DAMPAK CUACA ANTARIKSA TERHADAP KOMUNIKASI RADIO DAN KOMUNIKASI SATELIT SERTA MITIGASINYA

Dyah R Martiningrum
Peneliti bid. Ionosfer dan Telekomunikasi LAPAN

Di awal tahun ini matahari pun menyambutnya dengan gejolak berupa peristiwa flare klas-X (1.2) yang menjadi flare besar pertama 2014. Setiap kali terjadi flare, setiap kali juga pertanyaan seputar dampaknya muncul lagi di kalangan masyarakat. Saya jadi teringat tulisan saya beberapa waktu lalu. Berikut saya bagi tulisan tersebut di blog ini. Semoga menambah sedikit wawasan tentang cuaca antariksa.

Gambar 1. Dampak Cuaca Antariksa terhadap Sistem Teknologi di Bumi

Cuaca yang umumnya kita kenal berhubungan dengan semua fenomena yang terjadi di permukaan ataupun di bagian bawah atmosfer bumi seperti angin, badai, dan hujan. Lalu apa itu cuaca antariksa? Cuaca antariksa adalah perubahan kondisi di matahari dan antariksa. Untuk memudahkan pemahaman, istilah dalam cuaca antariksa dianalogikan dengan cuaca di bumi. Bila di bumi ada angin, maka di antariksa juga ada angin surya. Kalau di bumi ada badai, di antariksa ada badai matahari, badai geomagnet, dan badai ionosfer. Demikian juga dengan hujan di bumi, dalam istilah cuaca antariksa juga ada istilah hujan meteor. Cuaca antariksa lebih dekat kepada pembahasan tentang fenomena yang melibatkan radiasi matahari, lingkungan plasma, medan magnet, dan lain-lain.
Matahari berperan sebagai sumber energi sekaligus sumber gangguan. Fenomena-fenomena yang terjadi pada permukaan matahari seperti Flare (ledakan di matahari) dan Coronal Mass Ejection (CME) atau pelontaran partikel dari matahari akan berpengaruh terhadap teknologi di bumi. Flare besar yang mencapai lapisan ionosfer akan dapat mengganggu operasional komunikasi radio dan komunikasi satelit. Sementara CME melalui gelombang kejutnya (shock wave) dapat memicu terjadinya badai geomagnet yang pada gilirannya juga akan mempengaruhi kondisi lapisan ionosfer.
Dampak Cuaca Antariksa Terhadap Komunikasi Radio
Pernahkah suatu hari ketika mendengarkan siaran radio tiba-tiba suaranya menjadi tidak jelas atau bahkan hilang sama sekali untuk beberapa saat ? Atau bagi yang mempunyai hobi menggunakan radio amatir untuk berkomunikasi, tiba-tiba suara yang ditangkap seperti timbul tenggelam, kadang terdengar dengan jelas dan kadang tidak terdengar. Apakah yang menyebabkan hal itu terjadi?
Sebenarnya di bagian atas atmosfer bumi terdapat suatu lapisan yang sangat penting perannya dalam komunikasi radio karena lapisan tersebut bersifat memantulkan gelombang radio yang frekuensinya sama dengan frekuensi plasma pada lapisan tersebut. Lapisan tersebut dikenal sebagai lapisan ionosfer. Lapisan ionosfer berada pada ketinggian antara 50 km sampai dengan 500 km di atas permukaan bumi, bahkan lebih. Ionosfer terbentuk akibat proses fotoionisasi dari atom-atom yang ada di udara. Berdasarkan perbedaan kerapatan elektronnya maka lapisan ionosfer terbagi atas lapisan D, lapisan E, dan lapisan F. Lapisan yang terakhir inilah yang berperan penting dalam komunikasi radio terutama komunikasi radio HF, karena lapisan F berada pada ketinggian paling tinggi dan juga memantulkan frekuensi radio tertinggi dalam pita HF.

Gambar 2. Berbagai Tipe Gelombang Radio yang Digunakan untuk Komunikasi (http://www.windows2universe.org/spaceweather)

Kondisi cuaca antariksa, terutama fenomena yang terjadi di permukaan matahari sangat mempengaruhi lapisan ionosfer, termasuk lapisan F. Saat aktivitas matahari rendah, radiasi Extreme Ultra Violet (EUV) dari matahari lemah dan kerapatan partikel bermuatan di lapisan F juga rendah. Ini artinya, hanya gelombang radio HF frekuensi rendah saja yang akan dipantulkan lapisan ionosfer. Hal sebaliknya tejadi bila aktivitas matahari mencapai puncaknya, maka radiasi EUV kuat dan kerapatan partikel bermuatan di lapisan F juga tinggi, sehingga lapisan ionosfer akan memantulkan gelombang radio HF frekuensi tinggi. Secara ringkas bagaimana dampak cuaca antariksa terhadap komunikasi radio dapat dilihat pada Tabel 1.

Dampak Cuaca Antariksa Terhadap Komunikasi Satelit
Serupa dengan dampak cuaca antariksa terhadap komunikasi radio, maka flare, atau CME yang terjadi di matahari juga akan mengganggu komunikasi satelit. Pernahkah ketika sedang asyik menonton siaran televisi tiba-tiba ada gangguan transmisi?. Mungkin juga ketika akan melakukan perjalanan jauh menggunakan kapal atau pesawat, tiba-tiba jadwalnya ditunda? Hal itu kemungkinan selain disebabkan oleh cuaca di permukaan seperti badai atau turbulensi, dapat juga disebabkan oleh cuaca antariksa yang mengganggu komunikasi untuk penerbangan maupun pendaratan pesawat. Dampak cuaca antariksa terhadap penjalaran gelombang radio dalam komunikasi satelit dapat dilihat pada Tabel 2.

Mitigasi Dampak Cuaca Antariksa Terhadap Komunikasi Radio dan Komunikasi Satelit

Tidak seperti cuaca di permukaan yang dampaknya bisa langsung dirasakan oleh manusia dan makhluk hidup lainnya yang ada di permukaan bumi, maka dampak cuaca antariksa terhadap kehidupan manusia lebih pada sistem atau teknologi yang dikembangkan untuk membantu kehidupan manusia, seperti para pemilik satelit navigasi dan komunikasi, para operator jaringan listrik, para pilot, dan para operator komunikasi radio. Namun dengan semakin berkembangnya teknologi komunikasi radio dan satelit, maka dampak cuaca antariksa akan semakin serius. Sebagai contoh, ketika satelit Galaxy 4 mengalami gangguan penjalaran sinyal pada tahun 1998, maka 40 juta pengguna pager tidak bisa berkomunikasi selama beberapa jam. Padahal alat tersebut digunakan untuk komunikasi darurat antara dokter dan pasien di rumah sakit. Bisa dibayangkan akibat yang ditimbulkan oleh gangguan cuaca antariksa tersebut.
Hal paling penting dalam mitigasi dampak cuaca antariksa adalah lengkapnya informasi tentang kondisi cuaca antariksa pada waktu tertentu. Untuk keperluan itu diperlukan dukungan berbagai peralatan yang akan menghasilkan informasi tentang kondisi matahari, geomagnet, dan ionosfer. Keragaman peralatan dan kelengkapan data juga bermanfaat untuk mempelajari tren jangka panjang dari cuaca antariksa sehingga karakteristiknya dapat didekati dengan cara memodelkannya. Hasil model tersebut kemudian diinformasikan lagi kepada para pengguna sistem teknologi yang terkena dampak cuaca antariksa sebagai semacam data prediksi. Informasi yang jelas tentang kondisi cuaca antariksa juga akan membantu dalam pengembangan teknologi lain yang akan bermanfaat untuk mitigasi dampaknya. Belajar dari negara maju seperti Inggris, langkah-langkah berikut dapat dilakukan untuk mitigasi dampak cuaca antariksa terhadap komunikasi radio dan satelit :
1.Saat terjadi badai matahari yang besar maka jaringan komunikasi terrestrial yang seharusnya menggunakan GPS, boleh dioperasikan tanpa timing dari GPS selama 3 hari karena kondisi darurat.
2.Industri penerbangan sangat dianjurkan untuk meningkatkan kemampuan jaringan komunikasi yang memanfaatkan modem HF, seperti yang digunakan dalam militer agar sinyal yang hilang akibat badai matahari dan badai geomagnet dapat diminimalkan.
3.Para penumpang dan awak pesawat harus mendapat informasi kondisi cuaca antariksa saat mereka hendak terbang.
4.Penyedia layanan satelit harus dengan jelas memberikan informasi tentang daya tahan satelit terhadap cuaca antariksa dan menyiapkan langkah antisipasi bila terjadi gangguan satelit misalnya dengan diversifikasi jaringan.
Berbagai langkah mitigasi tersebut dapat menjadi bahan pertimbangan untuk diterapkan di tempat lain. Aspek kesinambungan penelitian juga harus dipertahankan agar informasi yang diberikan dapat terus diperbaiki dan diperbarui sehingga akhirnya manusia dapat beradaptasi dengan cuaca antariksa.