Kita pun dibikin gerah. Situasinya sangat mirip dengan udara gerah menjelang tibanya hujan lebat. Gelombang panas adalah rasa gerah tersebut yang berlangsung berkepanjangan, dimana dalam definisi umum terjadi selama minimal lima hari berturut-turut dengan suhu udara maksimum harian rata-rata 5º Celcius lebih tinggi dibanding normal (yakni suhu udara rata-rata normal dalam rentang waktu 1961 hingga 1990 TU). Definisi sesungguhnya atas gelombang panas adalah berbeda-beda antara satu tempat dengan lainnya. Di benua Eropa, gelombang panas dinyatakan terjadi jika suhu udara harian melampaui angka 25 hingga 28º Celcius. Sementara di benua Amerika bagian utara, batasnya adalah 32º Celcius. Sebaliknya di benua Australia, batasnya adalah 35º Celcius.

Jelas terlihat bahwa meski dikendalikan oleh gerak semu tahunan Matahari, peristiwa gelombang panas hanya bisa terjadi di kawasan subtropis. Catatan sejarah menegaskan hal tersebut. Belum pernah terjadi peristiwa gelombang panas di kawasan tropis, atau lebih spesifiknya kawasan yang terletak di sekitar garis khatulistiwa’. Sebab sirkulasi udara memang tidak memungkinkan peristiwa semacam itu terjadi di kawasan khatulistiwa’. Termasuk di Indonesia.

Karena itulah ‘kabar’ bahwa ekuinoks akan diikuti dengan peristiwa gelombang panas di Indonesia saya kategorikan sebagai kabar-bohong (hoax). Sebagai catatan, ‘kabar’ semacam ini sudah muncul sejak 2016 TU dan nampaknya akan bermutasi menjadi kabar-bohong tahunan.

Referensi :

NOAA. 2017. Heat Index. National Weather Service NOAA, diakses 20 Maret 2017.

Gerhana Bulan 11 Februari 2017 yang Pemalu

Sabtu 11 Februari 2017 Tarikh Umum (TU) jelang Matahari terbit. Bilamana langit cerah dan anda tinggal di pulau Jawa bagian barat, atau di pulau Kalimantan bagian barat, atau di pulau Sumatra dan pulau-pulau kecil disekelilingnya, arahkan pandangan ke langit barat. Bila pandangan tak terhalang, Bulan akan nampak bertengger di atas kaki langit barat sebagai Bulan purnama. Wajahnya sesungguhnya bulat bundar penuh, namun kedudukannya yang rendah di atas kaki langit membuatnya nampak terdistorsi menjadi sedikit lonjong.

 Gambar 1. Bulan dalam peristiwa Gerhana Bulan Penumbral 16-17 September 2016, diabadikan dengan teleskop yang terangkai kamera. Secara kasat mata penggelapan wajah Bulan dalam Gerhana Bulan Penumbral sangat sulit untuk diamati. Sumber: Sudibyo, 2016.


Gambar 1. Bulan dalam peristiwa Gerhana Bulan Penumbral 16-17 September 2016, diabadikan dengan teleskop yang terangkai kamera. Secara kasat mata penggelapan wajah Bulan dalam Gerhana Bulan Penumbral sangat sulit untuk diamati. Sumber: Sudibyo, 2016.

Mulai pukul 05:34 WIB, suatu peristiwa terjadi pada Bulan. Namun secara kasat mata sangat sulit bagi anda yang tinggal di tiga lokasi tadi untuk mendeteksinya. Inilah peristiwa Gerhana Bulan Penumbral atau disebut juga Gerhana Bulan samar. Gerhana Bulan Penumbral 11 Februari 2017 merupakan gerhana yang paling awal di musim gerhana tahun 2017 TU. Dalam peristiwa Gerhana Bulan Penumbral ini, bundaran cakram Bulan akan memasuki zona bayangan tambahan (penumbra) Bumi akibat konfigurasi posisi Bulan, Bumi dan Matahari yang nyaris hampir segaris lurus dalam segala arah (syzygy) dengan Bulan di antara kedua benda langit lainnya. Meski memiliki konfigurasi yang serupa dengan peristiwa Gerhana Bulan Total maupun Gerhana Bulan Sebagian, namun masuknya cakram Bulan hanya ke dalam bayangan tambahan Bumi membuat Bulan masih tetap akan terlihat layaknya Bulan purnama. Ia masih tetap mendapatkan sinar Matahari meski intensitasnya sedikit lebih rendah dibanding seharusnya.

Seperti halnya peristiwa Gerhana Bulan pada umumnya, tidak setiap saat Bulan purnama terjadi diiringi dengan peristiwa Gerhana Bulan. Sebaliknya suatu peristiwa Gerhana Bulan pasti terjadi bertepatan dengan saat Bulan purnama. Musababnya adalah orbit Bulan yang tak berimpit dengan bidang edar Bumi mengelilingi Matahar), melainkan menyudut sebesar 5o. Hanya ada dua titik dimana Bulan berpeluang tepat segaris lurus syzygy dengan Bumi dan Matahari, yakni di titik nodal naik dan titik nodal turun. Dan dalam kejadian Bulan purnama, mayoritas terjadi tatkala Bulan tak berdekatan ataupun berada dalam salah satu dari dua titik nodal tersebut. Inilah sebabnya mengapa tak setiap saat Bulan purnama kita bersua dengan Gerhana Bulan.

Gerhana Bulan Penumbral 11 Februari 2017 hanya terdiri dari tiga tahap. Tahap pertama adalah awal gerhana/kontak awal penumbra (P1) yang akan terjadi pada pukul 05:34 WIB. Sementara tahap kedua adalah puncak gerhana, yang bakal terjadi pada pukul 07:33 WIB dengan magnitudo saat puncak adalah 0,99. Artinya pada saat itu 99 % cakram Bulan tertutupi oleh bayangan tambahan Bumi. Dan yang terakhir adalah tahap akhir gerhana/kontak akhir penumbra (P4) yang bakal berlangsung pada pukul 09:53 WIB. Dengan demikian durasi Gerhana Bulan Penumbral 11 Februari 2017 ini adalah 4 jam 19 menit.

Gambar 2. Peta wilayah Gerhana Bulan Penumbral 11 Februari 2017 dalam lingkup global. Perhatikan Indonesia dibelah oleh garis P1 , yakni garis dimana awal gerhana bertepatan dengan terbenamnya Bulan (terbitnya Matahari). Dengan demikian hanya sebagian Indonesia berkesempatan menyaksikan Gerhana Bulan yang samar ini, sepanjang langit cerah. Sumber: NASA, 2016.

Gambar 2. Peta wilayah Gerhana Bulan Penumbral 11 Februari 2017 dalam lingkup global. Perhatikan Indonesia dibelah oleh garis P1 , yakni garis dimana awal gerhana bertepatan dengan terbenamnya Bulan (terbitnya Matahari). Dengan demikian hanya sebagian Indonesia berkesempatan menyaksikan Gerhana Bulan yang samar ini, sepanjang langit cerah. Sumber: NASA, 2016.

Wilayah gerhana bagi Gerhana Bulan Penumbral 11 Februari 2017 melingkupi hampir segenap paras Bumi, kecuali sebagian kecil benua Asia (yakni Asia timur jauh dan sebagian Asia tenggara) serta segenap benua Australia. Sebagian besar Indonesia tidak tercakup ke dalam wilayah gerhana ini. Secara umum Indonesia terbelah menjadi dua oleh garis P1, yakni himpunan titik-titik yang mengalami momen terbenamnya Bulan bersamaan dengan awal gerhana. Garis P1 tersebut melintas melalui pulau Kalimantan dan pulau Jawa. Hanya daerah-daerah yang berada di sebelah barat dari garis P1 inilah yang berkesempatan tercakup ke dalam wilayah Gerhana Bulan Penumbral 11 Februari 2017. Dengan demikian wilayah gerhana ini di Indonesia hanya mencakup sebagian pulau Jawa (propinsi Banten, DKI Jakarta, Jawa Barat dan Jawa Tengah), sebagian pulau Kalimantan (propinsi Kalimantan Barat dan Kalimantan Tengah) serta segenap pulau Sumatra dan pulau-pulau kecil disekitarnya. Di daerah-daerah tersebut, Gerhana Bulan Penumbral ini pun takkan bisa dinikmati secara utuh karena terjadi kala Bulan sedang dalam proses terbenam. Maka dapat dikatakan peristiwa Gerhana Bulan ini merupakan gerhana yang pemalu, karena Bulan tak menampakkan seluruh tahap gerhananya.

Sesuai dengan namanya, Gerhana Bulan Penumbral ini nyaris tak dapat dibedakan dengan Bulan purnama biasa. Butuh teleskop dengan kemampuan baik untuk dapat melihatnya. Untuk memotretnya, butuh kamera dengan pengaturan (setting) yang lebih kompleks dan bisa disetel secara manual. Dalam puncak gerhana Bulan samar, jika cara pengaturan kamera kita tepat maka Bulan akan terlihat menggelap di salah satu sudutnya. Detail teknis pemotretan untuk mengabadikan gerhana ini dengan menggunakan kamera DSLR (digital single lens reflex) tersaji berikut ini :

Bagi Umat Islam ada anjuran untuk menyelenggarakan shalat gerhana baik di kala terjadi peristiwa Gerhana Matahari maupun Gerhana Bulan. Tapi hal tersebut tak berlaku dalam kejadian Gerhana Bulan Penumbral ini. Musababnya gerhana Bulan samar dapat dikatakan mustahil untuk bisa diindra dengan mata manusia secara langsung. Padahal dasar penyelenggaraan shalat gerhana adalah saat gerhana tersebut dapat dilihat, seperti dinyatakan dalam hadits Bukhari, Muslim dan Malik yang bersumber dari Aisyah RA. Pendapat ini pula yang dipegang oleh dua ormas Islam terbesar di Indonesia, yakni Nahdlatul ‘Ulama dan Muhammadiyah. Keduanya sepakat saat gerhana tak bisa disaksikan (secara langsung), maka shalat gerhana tak dilaksanakan.