Orbit polar

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, tetapi 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.

Deskripsi

Orbit Polar adalah orbit dimana satelit mengelilingi bumi yang berada dekat atau melewati daerah kutub Bumi, dengan eksentrisitas orbital sama dengan 900 jika dilihat dari garis khatulistiwa. Jadi Satelit polar mengorbit hampir paralel dengan garis meridien bumi. Mereka melewati kutub utara dan kutub selatan bumi tiap kali revolusi bumi. Saat bumi berotasi menuju timur di bawah satelit, tiap monitor mengoperkan gambar kebarat sehingga menghasilkan gambar dengan area yang lebih besar.

Orbit polar sering digunakan untuk pemetaan muka bumi, observasi muka bumi, satelit pengintai dan beberapa satelit cuaca. Selain itu ada juga yang menggunakan satelit jenis ini untuk komunikasi. Meskipun satelit polar memiliki resolusi ruang yang lebih besar dibandingkan dengan satelit geostasioner, satelit polar juga memiliki kekurangan. Kekurangan dari satelit polar adalah bahwa tidak ada satu tempat di permukaan bumi dapat dirasakan terus menerus dari satelit dalam orbit kutub. Satelit polar tidak tepat pada satu tempat di bumi, melainkan berkelana dari satu tempat ke tempat yang lain.

Tapi di samping kekurangan tersebut, Satelit polar memiliki keuntungan dalam memotret perawanan yang tepat berada di bawah mereka. Gambar satelit geostasioner untuk daerah kutub terdistorsi disebabkan sudut penglihatan satelit yang sempit kekutub. Satelit polar juga mengorbit pada ketinggian yang lebih rendah (Kurang lebih 850 km) sehingga mampu menyediakan informasi badai dan sistem perawanan yang lebih mendetail.

Penggunaan

Orbit polar demikian pula orbit sinkron matahari dan orbit rendah Bumi digunakan untuk pemetaan Bumi, satelit pengintai, serta beberapa satelit cuaca. Konstelasi satelit Iridium menggunakan orbit polar untuk menyediakan layanan telekomunikasi.

Satelit yang mengorbit dekat-polar umumnya memilih orbit sinkron-matahari, di mana setiap lintasan orbit berikutnya terjadi pada waktu lokal yang sama. Untuk beberapa aplikasi, seperti penginderaan jauh, penting agar perubahan dari waktu ke waktu tidak teralienasi oleh perubahan waktu lokal. Mempertahankan waktu lokal yang sama pada lintasan tertentu mengharuskan periode waktu orbit tetap singkat, yang membutuhkan orbit rendah. Namun, orbit yang sangat rendah cepat meluruh akibat tarikan dari atmosfer. Ketinggian yang umum digunakan adalah antara 700 dan 800 km, menghasilkan periode orbit sekitar 100 menit. Setengah orbit di sisi Matahari kemudian hanya membutuhkan waktu 50 menit, di mana waktu lokal tidak terlalu bervariasi.

Untuk mempertahankan orbit sinkron Matahari saat Bumi berputar mengelilingi Matahari sepanjang tahun, orbit tersebut harus berpresesi mengelilingi Bumi dengan kecepatan yang sama (yang tidak mungkin terjadi jika satelit melewati langsung kutub). Karena tonjolan ekuator Bumi, orbit yang miring sedikit miring akan mengalami torsi, yang menyebabkan presesi. Sudut sekitar 8° dari kutub menghasilkan presesi yang diinginkan dalam orbit 100 menit.

Metode peluncuran orbit polar

Metode peluncuran orbit polar melibatkan peluncuran satelit ke arah utara atau selatan, tegak lurus terhadap rotasi Bumi, sehingga satelit dapat melewati kedua kutub pada setiap orbitnya. Meskipun memerlukan lebih banyak energi karena tidak memanfaatkan rotasi Bumi, metode ini memungkinkan satelit untuk memetakan seluruh permukaan planet seiring dengan perputaran Bumi. Wahana peluncur seperti Polar Satellite Launch Vehicle (PSLV) digunakan untuk menempatkan satelit dalam orbit polar, sering kali untuk misi observasi Bumi seperti pemantauan cuaca atau penginderaan jauh. Roket pendorong awal Thor-Agena digunakan pada tahun 1960 untuk meluncurkan satelit pertama ke orbit kutub, seperti Discoverer 1. Berbeda dengan orbit geosinkron yang membutuhkan banyak satelit untuk cakupan global, orbit polar memungkinkan satu atau lebih satelit untuk mengamati seluruh permukaan Bumi dari waktu ke waktu. Peluncuran ke orbit polar seringkali membutuhkan peluncuran dari lokasi yang tepat, seperti Pantai Barat Amerika Serikat, untuk mencapai posisi yang diinginkan di orbit polar. Orbit ini memiliki lintasan yang tegak lurus terhadap garis khatulistiwa, memungkinkan satelit untuk melewati setiap titik di permukaan Bumi pada waktu yang berbeda. Satelit yang diluncurkan ke orbit polar umumnya digunakan untuk aplikasi seperti, memantau pola cuaca dan kondisi atmosfer global, mempelajari dan mengelola sumber daya alam Bumi, mengumpulkan data dari permukaan Bumi untuk berbagai keperluan, termasuk pemantauan lingkungan.

Satelit diluncurkan ke arah utara atau selatan, mengikuti lintasan yang mendekati garis kutub. Karena tidak memanfaatkan kecepatan rotasi Bumi seperti peluncuran ke orbit khatulistiwa, peluncuran ke orbit polar membutuhkan lebih banyak bahan bakar. Kemiringan orbit satelit mendekati 90 derajat relatif terhadap khatulistiwa. Saat Bumi berputar, satelit dalam orbit kutub dapat "melihat" seluruh permukaan planet dalam satu atau beberapa hari, menjadikannya ideal untuk pemetaan dan pemantauan global. Orbit polar sangat penting untuk satelit pengamat Bumi, seperti satelit cuaca dan penginderaan jauh, yang perlu memindai area yang luas dan beragam secara konsisten.

Peluncuran ke orbit polar lebih mahal karena roket harus bekerja lebih keras untuk mencapai ketinggian yang diinginkan tanpa bantuan rotasi Bumi. Kebutuhan untuk meluncur ke utara atau selatan membatasi titik peluncuran hanya pada beberapa lokasi di permukaan Bumi. Satelit di orbit kutub melintasi berbagai jalur orbit, meningkatkan risiko tabrakan dengan satelit lain yang juga berada di jalur tersebut, sehingga memerlukan kemampuan manuver yang canggih.

Data collection, control dan transmisi satelit orbit polar

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

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

Data transmisi satelit orbit polar adalah informasi yang ditangkap dan dikirimkan oleh satelit yang mengorbit Bumi dalam lintasan kutub-ke-kutub, memungkinkan pengamatan seluruh permukaan Bumi secara berkala. Satelit ini memanfaatkan rotasi Bumi untuk mencakup wilayah yang berbeda setiap kali orbit, sehingga ideal untuk pemantauan lingkungan global, cuaca, dan penginderaan jauh dengan memberikan resolusi yang lebih baik dibandingkan satelit geostasioner karena jaraknya yang lebih dekat dengan Bumi. Satelit bergerak dari kutub utara ke kutub selatan (atau sebaliknya), melewati daerah kutub dalam setiap orbit. Orbit polar memiliki kemiringan sekitar 90 derajat, atau lebih, untuk mencakup seluruh permukaan Bumi. Banyak satelit orbit polar menggunakan orbit sinkron matahari, di mana satelit melewati lokasi yang sama pada waktu lokal yang sama setiap hari, memungkinkan pengamatan yang konsisten. Satelit ini mengorbit pada ketinggian yang relatif rendah, seperti 850 km, untuk memberikan resolusi gambar yang lebih tinggi dibandingkan satelit geostasioner.

Contoh Satelit Orbit Polar

Satelit NOAA: Serangkaian satelit cuaca orbit kutub yang dioperasikan oleh Amerika Serikat.
Satelit MetOp: Satelit cuaca orbit kutub yang dioperasikan oleh Eropa.
Satelit Meteor: Satelit orbit kutub yang digunakan oleh Rusia.

Transfer data dalam konstelasi satelit di orbit polar melibatkan penggunaan Inter-Satellite Links (ISLs) untuk mengirimkan data antar satelit, yang kemudian dapat diarahkan ke stasiun bumi yang sesuai. Orbit polar memungkinkan satelit melewati daerah kutub Bumi secara konsisten, dan ISLs digunakan untuk transfer data berkecepatan tinggi menggunakan laser atau gelombang radio, mengurangi latensi dan risiko keamanan dibandingkan komunikasi langsung ke Bumi. Satelit di orbit polar, seperti halnya di konstelasi lain, mengumpulkan data observasi bumi. Alih-alih mengirim data langsung ke stasiun bumi, data ditransfer ke satelit lain dalam konstelasi menggunakan ISLs. Data ini bisa dikirim melalui laser atau gelombang radio, yang memungkinkan kecepatan transfer data yang sangat tinggi. Setelah data terkumpul dan di-relay beberapa kali antar satelit, barulah data tersebut dikirimkan ke stasiun bumi.

Manfaat Menggunakan ISL pada Konstelasi Orbit Polar:

Mengurangi waktu yang dibutuhkan untuk mengirim data karena tidak perlu melalui banyak stasiun bumi.
Risiko penyadapan atau kehilangan data lebih kecil karena jalur komunikasi yang lebih singkat dan tidak perlu melalui banyak titik relay di darat.
Memungkinkan adaptasi terhadap pergerakan satelit di orbit, menjaga konektivitas jaringan tetap stabil.
Membantu satelit menghemat energi yang akan digunakan untuk komunikasi jarak jauh ke Bumi.

Segmen darat satelit orbit kutub adalah jaringan stasiun bumi, pusat kendali, dan fasilitas pendukung yang menerima, memproses, dan mendistribusikan data dari satelit yang mengorbit dari kutub ke kutub bumi. Sistem ini meliputi pusat operasi utama di darat, stasiun penerima/pemancar yang tersebar secara global (misalnya di Norwegia, Antartika, Alaska, dan New Mexico), serta titik pengiriman layanan data untuk menyebarkan informasi cuaca dan lingkungan kepada pengguna akhir.

Eksoplanet

Ketidaksejajaran antara bidang rotasi bintang induk dan bidang orbit planet disebut oblikuitas dan biasanya diukur dengan efek Rossiter-McLaughlin. Sekitar 10% eksoplanet memiliki ketidaksejajaran antara 80 dan 125°. Sekitar setengahnya berukuran Neptunus hangat atau super-Neptunus. Contoh eksoplanet dengan orbit hampir polar adalah GJ 3470b, TOI-858Bb, WASP-178b, HD 3167c+d, TOI-640b, MASCARA-1 b, dan GJ 436b.

Salah satu penjelasan menggambarkan ketidaksejajaran cakram sirkumbiner yang membentuk planet-planet. Ketika sistem biner pusat bergabung menjadi satu bintang tunggal, cakram dan planet-planet yang terbentuk tetap berada dalam orbit polar. Sebuah studi menunjukkan bahwa cakram sirkumbiner sejajar dengan sistem biner yang memiliki periode orbit pendek, kurang dari 20 hari. Cakram sirkumbiner di sekitar sistem biner dengan periode orbit lebih dari 30 hari menunjukkan rentang kesejajaran yang luas, termasuk cakram polar. Penjelasan lainnya menjelaskan bagaimana sebuah planet seukuran Neptunus dapat memasuki orbit polar pada akhir pembentukan planet. Hal ini terjadi karena resonansi dengan cakram protoplanet dalam sistem dengan planet luar tambahan.

Pada bulan April 2025, para astronom yang menggunakan instrumen UVES ESO pada Teleskop Sangat Besar (VLT) mengumumkan bukti kuat adanya planet sirkumbiner yang mengorbit pasangan katai cokelat 2M1510AB. Planet ini disebut 2M1510(AB)b, atau hanya 2M1510b. Orbit planet ini tidak biasa karena merupakan orbit polar di sekitar sistem biner, kasus pertama yang ditemukan. Penemuan ini dilakukan dengan bantuan pengukuran kecepatan radial yang menunjukkan presesi apsidal retrograde dari pasangan katai cokelat, yang tidak dapat dijelaskan oleh pendamping luarnya.