BAB I 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Ketika melihat keindahan langit pada malam hari, mungkin saja terlihat bintang kejora yang sebenarnya itu adalah Planet Mars yang pada saat itu berada tidak jauh dari Bumi. Atau ketika malam ditaburi bintang, kita dapat melihat sebuah bintang yang bersinar lebih terang dari yang lainnya. Padahal, sebenarnya itu mungkin saja planet-planet lain dalam tata surya kita ataupun bisa jadi itu galaksi yang nun jauh di sana sehingga terlihat sebagai seberkas titik sinar. Seiring berkembangnya cabang ilmu fisika optik, dibuatlah suatu alat yang disebut teleskop, yang digunakan sebagai alat eksplorasi benda- benda langit. Namun, teleskop optik yang sekarang sudah ada pun belum cukup untuk mengidentifikasi benda langit yang berjarak sangat jauh. Pada masa sekarang, penelitian ruang angkasa yang lebih akurat dapat dilakukan dengan adanya teleskop radio. Sebagai mana pendahulunya, teleskop radio bekerja berdasarkan sifat-sifat gelombang elektromagnetik yang dipancarkan oleh benda-benda di alam semesta. Karl G. Jansky (1905-1950) salah seorang teknisi radio di Bell Telephone Laboratories di Holmdel New Jersey, yang pertama kali menemukan teleskop radio secara tidak sengaja. Pada tahun 1932 Jansky ditugaskan untuk mendisain suatu antena radio telepon yang dapat meminimalisir gangguan udara pada transmisi sinyal telepon saat menyebrangi samudera. Lalu Jansky membuat antena yang aneh dan dapat berputar 360 derajat. Antena itu dapat menangkap radiasi panjang gelombang 14,6 meter. Setelah antenanya selesai dibangun, Jansky mengoperasikan antenanya namun masih saja ada bunyi desis pada transmisi suaranya. Setelah itu Jansky menambahkan 12
13 sensitifitas antenanya, namun transmisi suaranya semakin riuh. Kemudian Jansky memeriksa luaran dari antenanya ternyata berbentuk strip grafik. Jansky yang tidak memiliki latar belakang astronomi merasa bingung dengan hasil penemuannya sendiri. Gambar 1.1 Replika Antena Jansky (Miller, 1998) Setelah 24 jam berlalu barulah ada korelasi antara grafik yang ia plot dengan kejadian terbit dan terbenamnya Matahari. Pada awalnya, ia mengira grafik itu dari Matahari. Namun ia mendapati kejanggalan terbit dan tenggelammya Matahari lebih cepat empat menit setiap harinya. Sementara Bumi mengelilingi Matahari 365 hari pertahunnya. Jika tiap hari selalu lebih cepat empat menit maka benda ini bukanlah Matahari, bisa jadi lebih jauh dari Matahari. Setelah melakukan penelitian dan identifikasi, pada 1933 dalam publikasi penemuannya, Jansky rnenetapkan bahwa sumber gelombang elektromagnetik yang ia dapatkan adalah Bimasakti (The Milky Way). Pada awalnya tidak banyak orang yang menaruh perhatian terhadap penemuan Jansky, baik itu radio receivers maupun radio astronomi. Lalu pada tahun l937, Grote Reber seorang teknisi dari Wheaton, Illinois, memberi perhatian
14 lebih pada hal-hal yang dikerjakan oleh Jansky. Berdasarkan hasil penelitian Jansky, ia mulai merancang konstruksi bangun radio astronomi di halaman rumahnya. Ia memodifikasi beberapa bagian antena dan mengubah spesifikasi alatnya agar dapat menangkap panjang gelombang 1,87 meter. Pada saat itu perantinya dapat mendeteksi benda yang jaraknya lebih jauh dari Bima Sakti. Awal tahun 40-an Reber melanjutkan penelitiannya, hingga pada tahun 1944 ia mempublikasikan peta frekuensi benda langit untuk pertama kalinya. Sampai akhir perang dunia kedua ia dikenal sebagai satu-satunya ahli radio astronomi dan sekaligus menobatkan teleskop radio sebagai alat vital eksplorasi dan media untuk memahami alam semesta. Gambar 1.2 Teleskop Radio Reber (Miller, 1998)
15 Mengingat panjang gelombang yang dipancarkan berbeda-beda, maka dibutuhkan teleskop radio yang tepat untuk mengidentifikasinya secara spesifik. Pada saat sekarang ini ada banyak jenis teleskop radio, bergantung pada spesifikasi gelombang yang akan ditangkap. Berbeda panjang gelombang yang akan ditangkap, maka berbeda pula spesifikasi reflektornya. Oleh karena itu dalam tesis ini akan dirancang reflektor yang tepat untuk menangkap masingmasing panjang gelombang tersebut. Baru-baru ini para ahli astronomi berusaha untuk menempatkan beberapa teleskop di suatu tempat. Mungkin hal ini bisa jadi mustahil dilakukan, karena gelombang-gelombang yang begitu lemah dan mengalami perjalanan jauh jika harus ditangkap secara bersamaan mungkin saja bisa saling mengganggu (seperti yang dialami Jansky). Namun di sanalah tantangan yang harus ditaklukkan. 1.2 Perumusan Masalah Permasalahan yang hendak diselesaikan dalam penelitian ini dapat dirumuskan sebagai berikut. Bagaimana unjuk kerja sebuah antena teleskop radio yang memiliki spesifikasi geometri torus parabolik? 1.3 Batasan Masalah Permasalahan yang dibahas pada tesis ini dibatasi pada aspek perhitungan disain reflektor antena radio yang bergeometri torus parabolik. 1.4 Tujuan Penelitian Tujuan yang ingin dicapai pada penelitian ini adalah menentukan spesifikasi geometri torus parabolik yang tepat sehingga diperoleh unjuk kerja teleskop radio yang diinginkan. 1.5 Manfaat Penelitian Manfaat yang diharapkan diperoleh dari penelitian ini adalah diperolehnya gambaran yang jelas tentang karakteristik reflektor antena bergeometri torus parabolik, sebagai salah satu upaya pengembangan teknologi astrofisika.
16 1.6 Tinjauan Pustaka Kajian tentang teleskop radio sebenarnya telah diramalkan oleh James Clerk Maxwell pada tahun 1870an. Dia sudah memprediksi keberadaan radiasi elektromagnetik dengan berbagai macam panjang gelombang. Setelah itu Heinrich Hertz menciptakan serangkaian percobaan mengenai gelombang elektro magnetik. Sampai akhimya pada tahun 1888, Hertz mendemonstrasikan penemuannya pada pubik. Hertz menunjukkan bahwa sebenamya gelombang elektromagnetik itu tidak hanya bisa diciptakan, tapi juga dapat ditangkap kembali. Penemuan alat radio teleskop bukan karena disengaja. Karl Jansky yang pertama sekali menciptakan antena aneh pada tahun 1932, yang pada awalnya akan digunakan sebagai transmiter gelombang telefon dan telegraf. Barulah pada tahun 1937-1944, orang Amerika yang bernama Grote Reber secara mandiri membangun teleskop radio untuk yang pertama kali di halaman rumahnya. Di tahun yang hampir bersamaan, 1942, J. S. Hey juga melakukan kegiatan yang sama dengan Reber. Namun Hey memfokuskan penelitiannya pada Matahari. Gambar 1.3 Teleskop radio RT-70 (Miller, 1998)
17 Pada tahun 1944, Henk van der Hulst dan Oort, memprediksi adanya spektrum emisi garis dari hidrogen netral dengan frekuensinya mencapai 1,4 GHz. Pada tahun 1955, dengan meningkatkan spesifikasi geometri teleskop radionya, Ewen & Purcel (USA) dan van der Hulst & Oort (NL) melakukan penelitian bersama yang pada akhirnya benar-benar bisa menemukan hidrogen netral dari luar angkasa. Pada tahun 1956-1957, Dwingeloo (NL) dan Jodrell Bank (UK), membangun teleskop radio raksasa pertama yang dapat dikendalikan. Pada tahun 1960-1963, identifikasi terhadap sumber-sumber gelombang radio dengan menggunakan Blue Quasi-Stellar untuk objek yang mengalami penurunan kecepatan. Pada tahun 1960an, dilakukan pembangunan radio interferometer pertama, oleh Ryle (UK), digunakan untuk mengembangkan Aperhrre Synthesis yang mendapat Nobel. Pada tahun 1965, Penzias dan Wilson (USA), berhasil mendeteksi Cosmic Microwave Background (CMB), penelitian ini juga mendapatkan Nobel. Gambar 1.4 Verry Large Array (USA) (Miller, 1998)
18 Pada tahun 1967, Jocelyn Bell dan Tony Hewish (UK) berhasil menemukan gerakan rotasi bintang neutron (Pulsars) dan sekaligus mendapat Nobel. Setelah ditemukannya gerakan rotasi bintang neutron yang memancarkan berbagai macam panjang gelombang elektro magnet, barulah pada tahun 1970 Westerbork Synthetis Aray teleskop radio berdiri. Ini adalah penggabungan berbagai macam teleskop radio yang memiliki spesifikasi berbeda- beda di satu tempat dan dijalankan secara serempak. Berikutnya pada tahun 1976, Verry Large Array (USA) mulai beroperasi. Dari penelitian yang sudah dilakukan terlihat jelas, dengan mengubah spesifikasi teleskop radio dapat mendeteksi benda yang berbeda. Maka dari itu penelitian ini dilakukan dengan harapan mendapatkan spesifikasi geometri yang baru untuk menunjang penelitian dibidang astrofisika dan astronomi. 1.7 Metode Penelitian Penelitian ini secara keseluruhan merupakan telaah teoritis. Sebagai penelitian yang bersifat telaah teoritis tentu saja dilakukan melalui perhitunganperhitungan tinjauan literatur. 1.8 Sistematika Penulisan Tesis ini tersusun atas empat bab, dengan uraian singkat berikut ini: 1. Bab I merupakan pendahuluan 2. Bab II berisi teori dasar teleskop radio 3. Bab III berisi perhitungan desain antena 4. Bab IV berisi simpulan penelitian dan saran untuk pengenbangan penelitian.