Melacak Jejak Mobil Tesla Roadster di Kedalaman Langit

Lebih dari setengah bulan setelah diluncurkan ke langit, mobil listrik Tesla Roadster dan manekin Starman telah berjuta kilometer jauhnya dari Bumi. Pada Sabtu 23 Februari 2018 pukul 17:00 WIB, 16 hari pasca diluncurkan, keduanya telah berjarak 5,03 juta kilometer dari Bumi kita dan terus melaju pada kecepatan relatif (terhadap Bumi) 12.000 km/jam. Dari Bumi kita Tesla Roadster dan Starman, yang masih tetap menempel era pada upperstage Falcon Heavy, terlihat sebagai benda langit sangat redup dengan magnitudo semu antara +21 hingga +22. Posisinya saat itu berdekatan dengan bintang HD 128787 yang jauh lebih terang (magnitudo semu +7).

Meski sangat redup, namun tim Virtual Telescope Project sukses mendeteksinya dengan memanfaatkan fasilitas teleskop Tenagra III 40 cm yang berpangkalan di Observatorium Tenagra, Arizona (Amerika Serikat). Upaya itu tak mudah. Bagian langit dimana Tesla RoadsterStarmanupperstage berada difoto selama 20 kali berturut-turut dengan waktu paparan total 300 detik. Masing-masing citra lantas digabungkan menjadi satu. Teleskop dikunci pada posisi Tesla RoadsterStarmanupperstage, yang diperlakukan layaknya asteroid dekat Bumi. Sehingga manakala semua proses usai, Tesla RoadsterStarmanupperstage nampak sebagai bintik cahaya sangat kecil dengan bintang-bintang dilatarbelakangnya mengemuka sebagai garis-garis cahaya.

Gambar 1. Tesla Roadster dan Starman sebagai bintik cahaya kecil (di antara dua garis merah) dengan magnitudo semu +21 hingga +22. Citra ini produk observasi Gianluca Masi (Virtual Telescope Project) pada Sabtu 23 Februari 2018 pukul 17:00 WIB dengan memanfaatkan teleskop robotik Tenagra III 40 cm di Observatorium Tenagra, Arizona (Amerika Serikat). Sumber: Virtual Telescope, 2018.
Gambar 1. Tesla Roadster dan Starman sebagai bintik cahaya kecil (di antara dua garis merah) dengan magnitudo semu +21 hingga +22. Citra ini produk observasi Gianluca Masi (Virtual Telescope Project) pada Sabtu 23 Februari 2018 pukul 17:00 WIB dengan memanfaatkan teleskop robotik Tenagra III 40 cm di Observatorium Tenagra, Arizona (Amerika Serikat). Sumber: Virtual Telescope, 2018.

Diluncurkan ke langit setengah bulan silam sebagai dummy payload bagi roket berat Falcon Heavy dalam penerbangan perdananya, Tesla Roadster dan Starman menyedot perhatian besar dunia dengan siaran langsungnya dari antariksa. Hingga 3,25 menit pasca lepas landas, Tesla RoadsterStarmanupperstage masih menempuh lintasan balistik dengan puncak ketinggian 185 km. Mesin roket upperstage Falcon Heavy lantas dinyalakan selama 5,25 menit penuh. Membuat Tesla RoadsterStarmanupperstage berpindah ke orbit sirkular temporer takstabil setinggi 185 km dpl.

Orbit Parkir

Selanjutnya pada 28,5 menit pasca lepas landas, kala mereka tiba di atas Afrika Selatan, mesin roket upperstage kembali dinyalakan. Kali ini hanya selama 30 detik, namun cukup mampu untuk mendorong Tesla RoadsterStarmanupperstage ke orbit yang lebih stabil berbentuk lonjong dengan ketinggian bervariasi antara 184 km hingga 6.953 km. Orbit ini disebut orbit parkir, karena menjadi tempat parkir sementara Tesla RoadsterStarmanupperstage sebelum melanjutkan perjalanannya seperti yang diprogram. Orbit parkir ini memiliki inklinasi atau kemiringan bidang orbit terhadap bidang ekuator Bumi sebesar 29º. Nilai inklinasi ini khas untuk peluncuran-peluncuran roket yang dilakukan dari kompleks Tanjung Canaveral, Florida (Amerika Serikat). Pada orbit parkir ini, Tesla RoadsterStarmanupperstage memiliki periode orbital 165 menit dengan kecepatan orbital rata-rata 4,9 km/detik. Artinya setiap 2,75 jam sekali mobil sport ini menyelesaikan sekali putaran mengelilingi Bumi.

 Gambar 2. Ilustrasi orbit parkir yang ditempati <em>Tesla Roadster-Starman-upperstage Falcon Heavy</em> pada 7 Februari 2018 sejak pukul 04:15 hingga 09:30 WIB. Digambar dengan <em>Starry Night Backyard 3.0</em> pada ketinggian 13.000 km di atas kutub utara Bumi berdasarkan data <em>two line elements</em> dari Celestrak. Sumber: Sudibyo, 2018.
Gambar 2. Ilustrasi orbit parkir yang ditempati Tesla Roadster-Starman-upperstage Falcon Heavy pada 7 Februari 2018 sejak pukul 04:15 hingga 09:30 WIB. Digambar dengan Starry Night Backyard 3.0 pada ketinggian 13.000 km di atas kutub utara Bumi berdasarkan data two line elements dari Celestrak. Sumber: Sudibyo, 2018.

Dengan orbit lonjong semacam itu praktis Tesla RoadsterStarmanupperstage menembus bagian sabuk van Allen khususnya di sekitar titik apogee-nya (titik terjauh dari Bumi). Sabuk van Allen adalah bagian magnotesfer sisi dalam yang dan dikenal penuh radiasi sebagai pengorbanannya dalam melindungi Bumi. Namun di orbit parkir yang sebagiannya melewati kawasan penuh radiasi inilah Tesla Roadster dan Starman menyedot perhatian dunia. Siaran langsungnya berlangsung disini dan berjalan selama 4 jam penuh. Ini adalah demonstrasi bahwa, meski sabuk van Allen adalah kawasan penuh radiasi yang bisa membahayakan kinerja peralatan elektronik, akan tetapi dengan memasang pelindung mencukupi maka kamera-kamera yang turut serta dengannya tetap dapat berfungsi normal. Satu-satunya batasan dalam siaran langsung ini adalah pasokan arus listriknya. Tesla Roadster hanya membawa batere listrik yang sanggup memasok arus listrik 12 jam lamanya sebelum terputus.

Selama menyusuri orbit parkirnya, Tesla Roadster dan Starman sempat lewat di atas Indonesia. Tepatnya di antara pukul 08:00 hingga 08:30 WIB. Tesla Roadster dan Starman melintas dari barat daya ke arah timur laut. Awalnya Tesla Roadster dan Starman melintas pada ketinggian 6.350 km dpl di atas pulau Lombok (propinsi Nusa Tenggara Barat) pada pukul 08:04 WIB. Beberapa menit kemudian tepatnya pukul 08:15 WIB Tesla RoadsterStarmanupperstage sudah melejit jauh sehingga berada di atas pulau Buru (propinsi Maluku). Dan pukul 08:20 WIB Tesla Roadster dan Starman sudah tiba di atas perairan Raja Ampat (propinsi Irian Jaya Barat) pada ketinggian 6.200 km dpl. Data tersebut memperlihatkan Tesla Roadster dan Starman melewati Indonesia setelah melintasi titik apogee-nya.

Gambar 3. Peta lintasan <em>upperstage Falcon Heavy</em> beserta <em>Tesla Roadster</em> dan <em>Starman</em>) kala masih menempati orbit parkir pada 7 Februari 2018 antara pukul 04:15 hingga 09:30 WIB. Pada lintasannya yang kedua, mereka sempat lewat di atas Indonesia tepatnya di antara pukul 08:00 WIB hingga 08:30 WIB pada ketinggian antara 6.200 hingga 6.350 km dpl. Sumber: Marco Langbroek, 2018.
Gambar 3. Peta lintasan upperstage Falcon Heavy beserta Tesla Roadster dan Starman) kala masih menempati orbit parkir pada 7 Februari 2018 antara pukul 04:15 hingga 09:30 WIB. Pada lintasannya yang kedua, mereka sempat lewat di atas Indonesia tepatnya di antara pukul 08:00 WIB hingga 08:30 WIB pada ketinggian antara 6.200 hingga 6.350 km dpl. Sumber: Marco Langbroek, 2018.

Melintasnya Tesla Roadster dan Starman di atas Indonesia adalah momen terakhir keduanya berada di dekat Bumi. Sebab berselang sejam kemudian SpaceX kembali menyalakan ulang mesin roket upperstage-nya. Tepatnya saat berada di atas lepas pantai California (Amerika Serikat) pada ketinggian 1.800 km dpl. Kali ini durasinya cukup lama, hingga lebih dari 8 menit, pada tahap yang disebut Solar Orbit Injection (SOI). Dorongan kuat membuat Tesla Roadster dan Starman memiliki kecepatan mencukupi untuk lepas dari kungkungan gravitasi Bumi dan berubah menjadi benda langit buatan pengorbit Matahari dengan orbit heliosentris.

Orbit Heliosentris

Tahap Solar Orbit Injection dapat disaksikan langsung oleh penduduk sebagian benua Amerika khususnya pantai barat Amerika Serikat, negara-negara di Amerika Tengah dan Brazil. Nyala mesin roket dalam tahap ini terlihat dari paras Bumi di sekeliling proyeksi lintasannya sebagai bintik cahaya besar. Dan terang, bahkan lebih terang dari Venus. Ia juga nampak bergerak laksana sorot lampu kendaraan bermotor.

Seperti terlihat berikut dalam rekaman all sky camera dari Observatorium MMT di University of Arizona (Amerika Serikat). Tesla RoadsterStarmanupperstage dalam tahap Solar Orbit Injection ini nampak bergerak dari arah barat ke selatan :

Usai tahap ini, Tesla RoadsterStarmanupperstage menempati orbit heliosentris. Bentuk orbit ini lonjong, dengan nilai eksentrisitas orbit sebesar 0,256 atau menyerupai bentuk orbit asteroid dekat Bumi. Inklinasi orbitnya adalah 1,05º. Periode orbitalnya adalah 1,53 tahun sehingga Tesla RoadsterStarmanupperstage membutuhkan waktu 1,53 tahun untuk menyelesaikan sekali putaran mengelilingi Matahari. Orbit lonjong itu memiliki perihelion 0,986 SA (147,5 juta kilometer) dan aphelion 1,664 SA (248,9 juta kilometer). Orbit ini menempatkan Tesla RoadsterStarmanupperstage berkeliaran mulai dari lingkungan di sekitar orbit Bumi hingga melambung ke bagian dalam kawasan Sabuk Asteroid Utama.

Berdasarkan profil orbit heliosentris tersebut maka pada Kamis 8 Februari 2018 pukul 11:20 WIB, Tesla RoadsterStarmanupperstage telah melintasi jarak orbit Bulan. Pada Senin 12 Februari 2018 pukul 01:00 WIB, Tesla RoadsterStarmanupperstage telah meninggalkan ruang pengaruh gravitasi sistem Bumi-Bulan (ruang Hill). Pada 10 Juni 2018 mendatang, Tesla RoadsterStarmanupperstage akan melintasi orbit Mars akan tetapi dengan jarak 0,74 SA (110 juta km) dari planet merah itu. Tesla RoadsterStarmanupperstage baru akan lewat lebih dekat ke Mars pada 10 Oktober 2020 saat menyusuri orbitnya untuk kedua kalinya. Jaraknya ke Mars hanya 0,05 SA (7,5 juta km).

Gambar 4. Ilustrasi orbit heliosentris yang disusuri <em>Tesla Roadster-Starman-upperstage Falcon Heavy</em> pasca menjalani tahap <em>Solar Orbit Injection</em>. Digambar dengan <em>Starry Night Backyard 3.0</em> dari atas kutub utara Matahari berdasarkan data <em>NASA/JPL Solar System Dynamics</em>. Sumber: Sudibyo, 2018.
Gambar 4. Ilustrasi orbit heliosentris yang disusuri Tesla Roadster-Starman-upperstage Falcon Heavy pasca menjalani tahap Solar Orbit Injection. Digambar dengan Starry Night Backyard 3.0 dari atas kutub utara Matahari berdasarkan data NASA/JPL Solar System Dynamics. Sumber: Sudibyo, 2018.

Dengan profil orbit demikian, jelas bahwa tujuan SpaceX dalam mendemonstrasikan kemampuan roket beratnya dalam penerbangan perdananya tercapai. Karena aphelion orbit Tesla RoadsterStarmanupperstage kini bahkan telah melampaui orbit Mars.

Pelacakan

Siaran langsung dari Tesla Roadster dan Starman berakhir menjelang tahap Solar Orbit Injection meski arus listrik dari baterenya masih mencukupi. Masalahnya adalah jarak yang kian menjauh, sehingga kuat sinyal elektromagnetiknya merosot drastis sebagai fungsi kuadrat terbalik dari pertambahan jarak. Sejak saat itu giliran para astronom mengambil alih, menatap gerak-geriknya dengan bersenjatakan teleskop-teleskop modern pada sejumlah observatorium.

Segera setelah jarak Tesla RoadsterStarmanupperstage ke Bumi melebihi orbit Bulan, observasi teleskopik mulai dilakukan. Misalnya oleh tim Elecnor Deimos, perusahaan teknologi aeronotika dan antariksa berbasis di Spanyol. Elecnor Deimos merekam gerak Tesla RoadsterStarmanupperstage pada hari Kamis 8 Februari 2018 pukul 13:10 WIB saat mereka berjarak 520.000 kilometer dari Bumi. Ada juga tim Virtual Telescope Project yang memanfaatkan fasilitas teleskop di Arizona (Amerika Serikat) dan Australia. Virtual Telescope melaksanakan pengamatan pada hari yang sama namun dimulai pukul 18:10 WIB. Ada juga observasi astronom amatir seperti Marco Langbroek & Peter Starr yang memanfaatkan fasilitas teleskop robotik Planewave 43 cm di Observatorium Dubbo (Australia).

Hasil observasi Elecnor Deimos :

Hasil observasi Virtual Telescope:

https://platform.twitter.com/widgets.js

Hasil observasi Marco Langbroek:

Di hari-hari berikutnya kian banyak yang turut berpartisipasi dalam observasi Roadster-Starmanupperstage. Salah satu observasi menarik disajikan Erik Dennihiy melalui observatorium University of North Carolina Chapel Hill pada 11 Februari 2018. Dennihiy memperlihatkan Tesla RoadsterStarmanupperstage saat itu telah sangat redup, lebih redup ketimbang Pluto. Magnitudo semunya bervariasi antara +17 hingga +18 dengan kurva yang khas. Variasi ini disebabkan oleh rotasi Tesla RoadsterStarmanupperstage pada sumbunya (tepatnya pada sumbu upperstage) dengan periode rotasi sebesar 4,7 menit. Rotasi semacam ini umum dilakukan wahana antariksa dalam misi ke Bulan atau antarplanet. Ia dikenal sebagai rotasi barbecue roll, yang dilakukan untuk menjaga agar tidak ada bagian dari wahana antariksa yang terpapar sinar Matahari terlalu lama.

 Gambar 5. Plot variasi kecerlangan <em>Tesla Roadster</em>-<em>Starman</em>-<em>upperstage</em> berdasarkan observasi Erik Dennihiy <em>(University of North Carolina Chapel Hill</em>) pada 11 Februari 2018. Dari plot ini diketahui bahwa <em>Tesla Roadster</em>-<em>Starman</em>-uperstage berputar pada sumbunya dengan pola <em>barbecue roll</em> pada periode rotasi 4,7 menit. Sumber: Dennihiy, 2018.
Gambar 5. Plot variasi kecerlangan Tesla Roadster-Starman-upperstage berdasarkan observasi Erik Dennihiy (University of North Carolina Chapel Hill) pada 11 Februari 2018. Dari plot ini diketahui bahwa Tesla Roadster-Starman-uperstage berputar pada sumbunya dengan pola barbecue roll pada periode rotasi 4,7 menit. Sumber: Dennihiy, 2018

Dari sisi astronomi, selain untuk lebih mengetahui detail parameter orbitnya, juga guna lebih memahami perilaku benda langit buatan manusia yang dilontarkan ke orbit heliosentris dengan orbit dalam rejim kelompok asteroid dekat Bumi. Dalam hal ini Tesla RoadsterStarmanupperstage ibarat laboratorium jangka panjang untuk menguji dinamika gangguan gravitasi planet-planet terestrial terhadap asteroid dekat Bumi.

Inilah yang menarik. Trio Hanno Rein, Daniel Tamayo dan David Vokrouchlicky telah mencoba memahami dinamika orbit Tesla RoadsterStarmanupperstage dalam jangka panjang di masa depan berdasarkan data parameter orbit termutakhir. Hasilnya, Tesla RoadsterStarmanupperstage memang akan berkelakuan layaknya asteroid dekat Bumi. Mereka juga akan berulang-ulang berdekatan dengan planet-planet terestrial. Konsekuensinya orbitnya perlahan-lahan akan berubah akibat gangguan gravitasi planet-planet tersebut.

Hingga 3,5 juta tahun mendatang, Tesla RoadsterStarmanupperstage akan lebih banyak berdekatan dengan Bumi namun akan lebih banyak menerima gangguan dari Venus lewat efek resonan dan sekular. Namun peluang Tesla RoadsterStarmanupperstage untuk berbenturan dengan Bumi dan Venus dan Mars adalah kecil. Terhadap Bumi, peluangnya hanya 6 % hingga 1 juta tahun mendatang dan 11 % hingga 3,5 juta tahun mendatang. Sementara peluangnay terhadap Venus lebih kecil lagi, yakni hanya 2,5 % hingga 1 juta tahun mendatang

[divider_line]

Referensi :

Sebagian dinukil dari Ekliptika dengan perubahan seperlunya.

Rein, Tamayo, Vokrouhlicky. 2018. The Random Walk of Cars and Their Collision Probabilities with Planets. Mon. Not. R. Astron. Soc, submitted.

Ditulis oleh

Muh. Ma'rufin Sudibyo

Muh. Ma'rufin Sudibyo

Orang biasa saja yang suka menatap bintang dan terus berusaha mencoba menjadi komunikator sains. Saat ini aktif di Badan Hisab dan Rukyat Nasional Kementerian Agama Republik Indonesia. Juga aktif berkecimpung dalam Lembaga Falakiyah dan ketua tim ahli Badan Hisab dan Rukyat Daerah (BHRD) Kebumen, Jawa Tengah. Aktif pula di Lembaga Pengkajian dan Pengembangan Ilmu Falak Rukyatul Hilal Indonesia (LP2IF RHI), klub astronomi Jogja Astro Club dan konsorsium International Crescent Observations Project (ICOP). Juga sedang menjalankan tugas sebagai Badan Pengelola Geopark Nasional Karangsambung-Karangbolong dan Komite Tanggap Bencana Alam Kebumen.