SATELIT TANGKAPAN PANTAS AURORA

(FAST:: FAST AURORAL SNAPSHOT SATELLITE)

Disediakan oleh: Siti Noraisyah bt. Sulaiman

Mengikut ilmu astronomi, satelit merupakan suatu objek di angkasa yang berputar mengelilingi suatu objek lain yang lebih besar, dan kekal berada dalam graviti objek tersebut. Ia dibangunkan untuk pelbagai fungsi seperti pengimejan muka bumi, komunikasi, astronomi, navigasi cuaca, ketenteraan dan instrumen ujian dan penyelidikan. Artikel ini akan mengupas lebih lanjut mengenai satelit yang berfungsi untuk pengimejan muka bumi iaitu FAST. 

Apa itu FAST?

FAST adalah satelit canggih yang direka bentuk untuk mengukur pecutan in situ dalam fizik dan hubung kaitnya dengan proses plasma yang terlibat dengan aurora bumi. FAST telah dilancarkan pada 21 ogos 1996 daripada kawasan Western Test Range di Vanderberg Air Force dengan latitude apogee 4175km manakala latitude perigee 350km. FAST adalah satelit pemerhati yang unik yang dapat memberikan informasi secara terperinci tentang proses fizikal oleh unsur pecutan yang bercas yang menghasilkan aurora boleh nampak di kawasan kutub bumi.  Pemerhatian FAST yang utama ialah pengukuran ruang dan resolusi tinggi oleh medan elektrik, magnet dan zarah yang dikenakan. Ketua penyelidik bagi misi ini ialah Dr Charles W. Carlson daripada Space Science Laboratory, University of California, Berkeley.

FAST adalah satelit NASA yang kedua daripada program Small Explorer Satelitte (SME). Iainya direka untuk saiz berskala kecil dan mempunyai fokus yang tinggi untuk penyelidikan saintifik. Pegasus-XL ialah kapal angkasa yang direka khas untuk mengambil sampel data yang beresolusi tinggi dan iainya dipanggil sebagai “snapshot” hanya apabila ia melalui zon aurora di mana ketika itu sektor latitud yang mengelilingi kawasan kutub bumi mengecil.

Sebelum kita pergi dengan lebih lanjut mengenai satelit FAST ini, mari kita mengenali apa itu aurora dan bagaimana ianya terjadi?

Apa itu aurora?

Aurora ialah cahaya semulajadi yang kelihatan di langit, di waktu malam, terutamanya di kawasan kutub utara dan selatan dari masa ke masa sejak beribu tahun yang lalu. Aurora berlaku di kawasan antara 65 hingga 72 darjah garis lintang utara dan selatan iaitu kawasan Artik dan Antartika. Di kutub utara, aurora ini di kenali sebagai aurora borealis, manakala aurora di kutub selatan dinamakan aurora australis. Apabila aurora terjadi, cahaya matahari di kawasan hemisfera utara akan bercahaya hijau, kadangkala berwarna kemerah-merahan.

Bagaimana aurora terjadi?

Aurora terjadi apabila medan magnet bumi dipengaruhi oleh peristiwa kejutan angin solar (solar shock). Apabila aurora yang terbentuk menjadi lebih aktif, bujur auroral akan  mengembang dan meluaskan bentuknya dengan bergerak ke arah kedua-dua kutub dan arah khatulistiwa. Aurora terjadi apabila elektron bertenaga berlanggar dengan molekul dan atom rendah dalam lapisan atmosfera atas iaitu 100 - 200 km.

Bagaimana bentuk aurora dari dalam bumi?

Aurora boleh dilihat di kaki langit kutub, di mana wujudnya cahaya yang samar-samar, cahaya kehijauan yang membentuk gerbang dan regangan di langit. Semakin masa berlalu, kumpulan cahaya akan perlahan-lahan mencerah dan membentuk langsir gergasi di langit dan seolah-olah melambai apabila angin lembut bertiup. Pada satu ketika, bahagian bawah akan mencerah dengan warna kemerah-merahan dengan cepat. Cahaya biru dan ungu juga akan muncul. Kelihatan, seluruh langit seolah-olah penuh dengan warna dan gerakan. Kemudian, selepas beberapa minit, segala-galanya akan pudar ke dalam cahaya hijau. Satu fakta yang menarik tentang aurora ini ialah tidak akan ada satu pun bentuk aurora yang kelihatan sama.

 

Rajah di atas menunjukkan pemandangan aurora yang dilihat dari sudut dalam bumi

Bagaimana bentuk aurora dari ruang angkasa lepas?

Daripada pandangan angkasawan yang berada di ruang angkasa lepas, aurora seolah-olah melekat di permukaan bumi. Aurora bermula pada kira-kira 60 batu di atas permukaan bumi, di atas sebahagian besar atmosfera. kapal angkasa yang berada pada orbit 250 km di atas permukaan bumi, adalah tempat yang paling sesuai untuk memerhati aurora dari atas kawasan kutub.

 

Rajah di atas menunjukkan pemandangan aurora yang dilihat dari sudut angkasa lepas

Setelah mengenal pasti apa itu aurora dan bagaimana ianya berlaku, mari kita lihat pula bagaimana struktur dan reka bentuk FAST yang berfungsi untuk menangkap imej aurora dan penyimpanan data aurora. Jadi, bagaimana struktur dan reka bentuk FAST?

Struktur dan reka bentuk FAST:

 

Terdapat beberapa teori yang diguna pakai semasa mereka bentuk satelit FAST ini. Antaranya ialah:

• Jisim kapal angkasa, instrumen, dan semua komponen penerbangan dibuat seringan mungkin untuk mencapai apogee yang tertinggi dalam keupayaan kenderaan pelancar yang telah direka bentuk.
• Reka bentuk dan penempatan semua komponen adalah untuk mengoptimumkan dan memaksimumkan putaran paksi medan elektrik untuk inersia satelit.
•   Sistem elektronik yang berasingan, Misi Unik Electronics (MUE) akan mengendalikan fungsi asas sokongan hidup (basic life support) untuk kapal angkasa, seperti kawalan sikap, kawalan caj bateri, fungsi penjimatan, membiarkan alat komputer untuk beroperasi pada keupayaan maksimum.
• Bagi mengoptimumkan perlindungan terhadap radiasi, instrumen dan komponen penerbangan akan ditempatkan di dalam kapal angkasa di mana yang bersesuaian (contohnya, bateri di luar, komponen komputer penerbangan di bahagian dalam.
• Dalam usaha untuk mengesan kelemahan dan mengesahkan prestasi sistem, kapal angkasa itu akan diuji dengan semua komponen bersepadu.

Antara instrumen yang diaplikasikan oleh satelit FAST ini ialah:

penganalisis elektrostatik atau ESA:

ESA merupakan instrumen yang digunakan dalam ion optik yang menggunakan medan elektrik bagi membolehkan peredaran ion atau electron yang mempunyai tenaga khusus sahaja. Ia juga memfokuskan zarah ini  ke kawasan yang lebih kecil. ESA biasanya digunakan sebagai komponen instrumentasi di ruang angkasa lepas, untuk menghadkan pengimbasan pelbagai tenaga dan, dengan itu juga, pelbagai zarah disasarkan untuk pengesanan dan pengukuran saintifik.

Pengesan medan elektrik :

instrumen yang menggunakan kaedah penderiaan jarak yang membolehkan robot dan komputer untuk mengesan, menilai dan bekerja dengan objek di sekitar mereka. Pengesanan medan elektrik ini dalam resolusi frekuensi tinggi, penganalisa spektrum, hubungkait gelombang-zarah, dan pemprosesan isyarat digital untuk Transformasi Fourier dan rentas analisis spektrum. Pengesan medan magnet digunakan termasuk kedua-dua ‘DC fluxgate magnetometer’ dan AC carian-gegelung magnet. ‘Fluxgate’ adalah instrumen tiga-paksi menggunakan pengesanan cincin teras bunyi yang rendah yang telah dipasang pada dua meter dari badan kapal angkasa.

Kuasa:

Sistem kuasa FAST adalah sistem pemindahan tenaga secara langsung. Bateri yang ada pada kapal angkasa FAST adalah 9 Ampere-jam bateri NiCad. Fungsi pengagihan kuasa menyediakan 11 geganti untuk digunakan voltan yang tidak terkawal pada + 31-32 kuasa Volt kepada instrumen, mekanisma pelaksanaan, pemanas, dan pengesan ACS.

Sel solar:

Sinaran solar FAST 8225 menggunakan sel solar yang terdiri daripada kawasan seluas 2.58 m². Sel-sel solar adalah setebal 0.14 mm, yang mempunyai keupayaan sebanyak 18.5% GaAs. 60-mil pelindung kaca yang tebal telah dimasukkan untuk melindungi sel-sel daripada persekitaran radiasi yang tinggi. Pelindung kaca ini terdiri daripada silika lakur dengan piawaian permukaan anti-reflektif depan, dan pantulan ultraungu pada salutan permukaan belakang dengan penambahan luar salutan konduktif iaitu oksida timah indium (ITO) untuk bertindak sebagai sebahagian daripada kotak Faraday.

Antara data-data yang telah diambil daripada satelit FAST:       

 

               

Sebahagian daripada penyelidik FAST:

 Satelit FAST ini telah berhenti beroperasi pada 4 May 2009. Kesimpulannya, FAST telah membawa kita mengenal tentang kejadian alam semesta yang begitu menakjubkan sekali iaitu aurora. Dengan wujudnya satelit FAST ini, kita dapat mengenal rupa bentuk aurora yang terjadi di dalam mahupun di permukaan bumi. Ribuan terima kasih dan penghargaan kepada penyelidik yang telah berhempas pulas dalam misi FAST ini kerana mungkin tanpa mereka, kita telah rugi untuk mengetahui salah satu ciptaan tuhan yang sungguh indah di alam semesta ini.

                                                         

Untuk mengetahui lebih lanjut mengenai satelit FAST, anda boleh melayari laman web yang tertera seperti berikut:

1. http://sprg.ssl.berkeley.edu/fast/

2. http://science.nasa.gov/missions/fast/

3.http://sprg.ssl.berkeley.edu/fast/scienceprod/papers/mcfadden/mcfadden_entire_paper.pdf