Mengapa Satelit Tidak Terlihat Pada Foto Yang Diambil Dari ISS?

“Mengapa satelit tidak terlihat pada foto yang diambil dari ISS?” (atau dari luar angkasa pada umumnya). Itu adalah pertanyaan yang umum dilontarkan dalam komunitas korban paham Bumi datar, biasanya dengan tidak mengharapkan jawaban, dan mengasumsikan tidak ada jawabannya.  Dan bahwa hal tersebut adalah sebuah kejanggalan yang tidak disengaja dalam ‘produksi foto’ luar angkasa yang katanya menggunakan CGI.

Tapi tidak seperti itu, foto-foto tersebut nyata. Satelit tidak terlihat karena jarak antar satelit sangatlah jauh satu sama lainnya.

Mari kita cek faktanya satu per satu.

  1. Pada orbit LEO, ada satu satelit untuk setiap 175000000 km³ volume luar angkasa. Jarak rata-rata dari satu satelit ke satelit terdekat adalah sekitar 700 km. 700 km itu lebih jauh daripada jarak Jakarta ke Surabaya.
  2. Menurut simulasi, jarak rata-rata dari ISS ke satelit terdekat adalah 304 km. Itu adalah jarak antara Jakarta dan Purwokerto, Jawa Tengah.
  3. Tinggi ISS adalah sekitar 400 km dari permukaan Bumi, tak jauh berbeda dengan jarak rata-rata antara ISS ke satelit terdekat. Selain satelit yang tidak terlihat, mobil, bus dan bahkan lapangan sepak bola di permukaan juga tidak terlihat.
  4. Fotografi umum di ISS menggunakan lensa wide-angle. Yang populer adalah lensa 24 mm dan GoPro. Menggunakan lensa wide-angle artinya semakin sulit untuk mengenali objek yang jaraknya jauh.
  5. Ukuran satelit bermacam-macam. Dari cubesats yang dapat digenggam oleh tangan, sampai yang berukuran lapangan sepakbola. Namun kita ketahui sedikit satelit yang ukurannya lebih besar daripada bus kecil. Semua kalkulasi di sini mengikutsertakan semuanya, termasuk cubesat dan sampah antariksa yang sebenarnya tidak punya harapan untuk dapat terlihat dari ISS.
  6. Probabilitas adanya satelit yang jaraknya di bawah 5 km dari ISS pada waktu yang acak adalah sekitar 0.017%. Selain itu, ISS juga aktif diarahkan untuk menghindari tabrakan dengan satelit dan benda lainnya.
  7. Sebenarnya bisa saja satelit terlihat pada foto yang diambil dari ISS. Namun hal tersebut akan menjadi kejadian yang luar biasa. Pada kebanyakan kasus, satelit hanya akan terlihat sebagai sebuah titik, yang tak dapat dibedakan dari bintang-bintang.
  8. Untuk menentukan apakah titik pada sebuah foto adalah sebuah satelit, kita harus terlebih dahulu bisa mengenali posisi bintang-bintang. Tugas ini akan menjadi pekerjaan yang sangat rumit, dan selain itu juga tidak ada gunanya.

Kesimpulan: Wajar apabila satelit tidak terlihat pada foto yang diambil dari ISS. Dan jika satelit terlihat dan dapat dikenali, hal tersebut adalah kejadian yang luar biasa.

Detail perhitungan dapat dibaca di bawah ini.

Perhitungan Fotografi

Focal length populer yang digunakan di ISS adalah 24 mm. Focal length 24 mm pada body full frame artinya field of view horizontal sebesar 74°.

Mari kita asumsikan skenario terbaik bahwa mereka menggunakan kamera dengan megapixel yang banyak, misalnya 50 megapixel, atau sekitar 8712 pixel secara horizontal.

Menggunakan angka ini, kita dapat hitung sebuah pixel mewakili ukuran sudut sebesar 0.0085°. (74°/8712 pixel = 0.0085°/pixel)

Mari kita asumsikan ukuran satelit adalah 10 m; ini adalah skenario yang ‘murah hati’, karena tak banyak satelit yang melebihi ukuran ini. Berapakah ukuran maksimum yang dapat diwakili oleh sebuah pixel tunggal di kamera? Sekitar 67 km. (10 m / tan(0.0085°) =67.4 km)

Jika kita menginginkan gambar satelit diwakili oleh 10 pixel, maka kita cukup membagi angka tersebut dengan 10. Jadi, sebuah satelit harus berada dalam jarak 6.7 km dari ISS agar dapat diwakili oleh 10 pixel di kamera.

Pada situasi nyata, satelit harus berada dalam jarak yang jauh lebih dekat dari itu agar dapat dikenali di foto sebagai satelit. Jika tidak, satelit hanya akan tampil sebagai titik terang, yang tak dapat dibedakan dari bintang di latar belakang.

Perhitungan Orbit

Mari kita hitung berapa banyak ruang yang ditempati Low Earth Orbit (LEO). LEO adalah orbit di sekeliling Bumi dengan ketinggian sampai dengan 2000 km. Mari kita asumsikan batas bawahnya adalah 100 km, karena di bawah ini, satelit akan mendapatkan gaya gesek yang terlalu besar dari atmosfer Bumi.

Volume LEO = volume bola dengan jari-jari 6371 km + 2000 km, dikurangi volume bola dengan jari-jari 6371 km + 100 km.

Vo = ((4 / 3 × π × (6371 km + 2000 km)³) – (4 / 3 × π × (6371 km + 100 km)³)) = 1.32206941 × 10¹² km³

Berapakah satelit yang ada di LEO? Dari SpaceBook, kita mengetahui ada 7500 satelit di LEO. Mari kita hitung densitas satelit di LEO; dengan kata lain: jika ruang di LEO dibagi merata ke seluruh satelit, berapakah ruang yang akan didapatkan oleh setiap satelit?

Vs = Vo / 7500 = 1.32206941 × 10¹² km³ / 7500 = 176 275 921 km³

Sekarang mari kita hitung jarak rata-rata dari satu satelit ke ‘batas daerahnya’:

Vs = 4 / 3 × π × d³
d = (176 275 921 km³ × 3 / (4 × π)) ^ (1/3) = 347.830874 km

Jarak rata-rata dari sebuah satelit ke satelit terdekat di LEO adalah dua kalinya, yaitu sekitar 700 km.

Simulasi

Perhitungan di atas mengikutsertakan seluruh LEO. Tapi ketinggian LEO mencapai 2000 km, dan ada jauh lebih banyak satelit di LEO bagian bawah, yang ditempati oleh ISS. Maka, kita coba jalankan simulasi untuk mendapatkan angka yang lebih sesuai dengan kenyataan.

Ada beberapa pihak yang mengelola daftar satelit yang mengorbit Bumi. Untuk simulasi ini, kami menggunakan data satelit dari space-track.org. Orbit satelit didefinisikan dalam format TLE (two-line element). Untuk melakukan parsing, kami menggunakan library pyephem untuk bahasa pemrograman Python. Library ini juga memiliki rutin untuk melakukan perhitungan satelit, jadi kami tidak perlu melakukan seluruh perhitungan dari awal.

Data TLE dari space-track.org memiliki data 16481 satelit. Data ini juga mengikutsertakan sampah antariksa dan satelit mikro yang praktis tak mungkin terlihat dari ISS. Tapi untuk simulasi ini, kami mengikutsertakan seluruh 16481 data yang kami miliki.

Kami mendesain simulasi sebagai berikut:

  • Lakukan iterasi setiap menit dari 3 bulan ke belakang sampai 3 bulan di masa yang akan datang, dengan total sekitar 6 bulan.
  • Pada setiap menit, hitung posisi seluruh satelit yang ada di data TLE, dengan pengecualian ISS, bagian dari ISS dan juga misi pembekalan dan transportasi ke ISS.
  • Hitung jarak dari setiap satelit ke ISS dengan menggunakan hukum cosinus, dan hitung satelit apa yang paling dekat.
  • Di akhir simulasi, tampilkan daftar 100 kejadian satelit terdekat dari ISS, dan juga hitung nilai rata-ratanya.

Simulasi membutuhkan waktu hampir sehari. Hasilnya adalah sebagai berikut:

  • Mean: 304330 m
  • Standard deviasi: 97810 m

Kode sumber dari simulasi tersedia pada repository GitHub kami: github.com/flatearthws/nearest-satellites