Teman-teman pernah menonton film yang berjudul Enemy of the State? Seorang pengacara Robert Dean (diperankan oleh Will Smith) hidupnya dipenuhi rasa ketakutan. Ke mana saja dia pergi, dapat selalu dilacak dengan bantuan satelit GPS (Global Positioning System). Alat pelacak ini dipasang di semua peralatan elektronik yang dia gunakan, bahkan di pakaian dan sepatunya, sehingga lokasi keberadaannya dapat diketahui.
Saat ini penggunaan GPS telah meluas dan sangat membantu kehidupan kita sehari-hari, terutama untuk sistem navigasi, seperti Google Maps. Dengan bantuan satelit GPS kita dapat menemukan sebuah tempat/lokasi dengan tepat. Pada artikel ini kita akan membahas apa yang disebut GPS, bagaimana cara kerjanya, dan apa kaitannya dengan satelit, sehingga dapat menyediakan informasi begitu akurat. Mari kita simak pembahasannya berikut ini.
Pertama, mari kita pahami apa itu satelit. Satelit adalah sebutan untuk benda-benda yang berputar mengelilingi bumi/planet dalam tata surya kita yang orbitnya berbentuk lingkaran atau elips. Sebagai contoh, bulan adalah salah satu satelit alami bumi yang mengorbit pada jarak 384.400 km dari permukaan bumi. Dalam satu kali perputarannya, dengan kecepatan orbital sekitar 3700 km/jam, bulan memerlukan waktu sekitar 27,3 hari. Selain satelit alami, terdapat pula benda-benda lain yang mengelilingi bumi yang disebut dengan satelit buatan.
Satelit buatan tersusun dari berbagai peralatan elektronik canggih yang telah terprogram khusus untuk menjalankan berbagai fungsi yang spesifik saat diluncurkan ke luar angkasa. Misalnya, satelit pemantau cuaca biasanya dilengkapi dengan kamera yang terus menerus memantau keadaan cuaca untuk beberapa lokasi tertentu. Satelit komunikasi biasanya dilengkapi dengan transponder, yaitu alat untuk menangkap sinyal pada frekuensi tertentu, yang kemudian diperkuat dan dipancarkan kembali ke bumi dengan frekuensi yang berbeda. Agar satelit-satelit ini dapat dikendalikan dari bumi, biasanya semua satelit juga dilengkapi dengan chip, radio, dan antena. Satelit buatan inilah yang kemudian kita gunakan dalam teknologi GPS (global positioning system).
Untuk pengoperasian teknologi GPS diperlukan sekitar 24 satelit buatan yang mengorbit pada jarak sekitar 20.000 km dari permukaan bumi, disebut juga SV (space vehicle). Tentunya kita ingin tahu, mengapa diperlukan 24 unit satelit buatan? Hal ini supaya semua titik di permukaan bumi dapat terpantau secara lengkap. Terdapat 6 bidang orbit yang masing-masing berjarak 60o (6 x 60o = 360o), yang mana masing-masing bidang orbit memiliki 4 SV. Dengan susunan seperti ini semua titik di permukaan bumi dipantau oleh sekitar 6 SV setiap saat sehingga dapat menyediakan data dan informasi yang akurat. Mengapa untuk tiap orbit minimal diperlukan 4 SV? Ini dapat dijelaskan dengan konsep trilaterasi sebagai berikut.
Misalkan suatu titik A berada pada jarak a cm dari pengamat X. Ini artinya kita hanya dapat mengetahui bahwa X dapat terletak di mana pun sepanjang keliling lingkaran dengan radius a cm. Kemudian, ada titik B yang berjarak b cm dari pengamat X. Dari kedua data ini (titik A dan titik B), kita bisa menemukan dua kemungkinan posisi X, yaitu di kedua titik perpotongan kedua lingkaran (dengan radius a cm dan b cm). Kemudian, titik C berjarak c cm dari posisi X; dengan bantuan titik C, kita dapat memastikan letak titik X (dalam dua dimensi) dengan tepat. Konsep ini kemudian dikembangkan dalam tiga dimensi (koordinat x, y, z).
Untuk konsep tiga dimensi, lingkaran diganti dengan bola. Titik pusat bola menunjukkan letak/posisi satelit GPS, sedangkan radius bola menunjukkan jarak satelit terhadap permukaan bumi. Dengan demikian diperlukan minimal empat SV untuk menentukkan posisi suatu objek secara akurat. Konsep inilah yang digunakan dalam teknologi GPS (lihat video penjelasannya pada tautan berikut: https://youtu.be/FU_pY2sTwTA).
Penggunaan teknologi GPS ini menjadi sangat berguna terutama dalam hal navigasi. Oleh karena itu, bagi teman-teman yang senang bepergian, disarankan menggunakan GPS yang pada umumnya sudah terintegrasi dengan smartphone saat ini. Biasanya GPS tidak hanya menunjukkan posisi, tetapi digunakan juga untuk menunjukkan alur yang akan/sudah ditempuh selama perjalanan. Jadi, kita bisa mengetahui jalan untuk kembali ke tempat semula. Aplikasi lainnya ialah untuk keperluan militer dan panduan mitigasi bencana (lihat artikel majalah 1000guru edisi Februari 2012 rubrik pendidikan).
Bahan bacaan:
- http://www.physics.org/article-questions.asp?id=55
- http://electronics.howstuffworks.com/gadgets/travel/gps.htm
- https://spaceplace.nasa.gov/gps/en/
Penulis:
Fran Kurnia, mahasiswa S3 di University of New South Wales (UNSW), Sydney, Australia.
Kontak: fran.kurnia(at)yahoo(dot)com.
