Sintilasi Ionosfer

Ionosfer dengan kandungan elektron dan ion didalamnya dapat mempengaruhi penjalaran sinyal satelit yang menuju ke penerima di bumi. Perubahan kandungan elektron dan ion di ionosfer dipengaruhi aktivitas matahari. Aktivitas matahari yang tinggi akan menyebabakan gangguan di ionosfer semakin tinggi. Gangguan pada ionosfer dapat menyebabkan masalah yang pada aplikasi gelombang radio seperti radio komunikasi, sistem navigasi satelit dan cuaca antariksa sehingga penelitian gangguan ionosfer menjadi subjek yang penting dalam kontribusi riset cuaca antariksa. Sinyal radio dari satelit saat melewati yang ionosfer terganggu akan menyebabkan gangguan pada putaran faraday sinyal dan sinyal juga mengalami fluktuasi secara cepat pada amplitudo dan fasa yang diterima di receiver akibat ketidakteraturan kerapatan elektron medium ionosfer. Fluktuasi ini dikenal sebagai sintilasi ionosfer.

Gambar 1. Skema sinyal satelit GPS yang mengalami sintilasi ionosfer. Kesalahan jarak posisi navigas disebabkan gangguan sinitlasi ionosfer dan sinyal fading pada sistem penerima GPS. (sumber:www.doncio.navy.mil/chips)

Gangguan sinyal satelit akibat kemunculan sintilasi ionosfer ini telah dilaporkan diantaranya dapat menyebabkan fading pada power sinyal, cycle slip, loss of lock dimana penerima kesulitan melakukan penguncian sinyal dan lainnya. Kajian tentang fenomena gangguan sintilasi ionosfer telah dilakukan dengan band frekuensi mulai dari VHF, UHF, L band hingga K band. Daerah dengan kemunculan sintilasi ionosfer yang paling tinggi adalah daerah ekuator dengan karakateristik yang khas, sehingga sering dikenal sebagai fenomena sintilasi ionosfer ekuatorial. Gambar 2 menunjukkan hasil penelitan kemunculan gangguan sintilasi pada band L yang memperlihatkan daerah kutub dan daerah equator memiliki tingkat sintilasi yang tinggi terutama pada saat aktivitas matahari maksimum.

Gambar 2. Kemunculan sintilasi ionosfer pada band frekuensi L pada aktivitas maksimum dan minimum matahari dimana daerah ekuator memiliki kemunculan yang tinggi.

         Sumber (www.http://roma2. rm.ingv.it)

Indeks sintilasi ionosfer

            Untuk menyatakan gangguan sintilasi ionosfer maka indeks sintilasi ionosfer yang saat ini sudah lazim digunakan adalah indeks S4 dan σ_ϕ  yang masing-masing menyatakan intensitas amplitudo sintilasi dan fasa sintilasi yang berpengaruh pada penerima GNSS. Indeks sintilasi S4 adalah simpangan baku intensitas sinyal yang diterima sinyal pada interval waktu tertentu (biasanya selama 60 detik). Demikian juga dengan indeks fasa sintilasi σ_ϕ adalah simpangan baku dari detrend fasa dari gelombang pembawa dalam interval waktu 60 detik. Ganggauan sintilasi dengan indeks S4 lebih dari 0,5 sudah memperlihatan gangguan yang serius berdampak pada sistem komunikasi satelit. Gambar 3 adalah contoh hasil monitoring sintilasi ionosfer yang dilakukan oleh LAPAN Bandung yang menunjukkan kemunculan sintilasi ionosfer dengan indeks S4 yang melebihi 0,5 dari beberapa satelit GPS yang mengalami sintilasi ionosfer. Warna dalam gambar 3 menujukkan ciri dari satelit GPS tertentu. Data diambil dari pengamatan di Bandung tanggal 26 September 2012.

Gambar3. Contoh hasil monitoring sintilasi ionosfer (indeks S4) yang menunjukkan gangguan dengan indeks lebih dari 0,5 pada sekitar jam 19:00 waktu lokal dari pengamatan di Bandung tanggal 26 September 2012.

Dari contoh gambar 3 tersebut maka dapat diketahui satelit mana saja yang mengalami sintilasi ionosfer dan juga dapat diketahui pada posisi mana satelit tersebut sehingga dapat dilakukan manajemen, seleksi satelit ataupun penjadwalan pengukuran untuk menghindari dampak gangguan sintilasi ionosfer pada pengukuran posisi menggunakan navigasi satelit GNSS.

Wilayah dirgantara Indonesia terletak di daerah ekuatorial sehingga kajian yang intensif serta monitoring fenomena gangguan sintilasi merupakan kegiatan penelitian yang penting yang saat ini terus dilakukan oleh LAPAN. Hasil penelitian dari kajian tentang fenomena sintilasi ekuatorial ini diharapkan dapat memahami karakteristik kemunculan sehingga diperoleh pemetaan gangguan dan diperoleh juga model gangguan. Hasil monitoring melaporkan bahwa kemunculan sintilasi ionosfer lebih tinggi pada bulan-bulan ekuinoks yaitu bulan Maret dan September pada setiap tahunnya. Kemunculannya akan meningkat pada siklus maksimum dari aktivitas matahari. Sampai saat ini LAPAN terus melakukan kajian fenomena gangguan sintilasi ionosfer dengan memasang penerima GPS/ GNSS di beberapa balai dan loka pengamat dirgantara yang dimiliki oleh LAPAN. Metode pemetaan dan pemodelan gangguan ionosfer sedang dikembangkan dimana hasil kajian ini diharapkan dapat digunkan oleh operator satelit serta pengguna lainya yang sangat memerlukan informasi cuaca antariksa umumnya dan gangguan ionosfer khususnya.