Detik-Detik Terakhir Satelit GOCE

Satelit penyelidik medan gravitasi Bumi pada ketelitian yang belum pernah dijumpai sebelumnya yang bertajuk GOCE (Gravity-field and steady-state Ocen Circulation Explorer) akhirnya purna dari tugasnya setelah lebih dari empat tahun mengangkasa. US Strategic Command merilis GOCE memasuki lapisan atmosfer yang lebih padat (atmospheric reentry) di atas Samudera Atlantik selatan di sekitar Kepulauan Falklands (Inggris) pada Senin 11 November 2013 pukul 00:16 UTC +/- 1 menit, atau pukul 07:16 waktu Indonesia (WIB) +/- 1 menit kala ketinggiannya telah menembus batas 80 kilometer dari paras air laut. Kejatuhan satelit GOCE sempat diabadikan Bill Chater di Falklands timur sekitar pukul 09:20 waktu setempat (00:20 UTC) lewat kamera dan videonya.

Citra hasil bidikan kamera lantas diunggahnya ke media sosial, namun tidak demikian dengan rekaman videonya seiring terbatasnya akses internet di Falklands. Dalam citra tersebut GOCE terlihat melintas dari selatan ke utara, awalnya sebagai bintik cahaya terang yang melesat cepat dan menghasilkan bentukan mirip ekor di langit senja Falklands. Tak lama berselang GOCE terpecah dalam dua bagian besar dan lalu terpecah-pecah kembali menjadi kepingan-kepingan yang lebih kecil. Bila ada bagian-bagian GOCE yang masih tersisa setelah menembus atmosfer, nampaknya semuanya jatuh tercebur ke Samudera Atlantik.

Ferrari

Jatuhnya GOCE memang kian menambah panjang daftar benda-benda angkasa buatan manusia yang berjatuhan tanpa terkontrol (uncontrolled reentry). Beberapa diantaranya sempat menimbulkan ancaman terhadap kualitas kehidupan manusia. Misalnya jatuhnya bangkai satelit mata-mata Kosmos 954 (Uni Soviet) di Canada pada 21 Januari 1978 yang menghamburkan bahan radioaktif Uranium-235 dari reaktornya dan mencemari lintasan sepanjang sekitar 600 kilometer. Pun jatuhnya bangkai stasiun antariksa Skylab (AS) pada 11 Juli 1979 di sekitar kota Esperance, Balladonia dan Rawlina (Australia). Demikian pula jatuhnya bangkai stasiun antariksa Salyut 7 (Uni Soviet) di kota kecil Capitan Bermudez, 400 kilometer dari Buenos Aires (Argentina) pada 7 Februari 1991. Namun begitu tulisan ini tak bertujuan untuk mengupas dampak sampah antariksa yang berjatuhan ke Bumi, melainkan pada bagaimana proses tersebut terjadi. Dan proses jatuhnya GOCE memberikan kesempatan unik yang menambah pengetahuan kita tentang bagaimana proses jatuhnya sebuah sampah antariksa yang dikendalikan.

GOCE adalah satelit unik. Agar bisa memetakan medan gravitasi Bumi dalam resolusi yang dikehendaki (yakni kurang dari 100 kilometer), maka satelit ini harus mengorbit Bumi pada ketinggian kurang dari 270 kilometer terhadap paras air laut rata-rata. Dengan begitu orbit GOCE jauh lebih rendah dibanding satelit-satelit orbit rendah pada umumnya. Di sisi lain, pembatasan tersebut membuat satelit GOCE bakal mengalami gaya hambat lebih besar karena berada di lingkungan yang molekul-molekul udaranya lebih padat dibanding orbit lebih tinggi. Pada saat yang sama ketinggian satelit GOCE bakal berfluktuasi sedikit mengikuti dinamika konsentrasi massa di bagian Bumi yang sedang dilintasinya. Kedua tantangan berbeda itu membuat badan antariksa Eropa (ESA) merancang satelit GOCE dengan struktur yang aerodinamis, sehingga berbentuk panjang, ramping, bersayap (panel surya) dengan tonjolan permukaan yang minimal. Struktur aerodinamis ini membuat gaya gesek molekul-molekul udara yang dialami GOCE pun minim. Sedangkan untuk mengompensasi penurunan ketinggian (akibat penurunan kecepatan oleh gaya gesek molekul-molekul udara) dan fluktuasi ketinggian akibat distribusi konsentrasi massa bagian Bumi yang tak merata, maka satelit GOCE dilengkapi mesin ion dengan Xenon sebagai bahan bakarnya. Untuk itu satelit GOCE membawa hingga 40 kilogram Xenon yang dikenal ramah lingkungan. Desain yang futuristik dengan bahan bakar yang tak kalah futuristiknya membuat satelit GOCE pun dijuluki ‘satelit Ferrari‘.

Setelah mengangkasa semenjak 17 Maret 2009, satelit GOCE kehabisan bahan bakar Xenon-nya pada 18 Oktober 2013 lalu sehingga dalam tiga hari kemudian ESA mendeklarasikan berakhirnya misi GOCE. Praktis setelah itu satelit GOCE pun menyandang status sampah antariksa. Namun satelit GOCE masih tetap aktif hingga saat-saat terakhir kehidupannya, berbeda dengan satelit-satelit lainnya yang pernah berstatus serupa dan telah mati jauh hari sebelumnya. Maka peluang unik pun tercipta dalam memahami lebih lanjut proses jatuhnya sampah antariksa yang tak terkontrol.

Unik

Pada saat diluncurkan, awalnya satelit GOCE berada di orbit setinggi 280 kilometer untuk kemudian berangsur-angsur diturunkan ke orbit operasional di ketinggian 260 kilometer yang bertahan hingga hampir tiga tahun kemudian. Pertengahan 2012, untuk mengantisipasi habisnya bahan bakar, satelit GOCE pun diturunkan lagi secara gradual hingga akhirnya berada di ketinggian 223 kilometer yang terus bertahan hingga 18 Oktober 2013. Meski menderita gaya gesek lebih besar, yakni hingga mendekati 8 mN (miliNewton) ketimbang saat berada di orbit 260 kilometer yang lebih kecil yakni antara 2 hingga 4 mN, namun pada orbit 223 kilometer ini seluruh instrumen GOCE masih tetap bekerja normal.

Begitu satelit GOCE kehabisan bahan bakarnya, ketinggiannya pun menurun drastis meski semua instrumennya tetap bekerja normal. Observasi awal menunjukkan meskipun ketinggiannya mulai menurun, namun dengan bentuknya yang aerodinamis maka GOCE tetap stabil dalam sikapnya. Sehingga komunikasi dan telemetri data tetap berlangsung dengan baik. Situasi berubah semenjak 9 November 2013, saat gaya gesek yang diderita satelit ini telah melampaui 90 mN. Gaya gesek yang kian meninggi membuat akselerometer GOCE tersaturasi yang membuat kinerja Electrostatic Gravity Gradiometer terganggu. Maka instrumen utama GOCE ini pun dimatikan sejak 10 November 2013. Saat itu satelit GOCE telah kian menurun dengan ketinggian tinggal 133 kilometer (pukul 15:30 UTC) dengan orbit telah berubah menjadi 131 x 142 kilometer. GOCE mengalami penurunan ketinggian hingga 1,5 kilometer/jam namun dengan sikap (attitude) yang stabil sehingga instrumen GPS-nya tetap berfungsi dengan baik.

Pada pukul 17:30 UTC satelit GOCE masih tetap menjalin komunikasi dengan stasiun bumi Kiruna meskipun ketinggiannya kian merosot dan sudah menembus batas 130 kilometer. Imbas dari lapisan udara yang lebih padat mulai dirasakan dengan naiknya suhu komputer dan baterei menjadi 45 derajat Celcius. Pukul 19:50 UTC satelit GOCE kembali menjalin komunikasi, kali ini dengan stasiun bumi Troll (Antartika) dan melaporkan ketinggiannya tinggal 126 kilometer dan kian memanas sehingga suhu baterei dan komputernya melonjak ke 54 derajat Celcius. Komunikasi dengan Troll kembali berulang pada pukul 21:26 UTC, saat satelit GOCE tinggal setinggi 122 kilometer dengan suhu baterei dan komputernya terus meningkat hingga 64 sebesar derajat Celcius. Komunikasi terakhir berlangsung pukul 22:42 UTC saat satelit telah menempati orbit baru 118 x 127 kilometer dengan suhu komputer setinggi 80 derajat Celcius sementara suhu batereinya 84 derajat Celcius.

Pasca komunikasi terakhir ini satelit masih beredar mengelilingi Bumi sekali lagi dengan orbit kian menurun, kini tinggal 109 x 121 kilometer. Lintasan terakhir ini melewati Indonesia dari arah timur-timur laut menuju barat-barat daya, tepatnya melintas di atas Selat Makassar berdekatan dengan garis pantai pulau Kalimantan, Laut Flores dan pulau Lombok. Sempat muncul dugaan ia akan jatuh di wilayah Indonesia, mengingat ESA sempat memprediksi titik kejatuhan satelit ini di selatan pulau Lombok. Namun rupanya satelit GOCE masih tetap melaju tanpa terganggu dan lantas menyusuri Samudera Hindia sebelah barat Australia hingga Antartika. Pantauan radar US Strategic Command menunjukkan akhirnya satelit GOCE benar-benar jatuh pada pukul 00:16 UTC dengan mengambil lokasi di dekat Kepulauan Falklands, ujung selatan benua Amerika. Pada saat itu ketinggiannya telah merosot jauh hingga tinggal 80 kilometer, yang membuatnya tak sanggup bertahan lagi.

Pelajaran

Jatuhnya bangkai satelit buatan yang tak terkontrol telah dikenal semenjak fajar abad antariksa, tepatnya semenjak satelit buatan pertama yakni Sputnik-1 jatuh dalam waktu tiga bulan setelah mengangkasa. Namun sayangnya bagaimana kejadiannya dan faktor-faktor yang mengontrolnya masih belum bisa diketahui dengan pasti. Pada dasarnya kita baru bisa mengetahui dimana lokasi jatuhnya sebuah satelit buatan yang tak terkontrol hanya dalam menit-menit terakhir. Dengan kian meningkatnya aktivitas pengiriman armada satelit-satelit buatan ke orbit Bumi yang berujung pada kian membengkaknya jumlah sampah antariksa yang bertebaran di atas sana, situasinya pun kian mengkhawatirkan mengingat pada umumnya tak seluruh bagian satelit buatan tersebut yang hancur menguap di atmosfer. Bagian-bagian yang tahan panas umumnya akan bertahan dan jatuh mencium paras Bumi dengan kecepatan tertentu. Selain potensi kerusakan bangunan/benda yang dikenai tumbukannya, potensi cemaran lingkungan akibat eksistensi bahan toksik (seperti hidrazin) ataupun bahan radioaktif tertentu pun terbuka. Belum lagi bagaimana interaksi keping-keping satelit buatan yang jatuh dengan penerbangan komersial seperti diperlihatkan kasus Airbus A340 LAN Airlines (Chile) berpenumpang 270 orang yang hampir bertabrakan dengan keping-keping satelit mata-mata Russia di atas Samudera Pasifik pada 27 Maret 2007 saat menerbangi rute Santiago (Chile) – Auckland (Selandia Baru).

Jatuhnya satelit GOCE membuat kita selangkah lebih maju dalam memahami proses tersebut. Kini kita tahu pemanasan akibat gaya gesek satelit dengan udara mulai dirasakan pada ketinggian sekitar 130 kilometer. Kini kita pun tahu bahwa jika satelit memiliki bentuk yang aerodinamik, maka sikapnya akan tetap stabil sehingga telemetri data bisa terus berlangsung. Dan kini kita pun tahu bahwa satelit yang aerodinamik masih tetap bertahan meskipun telah menembus batas ketinggian 122 kilometer, batas yang selama ini diyakini sebagai titik awal proses jatuhnya satelit buatan.