geodesi satelit

1. i
Makalah Geodesi Satelit Mengenai Sistem VLBI
(Makalah mengenai sistemVLBI dibuat untuk memenuhi tugas mata kuliah Geodesi Satelit)
Dibuat Oleh :
Kelompok 8A
A.Iqbal Maulana (21110115120003)
Mia Aulina (21110115120004)
Tutut Rachmawati (21110115120012)
Febrina Rosita Pane (21110115120021)
Ahmad Shofiyul H (21110115130050)
DEPARTEMEN TEKNIK GEODESI
FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS DIPONEGORO
Jl. Prof. Sudarto SH, Tembalang Semarang Telp. (024)76480785, 6480788
e-mail: jurusan@geodesi.ft.undip.ac.id
2017

2. ii
KATA PENGANTAR
Sebelum mengawali aktivitas hendaknya kita mengucapkan Bismillah,
agar segala aktivitas yang kita lakukan berjalan dengan baik dan lancar.
Selanjutnya, mari kita panjatkan Puji syukur kepada Allah SWT, karena
atas rahmat dan karuniaNya kita dapat merasakan dan menikmati hidup yang
penuh berkah, terutama penulis dapat membuat dan menyusun makalah ini. Selain
itu, Shalawat serta salam kita panjatkan kepada Junjungan Besar kita Nabi
Muhammad SAW beserta keluarga dan juga para sahabat yang senantiasa
menemani dan mendukung Beliau, serta para pengikutnya hingga akhir zaman.
Dalam makalah ini penulis ingin membahas tentang Sistem VLBI, dimana
banyak yang belum mengerti dan paham mengenai sistem tersebut. Disamping itu,
penulis menyadari bahwa dirinya hanyalah manusia biasa yang tidak luput dari
khilaf dan salah, oleh karena itu, penulis memohon maaf dan maklum serta selalu
mengharapkan segala kritik dan saran yang bersifat membangun dari para
pembaca yang budiman serta para pembimbing yang bijak.
Akhir kata, semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi pembaca,
masayarakat umum dan khususnya bagi penulis, serta dapat menambah ilmu juga
memperluas wawasan kita.

3. iii
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR …………………….…………………………………...…ii
DAFTAR ISI ……………………………………………………………………..iii
DAFTAR GAMBAR……………………………………………………………..iv
BAB I ....................................................................................................................I-1
1. 1 LatarBelakang.........................................................................................I-1
1. 2 Rumusan Masalah ..................................................................................I-2
1. 3 Maksud dan Tujuan................................................................................I-2
BAB II..................................................................................................................II-3
2. 1 Prinsip Dasar VLBI ...............................................................................II-3
2. 2 SISTEM VLBI.......................................................................................II-6
2. 3 APLIKASI VLBI...................................................................................II-9

4. iv
DAFTAR GAMBAR
Gambar II-1 Prinsip Dasar VLBI.......................................................................II-3
Gambar II-2 Distribusi stasiun- stasiun VLBI ...................................................II-7
Gambar II-3 Bentuk Quarsar..............................................................................II-8
Gambar II-4 Antena VLBI .................................................................................II-9

5. v
DAFTAR TABEL
Table II-1 Ketelitian Tipikal .............................................................................II-10

6. I-1
BAB I
PENDAHULUAN
1. 1 LatarBelakang
VLBI, atau Very Long Baseline interferometri adalah suatu teknik yang
digunakan untuk menentukan jarak yang sangat teliti menggunakan teleskop radio
untuk mempelajari bumi, alam semesta dan pemantuan perubahan yang terjadi
pada bumi maupun alam semesta. VLBI menggunakan sinyal radio dari dalam
ruang untuk mengukur bagaimana benua bergerak, bagaimana tingkat putaran
bumi berubah, pegerakan kutub bahkan bagaimana bumi ‘bergerak’ dalam inti
bumi sendiri.
Teknik VLBI ( Very Long Baseline Interferometry) pertama kali
dikembangkan dalam bidang astronomi radio dengan obyektif untuk memepelajari
secara rinsi struktur sumber-sumber gelombang radio di luar angkasa (kuasar)
dengan resolusi ketelitian angular yang tinggi (Abidin Hasanuddin,2001).
Dalam bidang geodesi satelit, teknik VLBI dapat dipandang sebagai teknik
penentuan posisi relatif dengan menggunakan data fase dari gelombang radio
yang dipancarkan oleh kausar, yaitu benda langit pemancar gelombang radio
alamiah. Dalam geodesi satelit, VLBI adalah teknik penentuan posisi relatif yang
paling teliti untuk baseline (jarak antar titik) yang relatif panajng (sampai
beberapa ribuan kilometer) (Abidin Hasanuddin,2001).
Dalam bidang geodesi, sistem VLBI terutama dimanfaatkan untuk aplikasi
geodetik berskala global dan menurut ketelitian yang relatif tinggi, seperti:
a. Realisasi kerangka referensi koordinat
b. Penentuan parameter-parameter orientasi bumi
c. Studi geomatika

7. I-2
1. 2 Rumusan Masalah
Rumusan masalah yang akan dibahas dalam makalah ini ialah, sebagai
berikut :
1. Bagaimana prinsip dasar VLBI ?
2. Bagaimana sistem VLBI dalam Geodesi Satelit ?
3. Apa saja aplikasi VLBI dalam bidang aplikasi Geodesi ?
4. Apa kegunaan system VLBI ?
1. 3 Maksud dan Tujuan
Maksud dan Tujuan penulisan makalah ini ialah, sebagai berikut :
1. Mengetahui prinsip dasar dari sistem VLBI.
2. Mengerti dan mengetahui bentuk sistem VLBI dalam Geodesi Satelit.
3. Mengetahui apa saja aplikasi VLNI dalam bidang Geodesi.
4. Mengetahui apa kegunaan system VLBI.

8. II-3
BAB II
PEMBAHASAN
2. 1 Prinsip Dasar VLBI
Prinsip dasar dari sistem VLBI dapat diilustrasikan pada gambar dibawah
ini:
Gambar II-1 Prinsip Dasar VLBI
Dalam hal ini dua sistem VLBI yang terpisah dengan jarak tertentu
(biasanya beberapa ribu km) mengamati suatu kuasar yang sama. Data-data yang
diamati oleh kedua sistem ini selanjutnya dikolerasikan. Dari proses korelasi ini
selanjutnya akan diperoleh data pengamatan berupa perbedaan waktu tempuh
sinyal dari kuasar kedua stasiun (group delay), perbedaan fase dari kedua delay
tersebut (delay rate).
Untuk pengukuran parameter-parameter yang terkait dengan waktu dan
frekuensi tersebut, stasiun pengamatan VLBI umunya menngunakan isolator (jam)
hydrogen maser yang mempunyai stabilitas pada level 10-14, dan data-data mentah
pada umumnya direkam secara digital dengan laju sampai 1Gbit/det.

9. II-4
Dari data-data di atas, dengan mengetahui vektor koordinat dari kuasar S,
maka vektor baseline B, yang merupakan vektor koordinat relatif antar kedua
stasiun, akan dapat diestimasi. Jika, seandainya vektor koordinat dari kuasar S
tidak diketahui, maka ia dapat diestimasi bersama-sama dengan vektor baseline B.
Seandainya digunakan data pengamatan waktu tunda (group delay) maka
persamaan berikut dapat digunakan :
Data delay geometrik (∆tg) dapat ditentukan dari group delay hasil
pengamatan (∆tobs) dengan menerapkan beberapa koreksi sebagai berikut :
Dimana : ∆tobs = delay hasil pengamatan
∆tg = delay geometrik
∆tclock = bias delay karena tidak sinkronnya jam
∆tinst = bias delay dalam instrumen
∆ttrop = bias delay karena refraksi atmosfer
∆tionos = bias delay karena refraksi ionosfer
∆trel = bias delay efek relativitas
Semua variabel kesalahan dan bias di atas, kecuali efek relativitas ∆trel,
dalam perspektif VLBI geodetik adalah variabel pengganggu (nuisance uaiables)
terhadap delay geometrik. Meskipun nilainya relatif kecil, variabel-variabel
tersebut harus diperhitungkan dan dieliminasi dengan beberapa cara atau metode
seperti berikut (Cannon,1999):
1. Perhitungan langsung dari parameter-parameter fisika (untuk ∆trel)
2. Kalibrasi langsung (untuk ∆tinst)

10. II-5
3. Estimasi dengan pemodelan, dibantu dengan parameter-parameter lokal (untuk
∆trop dan ∆tclock), dan
4. Reduksi dengan data pada dua frekuensi (untuk Ationos).
Dalam sistem koordinat referensi CTS, persamaan (7.1) dapat dijabarkan
dalam persamaan berikut [Seeber, 1993]:
B.s(t) = bx.
dimana:
dimana:
(bx,by,bz) = komponen vektor baseline B
= spheical equatorial co ordinates (asensiorekta, deklinasi] dari
sumber gelombang radio (kuasar)
Hs = GST- o = sudut waktu (terhadap Greenwich) dari sumber gelombang radio
(kuasar).
Dari persamaan di atas akan diperoleh p ersamaan pengdmcttan berikut
untuk data group delag, yaitu:
Pada persamaan pengamatan di atas, menurut Seeber (1993) parameter
yang umum diestimasi adalah (bx,by,bz) dan (cr",6,). Perlu dicatat di sini bahwa
pada persamaan (7.41 di atas, phase delag juga dapat digunakan ketimbang group
delag. Hanya dalam hal ini parameter yang diestimasi harus ditambah dengan
parameter ambiguitas fase dari sinyal. Dalam hal ini seandainya frekuensi sinyal
yang diterima adalah fo, maka hubungan antara kedua data pengamatan delay
dapat dituliskan secara umum sebagai:

11. II-6
dimana adalah data pengamatan phase delay dan N, adalah ambiguitas fase.
Seandainya ∆φadalah data phase delay yang telah dikoreksikan sesuai dengan
persamaan di atas, maka persamaan pengamatan untuk phasedelay bias dituliskan
sebagai berikut :
Seperti sudah disebutkan di atas, selain group delay dan phase delay, data
pengamatan lainnya dari VLBI adalah delay rate atau fringe frequency . Delay
rate (f(t)) ini bisa dihitung dari group delay ∆t maupun phase delay ∆φ
2. 2 SISTEM VLBI
VLBI merupakan salah satu teknik penentuan posisi relative dengan
menggunakan data fase dari gelombang radio yang dipancarkan oleh kuasar, yaitu
benda langit pemancar gelombang radio alamiah. Karena letaknya yang sangat
jauh dari bumi, maka perubahan posisi sudut pada kausar terhadap bumi relative
kecil. Pada saat ini ada sekitar 40 stasiun VLBI yang beroperasi diseluruh dunia.
Distribusi stasiun tersebut dapat dapat ditunjjukkan oleh gambar berikut :

12. II-7
Gambar II-2 Distribusi stasiun- stasiun VLBI
Secara fisik, yang paling menonjol terlihat pada suatu stasiun VLBI adalah
ukuran antenanya yang relative besar. Antena yang relative besar ini diperlukan
untuk dapat mendeteksi sinyal yang dating dari kuarsar yang letaknya begitu jauh
dari bumi.
Setiap stasiun VLBI umumnya dilengkapi dengan penerima(receiver), jam
(osilator) atom, serta perekam data (recorder). Karena sinyal dari kausar
umumnya sangat lemah sekitar 1 Jansky (1 Jy = 10-26 Wm-2 Hz-1). Maka untuk
mendeteksinya diperlukan teleskop radio dengan diameter yang besar. Sistem
VLBI terutama dimanfaatkan untuk aplikasi geodetik berskala global dan
menuntut ketelitian yang relative tinggi, seperti realisasi kerangka referensi
koordinat, penentuan parameter-parameter orientasi bumi, dan studi geodinamika
VLBI umumnya beroperasi pada 2 pita frekuensi, yaitu X band (panjang
gelombang sekitar 4 cm, frekuensi sekitar 8 GHz) dan S band (panjang gelombang
sekitar 15 cm, frekuensi sekitar 2 GHz). Kelemahannya, dibutuhkan stasiun
pengamatan yang besar dan mahal. Dengan demikian dalam penerapan VLBI,
NASA membutuhkan waktu 25 tahun dalam bentuk konsorsium sehingga
terbentuk sistem VLBI yang baik.
Sistem VLBI dapat dikelompokkan dalam beberapa komponen yaitu:
1. Objek astronomi sebagai sumber sinyal. Dalam hal ini Quasar
2. Propagasi gelombang, media propagasi gelombang elektromagnetik
khususnya atmosfer bumi.
3. Antenna dan system penerima, instrument mekanik dan elektronik.
4. Bumi sebagai pembawa baseline interferometer dibentuk oleh pasangan
antenna.
5. Correlator.
Analisis pengamatan VLBI, yaitu penerapan secara fisik model matematika
melalui perangkat lunak berbasis pada obyektif dan subyektif keputusan dari
operator.

13. II-8
Space Segment : Sumber Gelombang Radio
Sumber gelombang radio VLBI berasal dari Quasar. Quasar adalah objek yang
sangat cerah di tepi alam semesta kita. Kata quasar, kependekan dari “quasi-stellar
radio source” dinamai pada 1960-an ketika quasar pertama kali terdeteksi. Sebuah
quasar dilihat dengan teleskop optik muncul titik-seperti dan mirip dengan bintang
tetapi sebenarnya cukup besar dan memberikan energi dari satu triliun kali lebih
terang dari Matahari.
Gambar II-3 Bentuk Quarsar.
Emisi radio dari quasar disebabkan oleh pertambahan materi ke dalam
pusat lubang hitam yang disebut host galaxy, dimana spektrum umumnya
didominasi oleh optik, ultra-violet atau emisi sinar-X. Ketika jatuh kedalam
lubang hitam materi dan electron mengalami percepatan secara relative. Dengan
demikian sebagian kecil radiasi termal, dan radiasi alam dari gelombang radio
akan mengalami efek sinkroton. Radiasi ini memiliki sejumlah karakteristik yang
menguntungkan, seperti intensitas tinggi dan kontinuitas. Quasar mengandung
suara radio yang keras (AGNs ) yang mendominasi emisi dari host galaxy-nya.
Sejauh ini sekitar 4500 sumber Quasar telah diamati oleh geodesi VLBI.
Jumlah terang kompak (intensitas> 0.06 Jy) sumber radio ini diperkirakan
berjumlah 25.000 (Preuss, 1982) dan dengan demikian jumlah pemantau sumber
radio astrometric masih tidak dieksploitasi secara maksimal. Selain itu, intensitas
fluks radio seharusnya tidak bervariasi terlalu banyak dengan waktu untuk
memungkinkan pengamatan terus-menerus.

14. II-9
Ground Segmen : teleskop radio dan instrumentasi
Radio teleskop terdapat dua macam yaitu, yang memiliki antenna tunggal
dan multiple antenna. Antenna tunggal digunakan untuk keperluan astrometrik
dan geodesi. Geodetic VLBI antena biasanya dikonstruksi dari steerable penuh
yang terbuat dari baja dengan dasar beton yang melekat pada titik tetap acuan
geometris.
Gambar II-4 Antena VLBI
2. 3 APLIKASI VLBI
Sejak pengembangannya di awal l97O-an, VLBI telah banyak
berkontribusi dalam berbagai bidang aplikasi geodesi, seperti realisasi kerangka
referensi (selestial maupun terestrial) koordinat, penentuan parameter-parameter
orientasi Bumi, serta studi geodinamika. Dalam pendefinisian kerangka referensi
koordinat, VLBI adalah salah satu metode, disamping SLR, LLR, GPS, dan
DORIS, yang digunakan dalam realisasi kerangka ITRF (International Terrestrial
Reference Frame). Dalam pendefinisian kerangka referensi ITRF ini ketelitian
tipikal dari koordinat serta kecepatan stasiun yang diamati dengan VLBI diberikan
pada Tabel II-1, berikut kinerja dari metode-metode lainnya, SLR, GPS, dan
DORIS.

15. II-10
Table II-1 Ketelitian Tipikal
Teknik VLBI juga berkontribusi besar dalam realisasi kerangka ICRF
(International celestial Reference Frame) serta pengikatannya dengan kerangka
ITRF. Dalam hal ini teknik VLBI digunakan untuk menentukan koordinat dari
sekitar 600 kuasar yang mendefinisikan ICRF.
Seperti sudah disebutkan sebelumnya, VLBI adalah metode paling teliti
untuk penentuan posisi retatif antartitik yang berjarak sangat jauh, yaitu dalam
orde beberapa ribu km. Perlu juga dicatat di sini bahwa ketelitian penentuan
panjang baseline dengan VLBI cenderung semakin teriti dari tahun ke tahun.
2. 4 KEGUNAAN VLBI
Sistem VLBI sangat berguna untuk studi-studi geodinamika, yaitu studi
pergerakan lempeng-lempeng tektonik. Sistem VLBI juga punya kontribusi yang
besar dalam penentuan parameter orientasi Bumi selama ini. Selain itu, VLBI juga
dapat digunakan untuk mengestimasi parameter pergerakan-kutub dan nutasi.
Banyak dari apa yang kita ketahui tentang bagian dalam bumi telah
diperoleh melalui pengamatan langsung. Ukuran bumi, bentuk bumi, perubahan
orientasi sumbu kutub dan berbagai tingkat putaran, semuanya telah ditentukan
dengan mengamati bintang-bintang sehingga memiiki peran penting dalam
pemahaman tentang struktur bumi.
VLBI menghasilkan jarak yang sangat teliti dalam pengukuran di permukaan
bumi dan membantu dalam pemahaman tentang bagian dalam bumi, atmosfer dan
samudra. Sebagai contoh, apakah Anda tahu bahwa salah satu efek dari El Nino
tahun 1997 sistem cuaca yang memperpanjang hari sebanyak 0,6 milidetik?
Sistem cuaca seperti El Nino benar-benar mempercepat atau meperlambat bumi.
Bagaimana pergeseran benua? Pergeseran benua juga dapat diketahui
menggunakan sistem VLBI.

16. II-11
Manfaat lain dari VLBI adalah kemampuan yang akurat dalam menentukan di
mana (posisi) kita berada dialam semesta ini. Sama seperti bumi berputar
mengelilingi matahari, matahari berputar di sekitar galaxy bima sakti. Matahari
kita adalah salah satu dari 100 milyar bintang yang menyusun galaksi bima sakti –
dan mereka semua bergerak di sekitar Galaxy pada kecepatan yang berbeda.
Terlepas dari semua gerakan ini, pengamatan VLBI memungkinkan untuk
memperbaiki posisi kita di alam semesta.
VLBI menggunakan dua atau lebih teleskop radio untuk mengamati dan merekam
sinyal-sinyal yang diterima dari quasar yang sama pada waktu yang sama.
Perbedaan waktu antara kedatangan sinyal teleskop radio di masing-masing
kemudian dapat digunakan untuk menghitung jarak yang sangat tepat antara
teleskop. Ketelitian VLBI bisa sampai jarak millimeter.

17. II-12
BAB III
PENUTUP
3.1 Simpulan
3.2 Saran
DAFTAR PUSTAKA