Sudah menjadi pengetahuan umum bagi kita semua tentang keberadaan satelit yang mengorbit di atas permukaan bumi. Di mana satelit merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mentransmisikan sinyal dari satu tempat di permukaan bumi ke berbagai tempat lainnya. Ibaratnya satelit ini merupakan pemantul bagi sinyal yang dipancarkan oleh satu sumber ke banyak penerima. Banyak manfaat yang kita rasakan dalam kehidupan sehari-hari berkat adanya satelit ini. Misalnya siaran TV, atau sambungan telepon jarak jauh, atau penentuan koordinat lokasi berdasarkan GPS (Global Positioning System).
Penempatan satelit di orbit banyak disalahpahami orang-orang awam yang menganggapnya setara dengan bagaimana pesawat melayang di atas permukaan bumi di ketinggian awan. Sementara pesawat mengudara berdasarkan prinsip gaya apung, ketika gaya angkat lebih besar ketimbang berat pesawat maka otomatis pesawat akan terangkat dari permukaan tanah. Satelit menggunakan prinsip yang secara fundamental berbeda yakni dengan menggunakan adanya inersia dari sebuah benda. Berdasarkan hukum Newton I dikatakan bahwa benda akan bergerak lurus beraturan atau diam jika tidak ada gaya yang diberikan padanya. Secara intuitif orang awam biasanya akan menebak bahwa benda bergerak diakibatkan oleh adanya pengaruh atau gaya yang diberikan, namun ini dikoreksi oleh Newton yang mengatakan bahwa benda bergerak bukan karena oleh gaya, akan tetapi perubahan kecepatanlah yang diakibatkan oleh gaya. Ketika kita melemparkan bola kasti di atas permukaan tanah lurus ke depan maka apa yang kita amati adalah bola kasti tadi awalnya akan menempuh lintasan yang lurus sebelum perlahan-lahan menukik ke bawah hingga akhirnya menyentuh tanah. Pada bola kasti tadi bekerja dua gaya yakni gesekan udara yang komponennya menghambat gerak bola kasti ke depan dan gaya gravitasi bumi yang menyeret bola kasti untuk jatuh ke bawah, sehingga secara total bola kasti tadi akan membentuk lintasan setengah parabola.
Namun bagaimana halnya jika kita melemparkan bola kasti secepat mungkin, dengan kecepatan yang sangat besar misalnya 100 km/jam, apa yang akan terjadi? Ternyata bola kasti itu akan membentuk lintasan yang hampir mirip, namun untuk kasus kedua ini jarak jatuhnya bola kasti ini ke tanah dengan kita lebih jauh dari kasus sebelumnya. Hal yang sama akan terjadi terus menerus jika kita akan meningkatkan kecepatan bola kasti tadi sampai ketika bola kasti tadi dilemparkan sebegitu cepatnya hingga lintasan yang dibuatnya sejauh mungkin dan tidak akan lagi jatuh ke permukaan tanah akan tetapi sudah mengorbit mengelilingi bumi. Dalam kasus ini bola kasti dikatakan memiliki kecepatan awal sama dengan kecepatan orbit. Ini bisa terjadi jika kecepatan awal dari bola kasti tadi tidak berkurang perlahan-lahan akibat gesekan udara. Untuk itu kita harus melemparkan bola kastinya di ketinggian yang begitu tinggi yakni di luar jangkauan atmosfir bumi.
Prinsip inilah yang digunakan untuk mengorbitkan satelit di atas permukaan bumi. Sebuah roket akan membawa satelitnya untuk lepas landas dari permukaan bumi hingga mencapai ketinggian tertentu jauh di atas permukaan bumi yakni di ruang hampa yang jauh dari atmosfir bumi. Kemudian roket tadi akan mendorong satelitnya agar bergerak dengan kecepatan horizontal sejajar permukaan bumi yang besar kecepatannya cukup untuk membuatnya mengorbit bumi layaknya kasus bola kasti tadi. Namun ini saja belum cukup untuk menjadikan satelit itu berfungsi sebagai satelit komunikasi. Karena seperti kita ketahui bahwa bumi berputar pada porosnya selama 24 jam sehari semalam. Sementara satelit mengorbit bumi tidak dalam periode 24 jam melainkan lebih cepat atau lebih lambat. Misalnya saja stasiun ruang angkasa (ISS) dikatakan mengorbit bumi sebanyak 15 kali dalam sehari semalam. Jadi satelit harus berada pada ketinggian tertentu yakni berada pada orbit geostasioner atau di ketinggian sekitar 35000 km.
Lantas mengapa satelitnya tidak jatuh lagi? Jadi kecepatan yang dibutuhkan oleh satelit tadi untuk mengorbit sudah cukup untuk membentuk gaya sentrifugal yang melawan gaya gravitasi bumi atau bisa dikatakan pada kasus kecepatan orbit ini gaya sentrifugal sudah sama dengan gaya gravitasi bumi. Gaya sentrifugal sendiri merupakan konsekuensi dari Hukum Newton I. Seharusnya satelit itu bergerak dalam lintasan lurus dengan kecepatan yang tetap namun adanya gravitasi bumi menyeret satelitnya untuk bergerak melingkar mengelilingi bumi. Analog dengan bagaimana kita melewati tikungan sambil mengendarai mobil dengan kecepatan tinggi, maka tubuh kita seperti akan terlempar keluar hingga menekan dinding samping mobil tadi. Atau ketika kita mengikat batu dengan tali dan mengayun-ayunkannya membentuk gerak melingkar di sekitar tubuh kita, maka batu tadi akan melayang-layang di udara di mana gaya tarik tali sudah sama dengan gaya sentrifugal akibat inersia batu tersebut. Jika kecepatan putar kita tingkatkan hingga batu bergerak lebih cepat maka akan terjadi peningkatan tekanan di tangan kita dalam menggenggam tali tersebut, bahkan jika kecepatan putarnya kita perbesar maka lama-kelamaan tali tersebut akan putus. Namun jika kecepatan putar kita kurangi maka batu tadi tidak mampu bergerak melingkar di sekitar tubuh kita. Secara singkat bisa kita katakan bahwa gaya sentrifugal merupakan gaya yang dialami oleh benda yang bergerak melingkar.
Bagaimana hubungannya dengan perputaran bumi pada porosnya? Atau kenapa ketika bumi berputar kita tidak merasakan apa-apa padahal ketika bumi berputar maka harusnya kita merasakan adanya gaya sentrifugal yang dimaksud sebelumnya? Di ekuator seperti halnya kita yang mendiami negara Indonesia ini, gaya gravitasi bekerja dengan menarik benda untuk jatuh ke pusat bumi, dan gravitasi ini dilawan oleh adanya permukaan tanah. Jika tiba-tiba saja permukaan tanah ini hilang maka tentu saja kita akan jatuh ke bawah seperti halnya ketika pada kasus kita jatuh ke dalam lubang atau sumur. Jadi kendatipun ada gaya sentrifugal akibat rotasi bumi, namun ternyata tarikan gravitasi bumi masih jauh lebih besar dan tepat berlawanan dengan arah gaya sentrifugal tersebut. Hal inilah yang mendasari kenapa satelit geostasioner itu harus ditempatkan mengorbit di atas ekuator yakni agar gaya sentrifugal itu benar-benar sama dan sejajar dengan gaya gravitasi, sehingga tidak ada satupun satelit yang mengorbit di lintang tinggi atau lintang rendah karena pada daerah tersebut gaya sentrifugal tidak langsung diimbangi oleh gaya gravitasi sehingga satelitnya justru malah terlempar ke luar angkasa seperti halnya pada kasus batu yang diputar tadi ketika talinya putus.
Namun bagaimana halnya dengan kasus orang yang berdiam di lintang tinggi, bukankah di situ bekerja juga gaya sentrifugal akibat rotasi bumi? Pada kasus ini justru yang terjadi cukup berbeda. Ini merupakan hal yang menjadi perbincangan menarik di kalangan orang-orang anti kemapanan sains dan teknologi. Jika kita berada di lintang tinggi atau bahkan di kutub utara maka gaya gravitasi tidak lagi sejajar dengan gaya sentrifugal akibat rotasi bumi tersebut. Gaya gravitasi tegak lurus permukaan tanah sehingga tidak memiliki komponen ke samping kiri atau kanan depan atau belakang yang sejajar permukaan tanah. Akan tetapi gaya sentrifugal masih memiliki komponen yang sejajar permukaan tanah sehingga akan menyeret benda ke arah gaya tersebut. Dengan demikian jika misalkan kita berada dalam jarak sekitar 40 km dari kutub utara maka panjang lintasan rotasi bumi merupakan keliling bumi di sekitar titik tersebut yakni sekitar 251 km. Dan jika dibagi dengan periode rotasi bumi selama 24 jam akan memberikan nilai kecepatan sebesar 10.5 km/jam atau 3 m/detik. Ini merupakan kecepatan yang cukup besar untuk membuat kita terjatuh dari atas komedi putar (Merry Go Round) jika tidak berpegangan dengan kuat. Namun anehnya sampai saat ini tidak ada satupun diberitakan adanya orang yang terjatuh atau bahkan pusing atau mual ketika berdiam berlama-lama di sekitar kutub utara. Kecepatan sebesar ini cukup untuk membuat air di sekitar kutub utara untuk bergerak secara radial sehingga permukaan laut di sekitar kutub utara itu mestinya berbentuk cekungan. Atau terdapat geyser yang bergerak dalam arah radial menjauhi kutub utara. Jika kita berdiam di atas permukaan es yang licin di kutub utara maka kecepatan sebesar 3 m/detik sudah cukup untuk membuat kaki kita terpeleset.
Jadi bukankah ini menandakan bahwa bisa jadi bumi itu tidak lah berputar seperti yang selama ini diajarkan ke kita? Dan jika bumi tidak berputar lantas bagaimana bisa satelit mengorbit secara geostasioner sehingga tetap berada di atas posisi kita di ekuator? Jika bumi tidak berputar di samping ini akan merombak banyak hal yang selama ini sudah kita ketahui tentang sains dan teknologi misalnya saja pendaratan di bulan, orbit sputnik, penyebab siang dan malam, geosentrisme, Galileo dan lain-lain; hal yang paling nyata dalam kaitannya dengan tulisan ini adalah bagaimana caranya layanan komunikasi yang disuguhkan ke kita itu bisa bekerja dengan baik, seperti TV parabola, telepon, atau GPS? Ini merupakan sebuah pertanyaan yang menarik jika kita bisa berandai-andai. Seperti kita ketahui bahwa pada beberapa tahun yang lalu BRI melakukan peluncuran satelit pribadi milik mereka yang disiarkan secara langsung oleh TV One. Yang menjadi masalah adalah tayangan yang diberikan tentang peluncuran ini bersifat cukup menggemaskan dan kurang realistis, tentu akan memancing banyak kontroversi seperti halnya yang dialami oleh kasus pendaratan Apollo di bulan. Dan jika kita periksa berdasarkan data yang cukup “valid”, tidak banyak bank di dunia yang memiliki sistem satelit komunikasi pribadi, mungkin hanya BRI. Ini pasti menjadi sebuah pertanyaan yang menarik?
No comments:
Post a Comment