Teknologi propulsi satelit memasuki tahap baru dengan pengembangan air-breathing electric propulsion (ABEP), sistem yang memungkinkan satelit memanfaatkan molekul atmosfer Bumi sebagai propelan. Teknologi tersebut dikembangkan untuk memungkinkan satelit beroperasi lebih lama di Very Low Earth Orbit atau VLEO, wilayah orbit yang berada jauh lebih dekat dengan permukaan Bumi dibandingkan orbit rendah Bumi pada umumnya.
Perusahaan asal Spanyol, Kreios Space, berencana menguji teknologi tersebut melalui sebuah misi satelit. Dalam pengembangan misi ini, Kreios Space bekerja sama dengan Kongsberg NanoAvionics yang menyediakan platform satelit untuk membawa sistem ABEP ke orbit.
Menurut Space.com, teknologi tersebut diharapkan dapat membuka peluang baru untuk operasi satelit di ketinggian yang lebih rendah, termasuk untuk pengamatan Bumi dengan resolusi lebih tinggi dan berbagai misi komunikasi serta pemantauan. :contentReference[oaicite:1]{index=1}
Apa Itu Very Low Earth Orbit?
Very Low Earth Orbit atau VLEO merupakan wilayah orbit yang berada sekitar 100 hingga 400 kilometer di atas permukaan Bumi. Ketinggian tersebut lebih rendah dibandingkan sebagian besar satelit yang beroperasi di Low Earth Orbit atau LEO.
Posisi yang lebih dekat dengan Bumi memberikan sejumlah keuntungan. Satelit pengamatan yang berada di VLEO, misalnya, dapat memperoleh sudut pandang yang lebih dekat sehingga berpotensi menghasilkan citra dengan resolusi lebih tinggi.
Namun, semakin dekat sebuah satelit dengan Bumi, semakin besar pula pengaruh atmosfer yang harus dihadapi. Meskipun atmosfer pada ketinggian tersebut sangat tipis, keberadaannya tetap menghasilkan hambatan atau atmospheric drag.
Hambatan Atmosfer Jadi Tantangan
Atmospheric drag dapat memperlambat satelit dan secara bertahap menurunkan orbitnya. Pada orbit yang lebih tinggi, pengaruh hambatan atmosfer jauh lebih kecil sehingga satelit tidak perlu melakukan koreksi secara terus-menerus.
Situasinya berbeda di VLEO. Satelit yang beroperasi pada ketinggian rendah membutuhkan sistem propulsi yang mampu memberikan dorongan secara berkala atau bahkan hampir terus-menerus untuk mempertahankan orbit.
Masalahnya, sistem propulsi konvensional membutuhkan bahan bakar yang harus dibawa sejak peluncuran. Persediaan propelan tersebut pada akhirnya menjadi salah satu faktor yang membatasi masa operasional satelit.
ABEP Memanfaatkan Atmosfer Bumi
Air-breathing electric propulsion menawarkan pendekatan berbeda. Alih-alih membawa seluruh propelan dari Bumi, sistem ini dirancang untuk menangkap molekul atmosfer yang tersedia di sekitar satelit.
Molekul udara yang masuk kemudian diproses dan digunakan sebagai bahan untuk menghasilkan gaya dorong. Dengan demikian, satelit tidak harus membawa persediaan propelan konvensional dalam jumlah besar untuk mempertahankan operasinya di VLEO.
Konsep tersebut membuat ABEP menarik untuk misi jangka panjang. Jika teknologi dapat bekerja secara stabil dalam kondisi sebenarnya, satelit berpotensi mempertahankan orbit rendah dalam waktu yang lebih lama dibandingkan sistem yang sepenuhnya bergantung pada bahan bakar yang dibawa dari Bumi.
Bagaimana Thruster Air-Breathing Bekerja?
Sistem ABEP bekerja dengan menangkap udara yang sangat tipis dari atmosfer bagian atas Bumi. Udara tersebut kemudian diproses, dipanaskan, dan diionisasi sebelum dikeluarkan dengan kecepatan tinggi untuk menghasilkan gaya dorong.
Proses tersebut pada dasarnya memanfaatkan lingkungan sekitar satelit sebagai sumber propelan. Teknologi propulsi listrik memungkinkan molekul yang telah diproses memperoleh energi dan menghasilkan dorongan untuk membantu satelit mempertahankan orbit.
Konsep serupa telah lama dipelajari dalam penelitian propulsi antariksa. Tantangan utamanya adalah membuat sistem yang cukup efisien dan mampu bekerja dalam kondisi atmosfer yang sangat tipis serta lingkungan luar angkasa yang ekstrem. :contentReference[oaicite:2]{index=2}
Kreios Space Siapkan Uji Terbang
Kreios Space menjadi salah satu perusahaan yang berupaya membawa konsep tersebut dari tahap pengembangan menuju demonstrasi di orbit. Perusahaan tersebut mengumumkan rencana untuk meluncurkan satelit yang membawa teknologi ABEP.
Misi tersebut akan menjadi langkah penting karena pengujian langsung di ruang angkasa dapat memberikan data mengenai kinerja sistem dalam kondisi nyata. Pengujian laboratorium saja belum cukup untuk memastikan teknologi mampu menghadapi perubahan lingkungan dan hambatan atmosfer pada orbit yang sangat rendah.
Kreios Space belum menetapkan tanggal peluncuran secara pasti. Namun, perusahaan menyebut pengembangan teknologi VLEO sedang mengalami peningkatan minat, sementara situs perusahaan mencantumkan 2027 sebagai target tentatif untuk misi pertamanya. :contentReference[oaicite:3]{index=3}
Kongsberg NanoAvionics Siapkan Platform Satelit
Untuk menjalankan misi demonstrasi tersebut, Kreios Space menggandeng Kongsberg NanoAvionics. Perusahaan berbasis Lithuania tersebut menyediakan platform satelit yang akan membawa sistem ABEP.
Platform yang digunakan adalah bus satelit MP42 yang dikonfigurasi sesuai dengan kebutuhan misi. Penyesuaian tersebut penting karena operasi VLEO memiliki tuntutan yang berbeda dibandingkan misi satelit pada orbit yang lebih tinggi.
Selain membawa sistem propulsi, satelit harus mampu mempertahankan orientasi, mengelola daya, berkomunikasi dengan stasiun di Bumi, dan menjalankan berbagai sistem secara stabil dalam lingkungan orbit rendah.
Orbit Lebih Rendah Punya Banyak Keuntungan
Salah satu alasan utama VLEO menarik perhatian adalah kedekatannya dengan permukaan Bumi. Satelit pengamatan dapat memperoleh citra dengan resolusi yang lebih tinggi tanpa harus menggunakan sistem optik berukuran sangat besar.
Kedekatan tersebut juga dapat memberikan manfaat untuk beberapa jenis sistem komunikasi. Jarak yang lebih pendek antara satelit dan pengguna di Bumi berpotensi meningkatkan karakteristik tertentu dalam komunikasi, meskipun penerapan setiap sistem tetap bergantung pada kebutuhan misi.
Selain itu, VLEO masih relatif tidak padat dibandingkan LEO. LEO telah dipenuhi ribuan satelit, termasuk konstelasi komunikasi yang terus berkembang. VLEO menawarkan wilayah operasi baru yang dapat dimanfaatkan jika tantangan propulsi berhasil diatasi. :contentReference[oaicite:4]{index=4}
Tantangan Operasi VLEO
Keuntungan VLEO harus dibayar dengan tantangan teknis yang cukup besar. Hambatan atmosfer menjadi masalah utama karena satelit kehilangan energi orbit akibat interaksi dengan molekul atmosfer.
Selain itu, sistem propulsi harus bekerja secara efisien dalam lingkungan dengan kepadatan udara yang sangat rendah. Sistem juga harus mampu menangkap molekul atmosfer dengan jumlah yang cukup untuk menghasilkan gaya dorong yang dibutuhkan.
Komponen satelit juga menghadapi kondisi lingkungan yang berbeda. Perancangan struktur, sistem termal, sistem tenaga, dan perangkat elektronik harus mempertimbangkan karakteristik operasi pada ketinggian rendah.
Tidak Lagi Bergantung Penuh pada Bahan Bakar
Keunggulan utama teknologi ABEP adalah potensinya untuk mengurangi ketergantungan terhadap propelan yang dibawa dari Bumi. Pada sistem satelit konvensional, jumlah bahan bakar merupakan salah satu faktor yang menentukan berapa lama kendaraan dapat melakukan manuver dan mempertahankan orbit.
Dengan memanfaatkan atmosfer sebagai sumber propelan, konsep air-breathing dapat mengubah cara satelit mempertahankan orbit. Secara teoritis, satelit dapat beroperasi dalam waktu lebih panjang selama sistem mampu memperoleh energi yang cukup dan atmosfer menyediakan molekul untuk diproses.
Pendekatan tersebut juga dapat membuka kemungkinan desain satelit yang berbeda karena kebutuhan tangki propelan konvensional dapat dikurangi.
Energi Listrik Tetap Menjadi Kunci
Meskipun tidak membutuhkan propelan konvensional dalam jumlah besar, sistem ABEP tetap membutuhkan energi listrik untuk menjalankan proses pemanasan, ionisasi, dan percepatan partikel.
Karena itu, kemampuan menghasilkan dan mengelola listrik menjadi faktor penting dalam desain satelit. Panel surya dan sistem penyimpanan energi harus mampu menyediakan daya yang dibutuhkan oleh thruster sekaligus sistem satelit lainnya.
Keseimbangan antara konsumsi energi dan gaya dorong menjadi salah satu aspek yang akan menentukan kelayakan teknologi tersebut dalam penggunaan nyata.
Potensi untuk Pengamatan Bumi
Salah satu aplikasi yang paling menarik dari VLEO adalah pengamatan Bumi. Satelit yang terbang lebih dekat dapat menghasilkan citra dengan tingkat detail tinggi, sehingga berpotensi digunakan untuk pemetaan, pemantauan lingkungan, pertanian, pengawasan infrastruktur, dan berbagai kebutuhan lainnya.
Namun, kemampuan tersebut membutuhkan satelit yang dapat mempertahankan orbit secara stabil. Jika ABEP berhasil menjaga satelit tetap berada pada ketinggian rendah dalam jangka panjang, teknologi tersebut dapat memperluas kemampuan sistem pengamatan Bumi.
Potensi untuk Komunikasi Satelit
VLEO juga dapat dimanfaatkan untuk sistem komunikasi. Jarak yang lebih dekat ke permukaan Bumi dapat memberikan karakteristik komunikasi yang berbeda dibandingkan satelit pada orbit yang lebih tinggi.
Namun, satelit komunikasi di VLEO akan menghadapi kebutuhan jumlah satelit dan pengelolaan konstelasi yang berbeda. Keberhasilan teknologi propulsi dapat menjadi salah satu faktor penting dalam menjaga satelit tetap berada pada posisi orbit yang diinginkan.
Teknologi Masih Harus Dibuktikan di Orbit
Walaupun konsep ABEP telah diuji melalui berbagai penelitian dan eksperimen, demonstrasi di orbit tetap menjadi tahap penting. Lingkungan luar angkasa memberikan kondisi yang sulit direplikasi secara sempurna di laboratorium.
Pengujian misi Kreios Space akan memberikan kesempatan untuk mengetahui seberapa baik sistem menangkap atmosfer, memproses molekul, menghasilkan dorongan, dan mempertahankan operasi dalam kondisi VLEO.
Data dari pengujian tersebut nantinya dapat menjadi dasar pengembangan sistem berikutnya dan membantu industri memahami batas kemampuan teknologi air-breathing.
Masa Depan Satelit Bisa Lebih Dekat ke Bumi
Jika teknologi ABEP berhasil, konsep satelit yang beroperasi sangat dekat dengan Bumi dapat menjadi lebih realistis. Satelit tidak lagi harus memilih antara mendapatkan keuntungan dari VLEO dan memiliki masa operasi yang pendek akibat atmospheric drag.
Dengan sistem propulsi yang memanfaatkan atmosfer, satelit berpotensi mempertahankan orbit rendah dalam waktu yang lebih lama. Hal ini dapat membuka ruang baru untuk misi pengamatan, komunikasi, pemantauan, serta aplikasi lain yang membutuhkan jarak dekat dengan permukaan Bumi.
Babak Baru Propulsi Antariksa
Pengembangan air-breathing electric propulsion menunjukkan bagaimana teknologi propulsi terus berkembang untuk mengatasi keterbatasan misi satelit. Alih-alih hanya membawa bahan bakar dari Bumi, sistem baru mencoba memanfaatkan sumber daya yang tersedia di lingkungan orbit.
Misi demonstrasi Kreios Space bersama Kongsberg NanoAvionics akan menjadi salah satu langkah penting untuk menguji konsep tersebut di dunia nyata. Jika berhasil, ABEP dapat membantu membuka era baru operasi satelit di Very Low Earth Orbit dan memperluas pemanfaatan wilayah orbit yang selama ini sulit dijangkau secara berkelanjutan.
