Perbandingan Software Astrodinamika

PERBANDINGAN SOFTWARE ASTRODINAMIKA

(STK, STA dan JAQARastrodynamics)TUGAS I AE 4061 ASTRODINAMIKA LANJUT

Secara umum fitur-fitur ketiga software astrodinamika tersebut diperlihatkan pada

tabel di bawah ini.

STK STA JAQARastro

memperagakan dinamika posisi dan arah wahana tiap waktu

memberikan gambaran karakteristik asset dan pointing sensor, alat komunikasi, dan muatan lain yang dibawa satelit

Memodelkan hubungan dengan wahana lain atau daerah pengamatan.

Menaksir kualitas hubungan dengan wahana lain atau daerah pengamatan

Tampilan 2D dan 3D

membuat skenario pergerakan wahana sesuai misi dan properties lainnya

menambahkan Mission Arcs

preview implementasi manuver

Pre-defined ground stations

memperbanyak Trajectories

Tampilan 2D: Ground Tracks

Tampilan 3D View: Orthogonal Trajectories

• Perangkat pendefinisian lintasan: tersedia GEO, SSO, repeating ground-track, critical inclination atau kombinasinya.

• tersedia 20 central bodies• menetapkan orbit parkir dan

melakukan quick transfer menuju operational orbit serta perhitungan massa dan ∆ V

• mengubah parameter Kepler menjadi Cartesian dan sebaliknya, dari apogee/perigee yang mendasari sistem, dan parameter lainnya.

• Start-up JAQARsoftare.com’s advanced orbit transfer optimization tools: Swing-by Calculator, Lunar Transfer Orbit Calculator dan Orbit Transfer Optimizer.

• Menghitung keadaan paling buruk waktu eclipse bagi orbit parkir dan orbit operasional dan/atau orbit SSO dawn-dusk.

• Memperhitungkan waktu pengamatan maksimum dan jarak maksimum ground-station yang dilewati.

• Mengubah lintasan ke format STK

2

Penjelasan mengenai fitur-fitur tiap software dijelaskan sebagai berikut:

1. STK (SATELLITE TOOL KIT)

STK merupakan software geometry engine berbasiskan ilmu fisika yang secara akurat

menampilkan dan manganalisa asset daratan, laut, air, dan angkasa pada waktu yang real atau

disimulasikan.

Gmbar 1. Layar Utama STK

Penggunaan STK

Pengguna dapat memperagakan dinamika posisi dan arah wahana tiap waktu melalui

bermacam propagasi algoritma atau input eksternal.

Gambar 2. model dinamika posisi dan arah wahana tiap waktu

Deasy Nathalia Mannuragie13606063

3

Dengan dinamika posisi dan arah yang diberikan, pengguna dapat mendapat gambaran

karakteristik asset dan pointing sensor, alat komunikasi, dan muatan lain yang dibawa. STK

kemudian dapat menentukan hubungan spasial (misalnya garis penglihatan) antara suatu asset

tertentu dan semua objek yang dipertimbangkan.

Gambar 3. Model muatan dan menentukan hubungan spasial

Hubungan tersebut juga dapat dimodelkan dengan melewati hubungan multi-hop atau daerah

pengamatan.

Gambar 4. Model hubungan dinamik dan inter-visibility melewati multi-hop links dan multiple platforms.

STK dapat menaksir kualitas hubungan tersebut dengan bermacam-macam aturan kondisi

tak diinginkan (contoh: kemampuan payload, unique user algorithms, dll.) dan pengaruh

lingkungan sekitar seperti petir dan kondisi cuaca terhadap kualitas sensor visibility atau

jaringan komunikasi.

Gambar 5. Memonitor kualitas lingkages dalam kondisi tak diinginkan


4

Secara teknik dan akurat, visualisasi 2D dan 3D STK serta analitik data output dapat

membantu meningkatkan kesadaran dan pemahasman terhadap situasi yang dihadapi wahana.

Pengguna dapat saling berbagi hasilnya melalui snapshots, movies, dan juga file VDF yang

digunakan pada AGI Viewer.

Fitur-fitur STK

STK AzEl Mask Tool

Memproses pembuatan file body mask (BMSK) dan perhitungan constrain visibility.

Juga dapat memvisualisasikan body mask dalam 3D.

Multi-Track Objects

Menampilkan sejumlah besar data waktu/posisi dalam grafik 2D dan 3D.

membuat file VDF

memasukkan, mengkonversi dan menggunakan External Terrain dan Imagery Data dalam

tampilan grafik 2D dan 3D.

memodelkan misi wahana; termasuk mengedit missi dalam 3D, bekerja dengan katalog,

melakukan terrain following, dan menggunakan model performance untuk

mendefinisikan tahapan suatu misi. Untuk fitur ini, dibutuhkan STK Professional Edition

license.

menggunakan Chain dan objek konstelasi untuk memodelkan suatu situasi agar sebuah

ground-based sensor dapat mengamati satelit.

STK/Astrogator

Menggunakan kemampuan pemodelan manuver Astrogator untuk merancang

Hohmann Transfer dan metode yang efisien untuk beralih dari orbit sirkular ke orbit

sebidang.

Menggunakan Astrogator targeter untuk menghitung ΔV yang diperlukan untuk

melaksanakan Hohmann transfer.

Menggunakan targeter untuk merancang manuver yang lebih cepat (meskipun lebih

mahal) dibandingkan Hohmann transfer.

Mengubah sudut inklinasi menggunakan targeter

Model pengamatan Mars berdasarkan misi Pathfinder pada 1997.

Model suatu misi ke bulan, termasuk rangkaian Trans-Lunar Injection yang

ditargetkan lunar b-plane

.

STK/Communications


gator.chm::/tx-hohmann.htm

5

Menggunakan STK/Communications Receivers & Transmitters untuk memodelkan

jaringan komunikasi dan membuat grafiknya.

membandingkan embedded antennas dan linked antennas serta bekerja dengan objek

antenna yang baru.

Pilihan grafik 2D and 3D Graphics pada STK/Communications: kontur, vektor dan

pola pancaran antenna.

Memodelkan kondisi sesungguhnya yang berpengaruh terhadap jaringan komunikasi

termasuk keterbatasan peralatan dan faktor serta menguji pengaruh transmiter dan

setelan receiver yang berbeda pada prestasi jaringan di bawah kondisi tersebut.

Menggunakan Communications and Chains untuk memodelkan dua jenis transponder

(analog dan digital) dan memonitor prestasinya menggunakan laporan yang tersedia

dengan Chains.

Menjalankan dan menggunakan analisis RF interference phenomena. Kemudian dapat

mengamati grafik interferensinya dalam tampilan 2D dan 3D, menghasilkan laporan

dan grafik rincian pengaruh interferensi pada indikator prestasi jaringan komunikasi

serta menyiasati batasan yang menyebabkan dampak interferensi tersebut.

memodelkan pengurangan propagation pada suatu lingkungan urban menggunakan

Urban Propagation Wireless InSite Real Time 2.5 model.

STK/Radar

Menganalisis jamming menggunakan Radar module, termasuk data providers dan

constraints yang dapat memonitor prestasi radar dengan atau tanpa terjadinya

jamming.

STK/Attitude & STK/Coverage

Menggunakan dua objek yang disajikan Coverage module (objek definisi coverage

dan bentuk manfaat) untuk menentukan dan mengevaluasi coverage daerah

pengamatan, juga tersedia coverage assets.

Aplikasi vektor pada visualisasi 3D dari sikap wahana dan fenomena pengamatan

lainnya, termasuk konfigurasi dan menggunakan properties grafik 3D hubungan

vektor-vektor satelit: Attitude Sphere, Attitude View Window dan the Vector

Geometry Tool.

mengaplikasikan Attitude Coverage pada task analitik dan terencana: menentukan

arah terbaik untuk meletakkan Earth-based sensing device selama suatu periode

waktu untuk memonitor jumlah maksimum satelit dalam konstelasi.

STK/SEET


comm.chm::/GetStart_7_Comm.htm

6

menentukan lokasi vektor magnetik lokal sepanjang orbit dan waktu ketika lokasi

wahana antariksa mempengaruhi ground station secara magnetik.

menentukan derajat exposure yang berpotensial menabrak debris dan meteoroid dari

konfigurasi wahana yang ada selama waktu orbit misi.

membuat kurva low- and high-resolution dose-depth dari konfigurasi dan orbit

wahana dibandingkan dengan hasil model flux yang berbeda terhadap variasi waktu

periode pengamatan.

menentukan jumlah exposure untuk menaikkan level ionizing proton radiation selama

satelite berinteraksi dengan SAA untuk konfigurasi dan orbit wahana yang diberikan

sepanjang waktu orbit misi.

menentukan variasi mean temperature panel pada satelit dengan konfigurasi dan orbit

yang diberikan.

2. STA (SPACE TRAJECTORY ANALYSIS)

Gambar 6. Layar utama STA

Layar Utama terdiri dari 5 area:

Area SCENARIO VIEW


7

Area ini digunakan untuk memasukkan atau membuang elemen-elemen yang ditentukan

pada sekenario yang diberikan. Rangkuman dari semua elemen untuk mengamati

skenario terbaru.

Area SCENARIO ELEMENT

Area ini berisi semua elemen yang dapat diberikan skenario, seperti wahana antariksa,

ground stations, dll.

Area RENDERING

Area ini memperlihatkan visualisasi trajectory 2D and 3D dari element yang ada pada

skenario.

Area TIME-LINE

Area ini memperlihatkan dan mengendalikan skenario elemen yang sedang berlangsung.

Area CONTROLS

Area ini mengontrol keberlangsungan fitur visualisasi pada area rendering 2D dan 3D.

Konsep Space Scenario pada STA

STA mengimplementasikan konesp Space Scenario Paradigm (SSP). Konsep SSP pada

STAsoftware suite mengimplementasikan ide pokok skenario dimana elemen dapat

berinteraksi untuk memberikan analasis terperinci mengenai elemen tersebut kepada

pengguna. STA mendefinisikan konsep Space Scenario (SS) sebagai “seperangkat elemen

yang memainkan peran dalam analisis garis edar trajectory dalam bidang yang diberikan

(alam semesta)”.

Mengikuti definisi sebelumnya, komponen Space Scenario dapat menyertakan

activeparticipants (seperti: spacecraft, ground stations, sensors dll.) dan juga planet, database

aerodinamika wahana, sistem koordinat, dll.

Setiap participant penyusun elemen active dan non-active dibagi dalam dua kelompok utama:

Ground elements (seperti launch pads, ground stations, points, dll)

Space Vehicles (seperti satellites, rockets, re-entry vehicles, dll)

Membuat, Menyimpan, dan Memuat Skenario

Untuk membuat skenario baru, pengguna harus mengklik menu pull-down “File-> New

Scenario”. STA akan merespon dengan membuat skenario baru dengan scenario view yang

kosong seperti gambar 7.


8

Gambar 7. Skenario baru

Kemudian, pengguna perlu menempatkan beberapa participant di dalam scenario tersebut.

Untuk itu, pengguna perlu menarik suatu participant dari area (box) Scenario Element dan

memasukkannya ke atas kata “Scenario” pada area Scenario View. STA merespon dengan

membuat newparticipant.

Gambar 8. New Participant (satelit)


9

Skenario sekarang berisi satu participant.Untuk dapat menghitung suatu trajectory pengguna

perlu untuk menarik dan memasukkan suatu mission arc ke dalam participant.

Misalkan untuk suatu satelit participant kita menarik mission arc “Loitering” ke dalam kata

“Trajectory Plan”.

Pada saat ini, pengguna telah siap untuk menmperbaiki properties Loitering arc. Klik dua

kali pada kata “Loitering” pada Scenario View area, pengguna dapat properties mission arc

ini.

Gambar 9. Mengedit "Loitering" arc dari suatu rencana trajectory

Participant lain dapat ditambahkan ke skenario dengan menarik dan memasukkan dengan

mudah simbol participant lainnya ke kata “Scenario”.

Menyimpan suatu skenario sangat mudah menggunakan menu pull-down STA: File -> Save

as

Semua skenario STA mempunyai file extension *.stas

STA tidak mengenali file lain dengan file ekstension yang berbeda.

Memuat skenario yang telah disimpan sangat mudah menggunakan menu pull-down STA:

File -> Open scenario

STA dilengkapi dengan beberapa contoh yang disiapkan untuk pengguna. Lihat pada folder

data STA, terdapat sub-folder dengan nama “scenario-examples”.


10

Fitur-fitur lain pada STA

Mission Arcs lainnya: memungkinkan graphical user interface untuk misi re-entry dan

Lagrangian arcs.

Implementasi manuver preview: pengguna memilih satu tipe manuver (“single impulse”)

dengan menarik dan memasukkannya ke dalam trajectory plan suatu participant.

Pre-defined ground stations: ground stations dapat diikutsertakan pada skenario. Pada

software ini pengguna juga dapat menentukan keterangan-keterangan sendiri pada ground

station menggunakan jaringan ESTRACK.

Propagating Trajectories:

STA 2D View: Ground Tracks

STA 3D View: Orthogonal Trajectories

3. JAQAR

Graphical User Interface

Gambar 10. Layar utama program JAQAR Astrodynamics Package

GUI terdiri dari menu-bar pada bagian atas dengan empat men: File, Edit, Tools dan Help.

Dibawah menu-bar terdapat tool-bar yang berisi speed-buttons untuk beberapa fungsi: New


11

File, Open File, Save File, Start the SBC, menyalakan the LTOC, menyalakan OTO,

menyalakan STK ephemeris, Cut, Copy, Paste, Undo, dan Help Contents.

Di bawah tool-bar terdapat combo-box untuk memilih Central Body. Tersedia beberapa

planet dan bulan dari sistem surya.

Terdapat empat panel yang memungkinkan pengguna untuk mendefinisikan orbit

operasional, orbit parkir, advanced transfers dan waktu eclipse/coverage.

Definisi orbit operasi

Astrodynamics Package memberikan masukan parameter Orbit dalam berbagai cara: unsur-

unsur Keplerian, Cartesian atau parameter berdasarkan ketinggian pericenter/apocenter,

kecepatan atau energi.

Central body dapat dipilih dari dua puluh benda langit yang tersedia.

Sejumlah check-boxes tersedia untuk memudahkan pengguna dalam menggambarkan orbit

operasional. Check-boxes tersebut yaitu: GEO, SSO, Repeating Ground-Track, Critically

Inclined dan Critically Inclined pada Pericenter altitude.

Secara kesuluruhan didapat sebelas kemungkinan definisi orbit yang berbeda:

1. GEO (Geostationary Earth Orbit)

2. SSO (Sun Synchronous Orbit

3. Repeating ground-track

4. Critically inclined

5. Critically inclined at pericenter altitude

6. SSO + Repeating Ground Track

7. SSO + Critically Inclined

8. SSO + Critically

9. Repeating Ground-Track dan critically inclined

10. Repeating Ground-Track dan critically inclined at Pericenter Altitude

11. SSO + Repeating Ground Track + Critically Inclined

Orbit Parameter

Di bagian kanan layar utama program diperlihatkan semua parameter dalam format Keplerian

dan Cartesian, ditambah sejumlah parameter orbit penting lainnya. Pengguna dapat

mengubah nilainya secara manual. Apabila nilainya diubah, pengguna dapat memperbaharui

semua nilai parameter seketika dengan menkan <Enter> atau <Tab>. Dengan catatan bahwa

<Tab> akan menggerakkan kursor ke parameter selanjutnya.


12

GUI membedakan antara hiperbolik (sumbu semi-major negatif dan eksentrisitas lebih dari

1), parabolik (sumbu semi-major nol dan eksentrisitas 1) dan eliptik (sumbu semi-major

positif dan eksentrisitas antara 0 dan 1).

Nama parameter dapat diketahui dengan menahan mouse-pointer beberapa detik di atas

parameter atau nilainya. Sebuah petunjuk akan terlihat mempertunjukkan nama parameter

beserta satuan yang digunakan.

Perubahan suatu parameter akan mempengaruhi parameter lain, tetapi tidak semuanya. GUI

mengenali beberapa 'pasangan' parameter. Apabila salah satu dari pasangan parameter

diubah, pasangannya akan tetap. Pasangan parameter yang dikenali adalah:

a dan e (Semi-major axis dan eksentrisitas)

p dan e (Semi-latus rectum dan eksentrisitas)

Hp dan Ha (Perigee altitude dan apogee altitude)

Vp dan Hp (Perigee velocity dan perigee altitude)

Va dan Ha (Apogee velocity dan apogee altitude)

C3 dan H (C3 Energy dan angular momentum)

Sebagai contoh, merubah perigee velocity akan mengubah apogee altitude tetapi perigee

altitude tidak berubah.

Selain pasangan parameter tersebut, mengubah salah satu parameter Kepler tidak akan

mengubah parameter Kepler lainnya. Demikian juga, merubah suatu koordinat inersial atau

kecepatan tidak akan mengubah koordinat atau kecepatan lainnya.

Satuan yang digunakan adalah: km, kg, sec dan degrees, kecuali untuk periode orbit

satuannya hours.

Apabila orbit berupa parabolik (a = 0) parameter lain seperti sumbu semi-minor, periode,

kecepatan apogee dan perigee juga bernilai 0. Demikian juga pada kasus hiperbolik, semua

parameter tersebut bernilai negatif.

Definis orbit parkir dan perhitungan ∆ V

Panel ‘Parking Orbit Definition’ pada layar utama memungkinkan untuk memberi definisi

suatu orbit parkir dan menghitung ∆ V transfer dari orbit parkir ke orbit operasiaonal.

Parameter orbit parkir dapat dimasukkan dengan merubahnya di dalam text-boxes lalu

menekan <ENTER> atau <TAB>.

Diasumsikan bahwa RAAN(?)dan penjelasan pericenter orbit parkir sama dengan orbit

operasional. Untuk suatu definisi orbit parkir dengan RAAN diberikan serta penjelasan


13

pericenter dan perhitungan transfer yang lebih advanced, pengguna dapat memakai ‘OTO’

tool.

∆ V didapat dengan menghitung selisih pembakaran bahan bakar di apogee dengan perigee

orbit serta perbedaan inklinasi yang terjadi. Untuk perpindahan dari orbit parkir parabolik ke

orbit operasional hiperbolik, pembakaran di perigee untuk menghasilkan energi C3 yang

diberikan diasumsikan. Pengguna juga dapat memasukkan nilai ∆ V secara manual.

Pengguna dapat memberikan massa pada obit parkir dan impils spesifik engine satelit. Masa

akhir pada operasional orbit secara otomatisdiperhitungkan sebagai fungsi ∆ V .

JAQARsoftare.com’s advanced orbit transfer optimization

Perhitugan transfer yang didefinisikan dalam bagian sebelumnya sangat sederhana, oleh

karena itu JAQAR Astrodynamics Package sebagai JAQARsoftware.com’s advanced orbit

transfer optimization tools.

defined in the previous section are very simplistic, and therefore the

JAQAR Astrodynamics Package acts as an interface to JAQARsoftare.com’s advanced orbit

transfer optimization tools. Tools yang tersedia:

• Swing-by Calculator (SBC): optimasi lintasan antarpalnet

• Lunar Transfer Orbit Calculator (LTOC): optimasi orbit transfer ke bulan dan

kembali

• Orbit Transfer Optimizer (OTO): optimasi perpindahan dari satu orbit ke orbit lain

dengan satu, dua atau tiga ∆ V


14

Gambar 11. JAQARsoftare.com’s advanced orbit transfer optimization tools.

Tools ini dapat dibuka secara mudah dengan meng-klik respective button di dalam panel

‘Advanced Transfer Definition’ di layar utama. Speed-buttons dengan fungsi yang sama juga

tersedia pada bagian atas layar utama. Cara lain untuk menyalakan tools ialah dengan

memilih tool dari menu ‘Tools’.

Catatan: untuk tools tersebut dibutuhkan instalasi tambahan. Biasanya tools diinstal pada

folder yang sama dengan folder program JAQAR.

Sebuah tool tambahan juga tersedia untuk mengubah file definisi lintasan pengguna menjasi

file ephemeris STK satellite atau planet. tool ini disebut ‘STK ephemeris’ dan juga dapat

dinyalakan dengan mengklik speed-button pada layar utama JAQAR Astrodynamics atau

dengan memilih ‘STK ephemeris’ dari menu ‘Tools’.


15

Gambar 12. Layar Utama STKephem untuk konversi file lintasan

Secara sederhana membaca file trajectory,ditunjukan dengan terisinya kolom waktu dan

koordinat, dengan satuan dan sistem koordinat di dekat Central Body. Kemudian pilih tipe

dan nama file STK output yang diperlukan kemudian tekan tombol ‘Convert’. file trajectory

akan diubah ke format STK *.e dan atau .pe format.

Perhitungan Eclipse dan Coverage

Setelah pendefinisian orbit parkir dan operasional, Astrodynamics Package akan

menunjukkan kepada pengguna kemungkinan terburuk asset eclipse dan kemungkinan

terbaik asset coverage yaitu jangkauan dan waktu maksimum dalam pemngamatan suatu

ground-station.

Durasi kemungkinan terburuk asset eclipse ditunjukkan (dalam menit) untuk orbit parkir dan

orbit operasional. Dihitung dengan matahari terletak pada bidang orbit, dan apocenter (jika

dimungkinkan) dilokasikan di tengah planet’s umbra.

Pada kasus orbit yang dipilih adalah sirkuler Earth SSO, layar utama menunjukkan waktu

kemungkinan terburuk asset eclipse pada kasus suatu dawn-dusk orbit (yaitu jam lokal 6 AM

atau 6 PM). Asset eclipse ini lebih pendek dibandingkan worst-case, dan dapat bernilai nol.

gambar di bawah ini menunjukkan waktu eclipse maksimum dawn-dusk SSO sebagai fungsi

dari ketinggian.


16

Gambar 13. Durasi maksimum eclipse dawn-dusk SSO (dalam menit)

Jangkauan Ground-station yang dihitung untuk orbit sirkular saja. Pengguna memasukkan

sudut elevation minimum kemudian sebagai fungsi dari minimum elevation tersebut

ditambah ketinggian maksimum saat mengamati ground station, jangkauan maksimum saat

melintas dapat diketahui.


Perbandingan Software Astrodinamika

Documents

Transcript of Perbandingan Software Astrodinamika