Orbit

Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas
Langsung ke: navigasi, cari
Dua buah benda dengan massa yang sedikit berbeda mengelilingi suatu pusat massa bersama. Ukuran, dan jenis orbit seperti ini mirip dengan sistem Pluto-Charon.

Dalam fisika, suatu orbit adalah sebuah jalan yang dilalui oleh objek, di sekitar objek lainnya, di dalam pengaruh dari gaya tertentu. Orbit pertama kali dianalisa secara matematis oleh Johannes Kepler yang merumuskan hasil perhitungannya dalam hukum Kepler tentang gerak planet. Dia menemukan bahwa orbit dari planet dalam tata surya kita adalah berbentuk elips dan bukan lingkaran atau episiklus seperti yang semula dipercaya.

Sejarah[sunting | sunting sumber]

Isaac Newton menunjukkan bahwa hukum Kepler dapat di turunkan dari teori gravitasi. Pada umumnya, gerak benda dalam lingkup pengaruh gravitasi merupakan lintasan yg berbentuk irisan kerucut. Newton kemudian menunjukkan bahwa sepasang benda akan saling mengitari dengan jarak yg berbanding terbalik dengan massanya dan sekitar titik pusat massa (t.p.m.) gabungan dari kedua benda tadi. Bila salah satu benda jauh lebih besar (massive) dari yang satunya, maka t.p.m. nya akan mendekati t.p.m. benda yg lebih besar tadi.

Hukum Kepler tentang Gerakan Planet[sunting | sunting sumber]

Kepler-second-law.gif

Pada tahun 1609, Kepler menerbitkan buku New Astronomy (Astronmi Baru), yang diakui sebagai buku astronomi modern yang pertama dan salah satu buku terpenting yang pernah ditulis tentang subjek itu. Mahakarya ini memuat dua hukum Kepler yang pertama tentang gerakan planet. Hukumnya yang ketiga diterbitkan dalam buku Harmonies of the World (Keharmonisan Dunia) pada tahun 1619, sewaktu ia tinggal di Linz, Austria. Tiga hukum ini mendefinisikan dasar-dasar gerakan planet: bentuk orbit planet yang mengitari matahari, kecepatan gerakan planet, dan hubungan antara jarak sebuah planet dari matahari dan waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan satu putaran.

Orbit Bumi[sunting | sunting sumber]

Gerak bumi terhadap matahari dengan bentuk elips. Bumi mengorbit mengelilingi matahari dan bulan bergerak mengorbit mengelilingi bumi.

Peran dalam evolusi teori atom[sunting | sunting sumber]

Pada saat struktur atom pertama di selidiki pada awal abad 20, atom di gambarkan sebagai tata surya kecil yang di ikat dengan Gaya Coulomb. Model ini tidak sejalan dengan elektrodimanika dan model ini secara perlahan diperbaiki sejalan dengan perubahan teori kuantum. Akan tetapi, masih ada istilah peninggalan "orbit" untuk menggambarkan keberadaan energi elektron dalam mengitari nukleus atom.

Orbit altitude

Pesawat ruang angkasa, atmosfer dan orbit[sunting | sunting sumber]

Geocentric phase and Trans Mars Injection.jpg
Mars Orbiter Mission Trajectory.jpg

Proses masuk-kembali dari orbit dimulai pada 122 km (400.000 ft).

Angkasa tidak sama dengan orbit. Kesalahan pengertian umum tentang batasan ke angkasa adalah orbit terjadi dengan mencapai ketinggian ini. Orbit membutuhkan kecepatan orbit dan secara teoretis dapat terjadi pada ketinggian berapa saja. Gesekan atmosfer mencegah sebuah orbit yang terlalu rendah.

Ketinggian minimal untuk orbit stabil dimulai sekitar 350 km (220 mil) di atas permukaan laut rata-rata, jadi untuk melakukan penerbangan angkasa orbital nyata, sebuah pesawat harus terbang lebih tinggi dan (yang lebih penting) lebih cepat dari yang dibutuhkan untuk penerbangan angkasa sub-orbital.

Mencapai orbit membutuhkan kecepatan tinggi. Sebuah pesawat belum mencapai orbit sampai ia memutari Bumi begitu cepat sehingga gaya sentifugal ke atas membatalkan gaya grafitasi ke bawah pesawat. Setelah mencapai di luar atmosfer, sebuah pesawat memasuki orbit harus berputar ke samping dan melanjutkan pendorongan roketnya untuk mencapai kecepatan yang dibutuhkan; untuk orbit Bumi rendah, kecepatannya sekitar 7,9 km/s (28.400 km/jam — 18.000 mill/jam). Oleh karena itu, mencapai ketinggian yang dibutuhkan merupakan langkah pertama untuk mencapai orbit.

Energi yang dibutuhkan untuk mencapai kecepatan untuk orbit bumi rendah 32MJ/kg sekitar dua puluh kali energi yang dibutuhkan untuk mencapai ketinggian dasar 10 kJ/km/kg.

Bidang orbit (astronomi)[sunting | sunting sumber]

Bidang orbit sebuah benda langit yang mengorbit benda langit lainnya adalah bidang geometris tempat orbit tersebut berlokasi. Bidang orbit bisa dijelaskan melalui dua parameter, yakni inklinasi (i) dan bujur node menaik (Ω). Tiga titik non-kolinear di luar angkasa bisa digunakan untuk menentukan bidang orbit.

Mekanika orbital[sunting | sunting sumber]

Orbit geostasioner transfer

Mekanika orbital atau astrodinamik adalah sebuah aplikasi balistik dan mekanika langit untuk masalah-masalah praktis tentang gerak roket dan pesawat ruang angkasa lainnya. Gerakan benda-benda ini biasanya dihitung dari hukum Newton tentang gerak dan hukum gravitasi universal Newton. Ini adalah disiplin inti dalam desain misi ruang dan kontrol. Mekanika langit memperlakukan dinamika orbital lebih luas dari sistem di bawah pengaruh gravitasi, termasuk pesawat ruang angkasa dan badan-badan astronomi alam seperti sistem bintang, planet, bulan, dan komet. Mekanika orbital berfokus pada lintasan pesawat ruang angkasa, termasuk manuver orbital, orbit perubahan pesawat, dan transfer antar planet, dan digunakan oleh perencana misi untuk memprediksi hasil dari manuver pendorong. Relativitas umum adalah teori yang lebih tepat daripada hukum Newton untuk menghitung orbit, dan kadang-kadang diperlukan untuk akurasi yang lebih besar atau dalam situasi high-gravitasi (seperti orbit dekat dengan Matahari).

Manuver orbital[sunting | sunting sumber]

Transfer orbit

Di luar angkasa, sebuah manuver orbital adalah penggunaan sistem propulsi untuk mengubah orbit pesawat ruang angkasa. Untuk pesawat ruang angkasa yang jauh dari Bumi (misalnya mereka yang berada di orbit mengelilingi matahari) sebuah manuver orbital disebut manuver deep-space (DSM).

Penerbangan orbital[sunting | sunting sumber]

Orbit launch

Orbit penerbangan ruang angkasa atau penerbangan ruang angkasa orbital (atau penerbangan orbital) adalah sebuah penerbangan ruang angkasa spaceflight di mana pesawat ruang angkasa ditempatkan pada lintasan di mana ia bisa tetap di ruang untuk setidaknya satu orbit. Untuk melakukan hal ini di sekitar Bumi, itu harus pada lintasan bebas yang memiliki ketinggian di perigee (ketinggian pada pendekatan terdekat) di atas 100 kilometer (62 mil) (ini adalah, dengan setidaknya satu konvensi, batas ruang). Untuk tetap berada di orbit pada ketinggian ini membutuhkan kecepatan orbit ~ 7,8 km/s. Kecepatan orbit lebih lambat untuk orbit yang lebih tinggi, tetapi pencapaian mereka membutuhkan delta-v lebih tinggi.

Perbedaan orbit geosinkron dan orbit geostasioner[sunting | sunting sumber]

Orbit Geosinkron adalah orbit suatu benda (umumnya satelit buatan) dengan bumi sebagai pusatnya, yang mempunyai perioda sama dengan rotasi bumi yaitu satu hari sideris atau 23,9344 jam. Secara geometri orbit ini mempunyai setengah sumbu utama (semimajor axis) yang panjangnya 42164.17 km. Satelit dengan orbit geosinkron akan berada di atas suatu titik di muka bumi pada jam tertentu. Selain dari waktu tersebut satelit akan tampak bergeser relatif terhadap titik itu. Jika satelit geosinkron mempunyai bentuk orbit lingkaran sempurna dan mengorbit sebidang dengan garis katulistiwa maka dilihat dari bumi satelit itu akan tampak diam, orbit yang demikian disebut orbit geostasioner.

Orbit Geostasioner adalah orbit geosinkron yang berada tepat di atas ekuator Bumi (0° lintang), dengan eksentrisitas orbital sama dengan nol. Dari permukaan Bumi, objek yang berada di orbit geostasioner akan tampak diam (tidak bergerak) di angkasa karena perioda orbit objek tersebut mengelilingi Bumi sama dengan perioda rotasi Bumi. Orbit ini sangat diminati oleh operator-operator satelit buatan (termasuk satelit komunikasi dan televisi). Karena letaknya konstan pada lintang 0°, lokasi satelit hanya dibedakan oleh letaknya di bujur Bumi.

Kecepatan orbit[sunting | sunting sumber]

Orbit dalam potensial gravitasi

Untuk satelit dalam orbit lingkaran, hubungan antara kecepatan orbital dan ketinggian ketat. Tugas roket peluncuran satelit adalah untuk melepaskan satelit pada tempat yang layak di ruang angkasa, dengan kecepatan yang sesuai dan arah gerakan untuk memasukkannya ke dalam orbit yang diinginkan.

Bagaimana satelit tetap di orbit dapat berpikir tentang dua setara cara, baik yang menjelaskan hubungan antara ketinggian satelit dan kecepatan.

Gerak satelit dapat dilihat sebagai menciptakan gaya sentrifugal yang menentang daya tarik gravitasi. Sebagai contoh, bayangkan melampirkan obyek ke string dan berayun dalam lingkaran. Tujuannya menarik keluar terhadap string, dan bahwa kekuatan luar (gaya sentrifugal) menjadi lebih besar semakin cepat ayunan objek. Pada kecepatan yang tepat, gaya sentrifugal dari satelit karena gerak mengelilingi bumi hanya menyeimbangkan tarikan gravitasi, dan satelit tetap di orbit.

Karena tarikan gravitasi tumbuh lebih lemah lebih lanjut satelit adalah dari bumi, gaya sentrifugal yang diperlukan untuk menyeimbangkan gravitasi juga menurun dengan jarak dari Bumi. Semakin tinggi orbit satelit, semakin rendah kecepatan orbitnya.

Bergantian, satelit dapat dilihat sebagai terus jatuh menuju pusat bumi. Namun, karena satelit juga bergerak sejajar dengan permukaan bumi, bumi terus kurva jauh dari satelit. Dalam orbit melingkar, kecepatan satelit adalah persis apa yang dibutuhkan sehingga terus jatuh tapi terus jarak konstan dari Bumi. Kecepatan yang dibutuhkan tergantung pada ketinggian satelit karena geometri satelit Bumi dan karena tingkat di mana satelit jatuh ke bumi tergantung pada kekuatan gravitasi di ketinggiannya.

Orbital speed for satellites in circular orbits at different altitudes.jpg
Selected values for the speed and altitude of satellites in circular.jpg

Periode orbit[sunting | sunting sumber]

Parameter kunci lain yang digunakan untuk menggambarkan satelit adalah waktu yang diperlukan untuk satelit untuk melakukan perjalanan mengelilingi bumi sekali, yaitu, untuk menyelesaikan satu orbit. Waktu ini dikenal sebagai periode orbit. Karena sebagai ketinggian orbit meningkatkan satelit kedua bergerak lebih lambat dan harus melakukan perjalanan jauh pada setiap orbit, periode meningkat dengan ketinggian orbit.

Untuk orbit ketinggian rendah (ketinggian beberapa ratus kilometer), periode adalah sekitar 90 menit; pada ketinggian yang lebih tinggi, periode meningkat. Sejak satu hari kira-kira 1.440 menit, plot menunjukkan bahwa satelit di ketinggian sekitar 36.000 kilometer mengorbit sekali sehari-pada tingkat yang sama bumi berputar. Orbit tersebut disebut geosynchronous.

Sebuah satelit ditempatkan di orbit geosynchronous di atas khatulistiwa adalah unik karena itu tetap di atas titik yang sama di bumi. Orbit geostasioner tersebut memiliki kegunaan penting.

Orbital period as a function of altitude for circular orbits.jpg
Select values for the orbital periods and altitudes of satellites in orbit.jpg

Orbit polar[sunting | sunting sumber]

Polar orbit.

Orbit polar adalah salah satu di mana sebuah satelit lewat di atas atau hampir di atas kedua kutub tubuh yang mengorbit (biasanya planet rupa bumi, tapi mungkin tubuh lainnya misalnya Matahari) pada setiap revolusi. Oleh karena itu memiliki kemiringan (atau sangat dekat dengan) 90 derajat ke khatulistiwa. Sebuah satelit dalam orbit kutub akan melewati khatulistiwa pada bujur yang berbeda pada masing-masing orbit nya.

Lihat pula[sunting | sunting sumber]

Referensi[sunting | sunting sumber]

Pranala luar[sunting | sunting sumber]